szó jelentését keresi. A DICTIOUS-ban nem csak a
szó összes szótári jelentését megtalálod, hanem megismerheted az etimológiáját, a jellemzőit és azt is, hogyan kell a
szót egyes és többes számban mondani. Minden, amit a
szóról tudni kell, itt található. A
szó meghatározása segít abban, hogy pontosabban és helyesebben fogalmazz, amikor beszélsz vagy írsz. A
és más szavak definíciójának ismerete gazdagítja a szókincsedet, és több és jobb nyelvi forráshoz juttat.
Főnév
distributed computing (tsz. distributed computings)
- (informatika) elosztott számítások
Az elosztott számítástechnika egy olyan számítástechnikai paradigma, amelyben több, egymástól fizikailag vagy logikailag elkülönült számítógép (vagy csomópont) együttműködik egy közös cél érdekében, mintha egyetlen rendszert alkotnának. Az elosztott rendszerekben a feladatokat, erőforrásokat, és adatokat megosztva kezelik, így növelve a rendszer teljesítményét, rendelkezésre állását és skálázhatóságát.
Mi az elosztott számítástechnika?
Az elosztott számítástechnika lényege, hogy több számítógép (vagy más számítási egység) együtt dolgozik egy problémán, amelyek között hálózati kommunikáció zajlik. Ezek az egységek együttműködve valósítanak meg olyan szolgáltatásokat vagy alkalmazásokat, amelyek külön-külön nem vagy nehezen valósíthatók meg.
Az elosztott rendszerek legfőbb jellemzője, hogy az egyes komponensek fizikai helye különböző lehet, de az egész rendszer úgy működik, mintha egységes lenne (transzparencia).
Az elosztott számítástechnika főbb jellemzői
- Fizikai elosztottság: A csomópontok fizikailag külön helyeken lehetnek (pl. külön épületben, országban).
- Független vezérlés: Minden csomópont önállóan működik, saját operációs rendszerrel és erőforrásokkal rendelkezik.
- Kommunikáció hálózaton keresztül: A csomópontok üzeneteket küldenek egymásnak, TCP/IP vagy más protokollok segítségével.
- Átláthatóság: A rendszer működése átlátható a felhasználó számára, nem kell tudni, hogy hol fut az adott szolgáltatás vagy folyamat.
- Skálázhatóság: Új csomópontok hozzáadhatók a rendszerhez a teljesítmény vagy kapacitás növelése érdekében.
- Hibatűrés (Fault tolerance): A rendszer képes kezelni egy vagy több csomópont kiesését, anélkül, hogy az egész rendszer leállna.
Elosztott rendszerek típusai
- Elosztott számítási rendszerek Ilyen rendszerekben a számítási feladatok több gép között oszlanak meg, amelyek párhuzamosan dolgoznak a probléma megoldásán. Például: grid computing, cluster computing.
- Elosztott adattárolási rendszerek Az adatok több tárolón vannak elosztva, hogy növeljék az elérhetőséget és biztonságot (pl. elosztott fájlrendszerek, adatbázisok).
- Elosztott szolgáltatások Szolgáltatások, amelyeket több szerver vagy gép közösen biztosít (pl. web szolgáltatások, mikroservice architektúra).
- Peer-to-peer (P2P) hálózatok Egyenrangú gépek között osztják meg az erőforrásokat, nincs központi szerver (pl. BitTorrent).
Az elosztott számítástechnika előnyei
- Teljesítmény növelése: Több gép párhuzamos munkája gyorsabb feldolgozást tesz lehetővé.
- Rendelkezésre állás és megbízhatóság: Egy vagy több gép kiesése nem állítja le a rendszert, mert a többi gép tovább dolgozik.
- Skálázhatóság: Egyszerűen bővíthető további erőforrások bevonásával.
- Költséghatékonyság: Olcsó, általános célú hardverekből építhető, nem szükséges egyetlen drága szuperszámítógép.
- Helyi adatfeldolgozás: Az adatok feldolgozása közelebb lehet az adatforráshoz, csökkentve a hálózati késleltetést.
