المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب Distributed Processing

يتماشى مفهوم المعالجة الموزعة في الشبكات مع قانون مور ، الذي يفترض أن عدد الترانزستورات في دائرة متكاملة فردية (IC) يتضاعف كل عامين، وفي المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب يتم ربط العديد من خوادم الكمبيوتر معاً عبر شبكة لتمكين أعباء العمل الكبيرة التي تستفيد من جميع الموارد المتاحة.

ما هي المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب

المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب هي تقنية لربط خوادم الكمبيوتر المتعددة معاً عبر شبكة في مجموعة، وذلك لمشاركة البيانات وتنسيق طاقة المعالجة، حيث يشار إلى مثل هذا التجمع باسم “النظام الموزع”، والتي تقدم الحوسبة الموزعة مزايا في قابلية التوسع، وذلك من خلال هيكل التدرج والأداء عبر التوازي والمرونة عن طريق التكرار وفعالية التكلفة من خلال استخدام أجهزة سلعة منخفضة التكلفة.

كما يمكن أيضاً استخدام المعالجة الموزعة كمرادف تقريبي للمعالجة المتوازية، حيث يتم عمل البرامج بشكل أسرع مع معالجات متعددة، وذلك من خلال استراتيجية تضمين أكثر من معالج واحد على شريحة معالج دقيق، كما يمكن لمستخدمي الأجهزة أيضاً تجميع أجهزة كمبيوتر متعددة معاً، وذلك لتنفيذ معالجة متوازية مع التطبيقات المعروفة باسم برامج المعالجة الموزعة.

المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب هي  تستخدم للإشارة إلى مجموعة متنوعة من أنظمة الكمبيوتر التي تستخدم أكثر من جهاز كمبيوتر أو معالج، وذلك لتشغيل أحد التطبيقات، حيث يتضمن ذلك المعالجة المتوازية التي يستخدم فيها جهاز كمبيوتر واحد أكثر من وحدة معالجة مركزية واحدة لتنفيذ البرامج، ومع ذلك تشير المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب في كثير من الأحيان إلى شبكات المنطقة المحلية (LAN) المصممة.

بحيث يمكن تشغيل برنامج واحد في وقت واحد في مواقع مختلفة، حيث تحتوي معظم المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب على برامج متطورة تكتشف وحدات المعالجة المركزية الخاملة على الشبكة وتقوم بتجميع البرامج للاستفادة منها، حيث أصبحت الحوسبة الموزعة شائعة جداً في تصميم قواعد البيانات والتطبيقات، وهذا هو السبب في أنها ذات قيمة خاصة للتوسيع بحيث يمكن معالجة هذا الحمل الإضافي مع زيادة أحجام البيانات ببساطة، وذلك عن طريق إضافة المزيد من الأجهزة إلى النظام كما هو موضح في الشكل.

1. معلومات عامة عن المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب

المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب تجعل جميع أجهزة الكمبيوتر في المجموعة تعمل معاً، كما لو كانت كمبيوتراً واحداً وعلى الرغم من وجود بعض التعقيد إلا أن هناك فوائد ومنها قابلية التوسع، حيث من السهل قياس مجموعات الحوسبة الموزعة، وذلك من خلال “بنية قابلة للتوسيع” حيث يمكن التعامل مع الأحمال الأعلى ببساطة عن طريق إضافة أجهزة جديدة وذلك مقابل استبدال الأجهزة الموجودة.

والأداء وذلك من خلال التوازي حيث يتعامل كل كمبيوتر في الكتلة في نفس الوقت مع مجموعة فرعية من مهمة شاملة، حيث يمكن للكتلة تحقيق مستويات عالية من الأداء وذلك من خلال نهج، والمرونة عادةً ما تقوم مجموعات الحوسبة الموزعة بنسخ أو البيانات عبر جميع خوادم الكمبيوتر، وذلك لضمان عدم وجود نقطة واحدة للفشل، وفي حالة فشل جهاز الكمبيوتر يتم تخزين نسخ من البيانات الموجودة على هذا الكمبيوتر في مكان آخر حتى لا يتم فقد أي بيانات، والفعالية من حيث التكلفة، حيث عادةً ما تستفيد الحوسبة الموزعة من أجهزة سلعية منخفضة التكلفة، ممّا يجعل عمليات النشر الأولية تعمل الى توسعات المجموعات اقتصادية للغاية.

