Dağıtılmış Bilgi İşlem Nedir?
Dağıtılmış bilgi işlem, ortak bir sorunu çözmek için birden çok bilgisayarı birlikte çalıştırma yöntemidir. Bir bilgisayar ağının, karmaşık zorlukların üstesinden gelmek üzere büyük ölçekli kaynaklar sağlayan güçlü tek bir bilgisayar olarak görünmesini sağlar.
Örneğin dağıtılmış bilgi işlem; büyük hacimdeki verileri şifreleyebilir, birçok değişken içeren fizik ve kimya denklemlerini çözebilir ve yüksek kaliteli, üç boyutlu animasyon videolarını oluşturabilir. Dağıtılmış sistemler, dağıtılmış programlama ve dağıtılmış algoritmalar gibi bazı diğer terimler de dağıtılmış bilgi işleme atıfta bulunur.
Dağıtılmış bilgi işlemin avantajları nelerdir?
Dağıtılmış sistemler, tek sistemli bilgi işleme kıyasla birçok avantaj sağlar. Bunların bazıları aşağıda verilmiştir.
Ölçeklenebilirlik
Dağıtılmış sistemler, iş yükünüz ve gereksinimlerinizle birlikte büyüyebilir. İhtiyaç olduğunda dağıtılmış bilgi işlem ağına yeni düğümler, yani daha fazla bilgi işlem cihazı ekleyebilirsiniz.
Erişilebilirlik
Dağıtılmış bilgi işlem sisteminiz, bilgisayarlardan biri bozulduğunda çökmeyecektir. Sistem bireysel bilgisayarlar arıza yaptığında bile çalışmaya devam edebildiğinden, tasarımı hata toleransına sahiptir.
Tutarlılık
Dağıtılmış sistemdeki bilgisayarlar bilgi paylaşır ve verileri aralarında yineler ancak sistem, veri tutarlılığını tüm farklı bilgisayarlar genelinde otomatik olarak yönetir. Böylece, veri tutarlılığından ödün vermeden hata toleransı avantajına sahip olursunuz.
Şeffaflık
Dağıtılmış bilgi işlem sistemleri, kullanıcı ile fiziksel cihazlar arasında mantıksal bir ayrım sağlar. Bireysel makinelerin kurulumu ve yapılandırması hakkında endişelenmek zorunda kalmadan sistemle tek bir bilgisayarmış gibi etkileşim kurabilirsiniz. Sisteminizin sorunsuz şekilde işlemesini sağlamak üzere bir arada çalışan farklı donanımlar, ara yazılımlar, yazılımlar ve işletim sistemlerine sahip olabilirsiniz.
Verimlilik
Dağıtılmış sistemler, altta yatan donanıma yönelik optimum kaynak kullanımı ile daha hızlı bir performans sunar. Sonuç olarak, ani hacim artışlarından kaynaklanan sistem arızası veya pahalı donanımın az kullanımı hakkında endişelenmek zorunda kalmadan her iş yükünü yönetebilirsiniz.
Dağıtılmış bilgi işlem kullanım örneklerinin bazıları nelerdir?
Dağıtılmış bilgi işlem günümüzde her yerde kullanılmaktadır. Uygulamanın doğru bilgileri vermesi için birden çok makine arka uçta birlikte çalıştığından, mobil uygulamalar ve web uygulamaları dağıtılmış bilgi işlemin örnekleridir. Ancak, dağıtılmış sistemlerin ölçeği artırıldığında daha karmaşık zorlukları çözebilirler. Farklı sektörlerin yüksek performanslı dağıtılmış uygulamaları kullanma yöntemlerinden bazılarını keşfedelim.
Sağlık hizmetleri ve yaşam bilimleri
Sağlık hizmetleri ve yaşam bilimleri, karmaşık yaşam bilimleri verilerini modellemek ve simüle etmek için dağıtılmış bilgi işlemi kullanır. Görüntü analizi, tıbbi ilaç araştırmaları ve gen yapı analizleri, dağıtılmış sistemler sayesinde daha hızlı bir hale geldi. Aşağıda birkaç örnek verilmiştir:
- Moleküler modelleri üç boyutlu olarak görselleştirerek yapı temelli ilaç tasarımını hızlandırma.
- Kanser, kistik fibroz ve Alzheimer hastalıklarına ilişkin erken öngörüler elde etmek için genomik veri işleme sürelerini kısaltma.
- MRG, röntgen ve BT taramaları gibi karmaşık görüntüleri yüksek hacimde işleyerek doktorlara hasta teşhisinde yardımcı olan akıllı sistemler geliştirme.
Mühendislik araştırmaları
Mühendisler, dağıtılmış sistemler üzerinde karmaşık fizik ve mekanik konseptleri simüle edebilir. Bu araştırmayı ürün tasarımını iyileştirmek, karmaşık yapılar inşa etmek ve daha hızlı araçlar tasarlamak için kullanırlar. Aşağıda birkaç örnek verilmiştir:
- Hesaplamalı akışkanlar dinamiği araştırması, sıvıların davranışını inceler ve bu konseptleri hava aracı tasarımı ve araba yarışı alanlarına uygular.