Kihívások és problémák
- Kommunikáció és szinkronizáció: Az elosztott csomópontok közötti adatátvitel lassabb és megbízhatatlanabb, mint a helyi memória vagy busz használata.
- Hibatűrés kezelése: A hálózati hibák, csomópont kiesések kezelése összetett.
- Idő és esemény szinkronizáció: Nehéz biztosítani az események sorrendiségét több gép között.
- Biztonság: A hálózaton átmenő adatok védelme és az erőforrások jogosulatlan használatának megakadályozása fontos.
- Elosztott erőforrás-kezelés: Kihívás az erőforrások (pl. memória, CPU, fájlok) megosztása és ütemezése.
- Átláthatóság megvalósítása: A rendszer összetettsége miatt nehéz a felhasználók számára teljesen átlátható működés biztosítása.
Elosztott rendszerek komponensei
- Csomópontok (Nodes): Az egyedi számítógépek vagy szerverek, amelyek együttműködnek.
- Hálózat: A csomópontokat összekötő kommunikációs infrastruktúra (pl. LAN, WAN).
- Kommunikációs protokollok: Az üzenetküldést szabályozó protokollok (pl. TCP/IP, MPI).
- Időszinkronizációs mechanizmusok: Az események időbeni egyeztetésére szolgálnak (pl. NTP, Lamport időbélyeg).
- Elosztott adatbázis vagy fájlrendszer: Az adatok megosztását és konzisztenciáját biztosítja.
Példák elosztott rendszerekre
- Google Search infrastruktúra: Több ezer gép dolgozik együtt az indexelésben és keresési lekérdezések kiszolgálásában.
- Elosztott fájlrendszerek: Pl. Hadoop Distributed File System (HDFS), amely nagy adatmennyiségek tárolását teszi lehetővé.
- Cloud computing platformok: Amazon AWS, Microsoft Azure, Google Cloud, amelyek elosztott erőforrásokat kínálnak felhasználóknak.
- Blockchain és kriptovaluták: Decentralizált hálózatok, ahol a tranzakciók több csomóponton keresztül kerülnek validálásra.
- Torrent hálózatok: Peer-to-peer fájlmegosztó rendszerek, amelyek nem használnak központi szervert.
Fontos elméletek és algoritmusok
- Elosztott algoritmusok: Olyan algoritmusok, amelyek kifejezetten az elosztott rendszerek sajátosságaira lettek tervezve (pl. konszenzus algoritmusok).
- Konszenzus problémák: Hogyan értenek egyet az elosztott csomópontok egy közös értéken? Például Paxos, Raft algoritmusok.
- Deadlock és holtpont kezelése: Több folyamat egyidejű erőforrás-kérésekor kialakuló holtpontok felismerése és kezelése.
- Elosztott zárolás és tranzakció-kezelés: Az adatok konzisztenciájának fenntartása több csomópont között.
- Időbélyegek és eseménysorrend: Lamport és vektor időbélyeg használata a folyamatok közötti időrend megállapítására.
Elosztott rendszerek jövője
Az elosztott számítástechnika egyre fontosabbá válik a modern informatikában. A felhőszolgáltatások, IoT (Internet of Things), mesterséges intelligencia, és nagy adatfeldolgozás (Big Data) mind elosztott rendszereken alapulnak.
A kutatás irányai:
- Még hatékonyabb konszenzus és szinkronizációs algoritmusok fejlesztése.
- Automatizált hibakezelés és önjavító rendszerek.
- Biztonságosabb és megbízhatóbb elosztott architektúrák.
- Alacsony késleltetésű, valós idejű elosztott rendszerek.
Összegzés
Az elosztott számítástechnika egy komplex, sokoldalú terület, amely lehetővé teszi, hogy több, különálló számítógép együttműködjön egy cél érdekében, megosztva az erőforrásokat és feladatokat. Ez a paradigma jelentősen növeli a számítási kapacitást, a megbízhatóságot és a rugalmasságot, ugyanakkor új kihívásokat is hoz a kommunikáció, szinkronizáció és biztonság terén.
Az elosztott rendszerek napjainkban már nélkülözhetetlenek a webszolgáltatások, a nagy adatfeldolgozás, a felhő alapú számítástechnika és még sok más terület számára.