Введение в облачные и распределенные информационные системы

Введение в облачные и распределенные информационные системы
Тимур Машнин

Облачные и распределенные вычислительные системы – это быстро развивающаяся IT-область хранения и обработки данных.Современные облачные и распределенные вычислительные системы строятся на основе общих концепций и алгоритмов, таких как облако, MapReduce, NoSQL базы данных, распределенные алгоритмы, масштабируемость и многое другое.Познакомьтесь с этими фундаментальными понятиями облачных и распределенных информационных систем и узнайте, как эти системы работают изнутри.

Введение в облачные и распределенные информационные системы

Тимур Машнин

© Тимур Машнин, 2020

ISBN 978-5-0053-0311-0

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Облачные и распределенные вычислительные системы – это быстро развивающаяся IT-область хранения и обработки данных.

И здесь мы попробуем сделать введение в эту большую тему облачных технологий и систем распределенных вычислений.

Сначала мы рассмотрим общие понятия, которые пригодятся при изучении этой темы.

Давайте обсудим две разные структуры данных.

Первая структура данных – это очередь.

Очередь, это структура данных, где первый зашел, первый вышел.

Когда вы удаляете элемент из очереди вы удаляете его из головы очереди.

Когда вы вставляете новый элемент, вы вставляете его в хвост очереди.

Другая структура данных, это стек, который является структурой данных, где первый зашел, последний вышел.

Представьте себе стопку тарелок на столе.

Тарелка, которую вы ставите сверху, вы добавляете последней, и она будет первой, которую вы можете удалить.

Эти две структуры данных, очередь и стек, используются очень широко в информатике, и мы будем использовать понятие стека, когда мы будем обсуждать процессы.

Говоря о процессах, давайте обсудим следующий процесс.

Процесс по существу, это программа в действии.

Этот примерный код состоит из основной функции, которая вызывает функцию f1.

А затем f1 вызывает другую функцию f2.

Это код вы должны скомпилировать и затем выполнить его.

И когда вы его выполняете, когда ваша программа находится в действии, это процесс.

После того, как вы напишете код, он не меняется, и мы не рассматриваем значения переменных как часть кода.

Сам код статичен.

Но существует программный счетчик, который обычно создается компьютером, на котором вы запускаете процесс, который указывает на номер строки кода, где выполняется программа в настоящее время, или скорее, где, процесс в настоящее время выполняется.

Далее, когда функции вызывают друг друга, или в объектно-ориентированной программе методы вызывают друг друга, они используют стек, который содержит аргументы и возвращаемые функциями значения.

Поэтому каждый процесс содержит стек.

Более конкретно, процесс может содержать несколько потоков.

И каждый поток будет содержать собственный стек.

В этом процессе есть только один поток.

Поэтому процесс содержит один стек, и этот стек используется этими функциями или методами, чтобы передать аргументы и вернуть значения.

Так, например, когда main вызывает f1, main внесет аргументы для f1, поверх стека.

И когда f1 начнет выполнение, она вытолкнет или удалит элементы из верхней части стека и будет использовать их для выполнения.

Точно так же, когда f1 вызовет f2, f1 разместит аргументы на вершине стека для f2, а затем f2 вытолкнет их из стека, выполнится, а затем поместит значения результата поверх стека.

f1 затем вытолкнет результат из стека.

И, наконец, когда f1 нужно вернуть значение, она внесет его в верхнюю часть стека.

И когда выполнение вернется к main, она удалит значение из верхней части стека.

Таким образом, стек является важной частью состояния процесса, потому что он сообщает вам, в каком месте исполнения программы вы находитесь, в отношении функций, вызывающих друг друга.

И наконец, функции могут иметь локальные переменные, такие как x.

Там могут быть и глобальные переменные, и, конечно, в объектно-ориентированных программах, у вас есть объекты, которые хранят много полей.

Эти данные хранятся в том, что называется кучей.

Куча – это, по существу, данные, которые были созданы методами, или объектами.

И эти данные также появляются в куче и удаляются из нее в процессе выполнения программы.

Также есть регистры, которые содержат недавние значения, к которым был получен доступ процессом.

Давайте посмотрим упрощенную версию компьютерной архитектуры.

Здесь есть процессор, который выполняет инструкции, которые присутствуют в вашем коде.