- Bilgisayar destekli mühendislik, yeni tesis mühendisliğini, elektroniği ve tüketici mallarını test etmek için yoğun işlem kullanımlı simülasyon araçlarını gerekli kılar.
Finansal hizmetler
Finansal hizmetler sunan firmalar portföy risklerini değerlendiren, piyasa hareketlerini tahmin eden ve finansal karar alma sürecini destekleyen yüksek hızlı mali simülasyonlar gerçekleştirmek için dağıtılmış sistemleri kullanır. Aşağıdakileri yapmak için dağıtılmış sistemlerin gücünü kullanan web uygulamaları oluşturabilirler:
- Düşük maliyetli, kişiselleştirilmiş primler sunma
- Son derece yüksek hacimli finansal işlemleri güvenli şekilde desteklemek için dağıtılmış veritabanları kullanma.
- Kullanıcıların kimliğini doğrulama ve müşterileri dolandırıcılıktan koruma
Enerji ve çevre
Enerji şirketlerinin, operasyonları iyileştirip sürdürülebilir ve iklim dostu çözümlere geçiş yapmak için büyük hacimlerde veri analiz etmeye ihtiyacı vardır. Geniş sensör ve diğer akıllı cihaz ağlarından alınan yüksek hacimli veri akışlarını analiz etmek için dağıtılmış sistemleri kullanırlar. Gerçekleştirebilecekleri görevlerin bazıları şunlardır:
- Enerji üretim tesislerinin yapısal tasarımı için sismik verilerin akışı ve konsolide edilmesi
- Proaktif risk yönetimi için gerçek zamanlı petrol kuyusu izlemesi
Dağıtılmış bilgi işlem mimarisi türleri nelerdir?
Dağıtılmış bilgi işlemde, yalnızca bir bilgisayar yerine birden çok bilgisayar üzerinde çalışabilen uygulamalar tasarlarsınız. Bunu, farklı bilgisayarlar farklı işlevler gerçekleştirecek ve nihai çözümü geliştirmek için iletişim kuracak şekilde yazılımı tasarlayarak elde edebilirsiniz. Dağıtılmış mimarinin dört ana türü bulunur.
İstemci-sunucu mimarisi
İstemci-sunucu, dağıtılmış bir sistem üzerindeki en yaygın yazılım organizasyonu yöntemidir. İşlevler iki kategoriye ayrılır: istemciler ve sunucular.
İstemciler
İstemciler sınırlı bilgi ve işleme yeteneğine sahiptir. Bunun yerine, verilerin ve diğer kaynakların büyük bölümünü yöneten sunuculara istekte bulunurlar. İstemciden istekte bulunabilirsiniz. Böylece istemci, sizin adınıza sunucuyla iletişim kurar.
Sunucular
Sunucu bilgisayarlar, kaynaklara yönelik erişimi eşitler ve yönetir. İstemci isteklerine veri veya durum bilgileriyle yanıt verirler. Tipik olarak, bir sunucu birden çok makineden gelen istekleri işleyebilir.
Avantajlar ve sınırlamalar
İstemci-sunucu mimarisi, güvenlik avantajları ve devam eden yönetim sürecini kolaylaştırma avantajlarını sunar. Odaklanmanız gereken tek unsur sunucu bilgisayarları güvenli hale getirmektir. Benzer şekilde, veritabanı sistemlerinde yapılan herhangi bir değişiklik yalnızca sunucuda değişiklik yapılmasını gerektirir.
İstemci-sunucu mimarisinin içerdiği sınırlama, özellikle birden fazla makine eş zamanlı olarak istekte bulunduğunda sunucuların iletişim darboğazlarına neden olabilmesidir.
Üç katmanlı mimari
Üç katmanlı dağıtılmış sistemlerde, istemci makineler eriştiğiniz ilk katman olarak sabit kalır. Öte yandan sunucu makineler iki kategoriye bölünür:
Uygulama sunucuları
Uygulama sunucuları iletişim için orta katman olarak işlev görür. Dağıtılmış sistemi tasarladığınız temel işlevleri veya uygulama mantığını içerirler.
Veritabanı sunucuları
Veritabanı sunucuları, verileri depolayıp yönetmek için üçüncü katman olarak işlev gösterir. Veri almadan ve veri tutarlılığından sorumludurlar.
Üç katmanlı dağıtılmış sistemler, sunucu sorumluluğunu bölerek iletişim darboğazlarını azaltır ve dağıtılmış bilgi işlem performansını iyileştirirler.
N katmanlı mimari
N katmanlı modeller, aynı sorunu çözmek için birbiriyle iletişim kuran birden çok farklı istemci-sunucu sistemini içerir. Çoğu modern dağıtılmış sistem, perde arkasında tek bir sistem olarak birlikte çalışan farklı kurumsal uygulamalara sahip n katmanlı bir mimari kullanır.