مزايا المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب

1. سهولة استبدال أجهزة الكمبيوتر البعيدة

يحتوي خادم “Microsoft Windows” على ميزة تسمى تجميع تجاوز الفشل، حيث تساعد على إزالة أجهزة الكمبيوتر المعيبة، وفي حالة فشل أي جهاز كمبيوتر على الشبكة أو تلفه ببعض الوسائل يتم استبدال هذا الكمبيوتر تلقائياً بأجهزة كمبيوتر أخرى.

2. المعالجة الأمثل

تؤدي إدارة البيانات على الخادم عبر الإنترنت إلى حل المعالجة البطيئة على الكمبيوتر الشخصي، حيث يمكننا القيام بمهام إضافية أيضاً، حيث يستهلك طاقة المعالج ولكن الكمبيوتر عبر الإنترنت مخصص لنوع واحد من المعالجة ومن المرجح أن يزيد من قوى المعالجة، حيث يمكن لخادم قاعدة البيانات فقط معالجة استعلامات قاعدة البيانات ويخزن خادم الملفات الملفات لذلك تم تحسين معالجة البيانات.

3. سهل التوسيع

لنفترض أن شركتك تحتاج إلى معالجة بيانات أكثر مما هو متوقع، فيمكنك بسهولة توصيل المزيد من أجهزة الكمبيوتر بالشبكة الموزعة.

4. المعالجة المتوازية

لا يمكن أن تؤدي إضافة أجهزة الكمبيوتر وإزالتها من الشبكة إلى تعكير صفو تدفق البيانات، حيث تتم معالجة جميع البيانات من أجهزة كمبيوتر مختلفة بشكل متوازي، حيث تعني المعالجة المتوازية أن البيانات يتم تحديثها في نفس الوقت من جميع العقد.

5. مزامنة البيانات المحلية

يمكن أن تحتوي جميع أجهزة الكمبيوتر على الشبكة على تخزين محلي للبيانات المهمة، حيث افترض أن هناك فروع مكاتب مختلفة مترابطة مع بعضها البعض، وأنّ جميع أجهزة الكمبيوتر الفرعية مترابطة مع المكتب الفرعي الرئيسي. وتحتوي جميع أجهزة كمبيوتر الفروع المكتبية على نسخة محلية من البيانات، وهنا يقوم مستخدمو “Office” بتحرير البيانات وتحديثها ثم تحميلها على الخادم الرئيسي، ولذلك تتم مزامنة البيانات وإتاحتها لجميع أجهزة الكمبيوتر، حيث يعد العمل محلياً مع البيانات أمراً سهلاً وسريعاً، وعندما يعتقد المستخدم أن عمله قد اكتمل، فإنه في نهاية اليوم يمكنه مزامنة تلك البيانات مع الخادم الرئيسي.

6. النسخ الاحتياطي للبيانات

يمكن نسخ البيانات احتياطياً من أي جهاز كمبيوتر متصل بالشبكة، بحيث يمكن للمستخدم نسخ البيانات احتياطياً في وقت مختلف والعمل مع تلك البيانات محلياً، ثم تحميل البيانات على الخادم.

7. استعادة البيانات

إذا كانت بعض البيانات مثل قاعدة البيانات ضائعة في أي جهاز كمبيوتر، فيمكن استعادتها بواسطة كمبيوتر آخر متصل مثل خادم قاعدة البيانات الرئيسي.

8. أداء أفضل

يتحسن الأداء العام للشركة ويتم تصفية البيانات ومعالجتها بسرعة أكبر في البيئة الموزعة.

عيوب المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب

1. التعقيد

يصعب استكشاف أخطاء أجهزة الكمبيوتر المرفقة في المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب وتصميمها وإدارتها.

2. يعد تخطيط مزامنة البيانات أمراً صعباً

من الصعب تطوير إجراء المزامنة الصحيحة للبيانات، وفي بعض الأحيان يتم تحديث البيانات بترتيب خاطئ، ولذلك يتعين على المسؤولين الحفاظ على التركيز عليها قبل إنشاء شبكة موزعة.

3. أمن البيانات

إذا كان الكمبيوتر غير المصرح به متصلاً بشبكة موزعة، فيمكن أن يؤثر ذلك على أداء الكمبيوتر الآخر ويمكن أن تكون البيانات خسارة أيضاً.

أمثلة على المعالجة الموزعة في شبكات الحاسوب

• استضافة موقع على السيرفر الالكتروني.

• أدوات تحرير الصور عبر الإنترنت.

• نظام حجز تذاكر الطيران.

• معالجة بيانات المستخدم من قبل شركات المحمول
  “Dropbox” و “Google drive” و “MSN drive” وصور “Google”.

• تقرير توليد من القمر الصناعي.

• نظام التنبؤ بالطقس.