Eşler arası mimari
Eşler arası dağıtılmış sistemler, ağa bağlı tüm bilgisayarlara eşit sorumluk tayin eder. İstemci ve sunucu bilgisayarlar arasında hiçbir ayrım yoktur ve herhangi bir bilgisayar tüm sorumlulukları gerçekleştirebilir. Eşler arası mimari; içerik paylaşımı, dosya akışı ve blok zincir ağları için popüler hale gelmiştir.
Dağıtılmış bilgi işlem nasıl çalışır?
Dağıtılmış bilgi işlem, dağıtılmış sistem mimarisi dahilinde birbirine mesajlar ileten bilgisayarlar aracılığıyla çalışır. İletişim protokolleri veya kuralları, dağıtılmış sistemin bileşenleri arasında bir bağımlılık meydana getirir. Bu bileşenler arası bağımlılık, ilişkilendirme olarak adlandırılır ve iki ana ilişkilendirme türü bulunur.
Gevşek ilişkilendirme
Gevşek ilişkilendirmede bileşenler, bir bileşene yapılan değişikliklerin diğer bir bileşeni etkilemeyeceği şekilde zayıf olarak bağlanmıştır. Örneğin, istemci ve sunucu bilgisayarlar zaman içinde gevşek şekilde ilişkilendirilebilir. İstemciden gelen mesajlar bir sunucu kuyruğuna eklenir ve istemci, sunucu istemcinin mesajına yanıt verene kadar diğer işlevleri gerçekleştirmeye devam edebilir.
Sıkı ilişkilendirme
Yüksek performanslı dağıtılmış sistemler genellikle sıkı ilişkilendirmeyi kullanır. Hızlı yerel alan ağları tipik olarak, bir küme oluşturan birden çok bilgisayarı bağlar. Küme bilgi işleminde, her bilgisayar aynı görevi gerçekleştirmek için ayarlanır. Kümeleme ara yazılımı olarak adlandırılan merkezi denetim sistemleri, görevleri denetleyip planlar ve farklı bilgisayarlar arasındaki iletişimi koordine eder.
Paralel bilgi işlem nedir?
Paralel bilgi işlem, bir bilgisayarın veya bir ağdaki birden çok bilgisayarın eş zamanlı olarak birçok hesaplama veya işlem gerçekleştirdiği bir bilgi işlem türüdür. Paralel bilgi işlem ve dağıtılmış bilgi işlem terimleri genellikle birbirinin yerine kullanıldığı halde, aralarında bazı farklar bulunur.
Paralel bilgi işleme kıyasla dağıtılmış bilgi işlem
Paralel bilgi işlem, dağıtılmış bilgi işlemin özellikle sıkı şekilde ilişkilendirilmiş bir biçimidir. Paralel işlemede, tüm işlemcilerin aralarında bilgi alışverişi için paylaşılan belleğe erişimi bulunur. Diğer yandan, dağıtılmış işlemede her işlemci özel belleğe (dağıtılmış bellek) sahiptir. İşlemciler, bilgi alışverişi için mesaj iletimini kullanırlar.
Şebeke bilgi işlemi nedir?
Şebeke bilgi işleminde, coğrafi olarak dağıtılmış bilgisayar ağları yaygın görevleri gerçekleştirmek için birlikte çalışır. Dağıtılmış şebekelerin bir özelliği, bunları birden çok bireye veya kuruluşa ait bilgi işlem kaynaklarından oluşturabiliyor olmanızdır.
Şebeke bilgi işlemine kıyasla dağıtılmış bilgi işlem
Şebeke bilgi işlemi, birçok ağ arasında performansı ve koordinasyonu vurgulayan, yüksek derecede ölçeklenmiş bir dağıtılmış bilgi işlemdir. Dahili olarak, her şebeke sıkı şekilde ilişkilendirilmiş bir bilgi işlem sistemi gibi işlev gösterir. Ancak, harici olarak şebekeler daha gevşek şekilde ilişkilendirilmiştir. Her şebeke ağı bireysel işlevler gerçekleştirir ve sonucu diğer şebekelere iletir.
AWS Yüksek Performanslı Bilgi İşlem nedir?
AWS Yüksek Performanslı Bilgi İşlem (HPC) sayesinde, hızlı ağ iletişimi ve neredeyse sınırsız ölçüdeki dağıtılmış bilgi işlem altyapısı aracılılığıyla inovasyonu hızlandırabilirsiniz. Örneğin şu hizmetleri kullanabilirsiniz:
- Neredeyse her iş yükünü güvenli, yeniden boyutlandırılabilir işlem kapasitesiyle desteklemek için Amazon Esnek İşlem Bulutu (EC2).
- AWS işlem hizmetleri genelinde yüz binlerce bilgi işlem işini ölçeklendirmek için AWS Toplu İşlem.
- HPC işlem ortamlarını ve HPC kümelerini hızlıca oluşturmak için AWS ParallelCluster.
Hemen ücretsiz bir hesap oluşturarak AWS'de dağıtılmış bilgi işlemi kullanmaya başlayın.
AWS dağıtılmış bilgi işlem için sonraki adımlar
