Aufgaben, Ziele und Funktionen von Rechnernetzen

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Der Sinn und Zweck von Rechnernetzen

Datenverbund: Rechnernetze erlauben die logische Kopplung von räumlich getrennten Datenbeständen zum Zwecke der Zusammenarbeit, unterstützt durch eine entsprechende nachrichtentechnische Übertragungsmöglichkeit und höheren Funktionen im Betriebssystem zur Sicherung von Konsistenz und Aktualität.

Das Ziel des Datenverbundes ist elementar und Grundlage jeder verteilten Datenverarbeitung. Im PC-Netz wird diese Funktion z.B. dazu gebraucht, den angeschlossenen PCs die Nutzung von Festplattenpartitionen des Servers, von Anwendungsprogrammen oder anderen Diensten zu ermöglichen. Auch wenn mehrere Mitarbeiter an einem Problem arbeiten oder bei Electronic Mail wird der Datenverbund benutzt.

Im Internet gibt es eine große Anzahl unterschiedlicher Server, die einzelne Informationen vorrätig halten. Der Datenverbund wird direkt mehrfach benutzt: Zum einen versorgt ein Server angeschlossene Teilnehmer mit den Informationen, die diese angefordert haben, zum anderen besorgt er sich diese Informationen von anderen Servern, wenn er sie selbst nicht hat.

Funktionsverbund: Eingliederung von Geräten und Systemen zur Realisierung spezieller Funktionen in ein Gesamtsystem so, dass alle berechtigten Benutzer oder Programme diese speziellen Funktionen mitbenutzen können. Gerade im Bereich der kleineren Maschinen ist dieses Ziel von besonderer Bedeutung, insbesondere wenn im Funktionsverbund die Möglichkeit realisiert wird, auf die Funktionen einer Großrechenanlage zurückzugreifen.

In einem PC-Netz kann man die Server mit verschiedenen attraktiven Hardwareeinrichtungen wie leistungsstarken Laserdruckern oder Streamern ausrüsten, die als Ausrüstung eines Einzelarbeitsplatzes zu teuer und daher nicht einsetzbar sind. Die Nutzbarkeit solcher teuren Druck- und Sicherungsgeräte von mehreren bis vielen Endgeräten macht durch Kostenumlage den Einsatz weniger teurer Luxusgeräte erschwinglich. Weiterhin gibt es Gateway-Funktionen zu anderen Netzen oder Diensten. Die Leistung dieser Geräte und Funktionen wird den Clients via Funktionsverbund bereitgestellt.

Verfügbarkeitsverbund:Bereitstellung einer Mindestleistung auch im Falle des Ausfalls von einzelnen Komponenten zur Schaffung fehlertoleranter Systeme, wobei dies natürlich auch erhöhte Anforderungen an das Datenkommunikationssystem stellt. Realzeitsysteme in der industriellen Fertigungsumgebung und der Prozesssteuerung profitieren von dieser Eigenschaft eines Netzwerkes.

Moderne Server-Betriebssoftware lässt es zu, Plattensubsysteme oder ganze Server zu doppeln, um im Falle eines Ausfalles Daten und Programme weiterhin sicher benutzen zu können. In diesem Rahmen werden unterbrechungsfreie Stromversorgungen unterstützt.

Leistungsverbund: Integration funktionaler Komponenten, die auf verschiedenen evtl. voneinander entfernten Rechnern implementiert sind, in einen systemtechnischen Rahmen, der die gemeinschaftliche Nutzung dieser Ressourcen zur Lösung eines Problems erlaubt. Hierzu müssen neben datenkommunikationstechnischen Mitteln insbesondere neue Betriebssystemkonstruktionen herangezogen werden. Die Problemklasse, die sich für eine derart verteilte Bearbeitung eignet, ist jedoch eingeschränkt.

Durch Beschränkungen der maximal erreichbaren Parallelität bei der Zerlegung des Problems auf einzelne Bearbeitungskerne fällt in den meisten Fällen die Bearbeitungsdauer nicht im gleichen Maße, wie die Anzahl der rechenfähigen Komponenten steigt. Auch entsteht bei verteilter Verarbeitung ein zusätzlicher Verwaltungs-Overhead.

Hier zeichnet sich im Großrechnerbereich durch die Virtualisierung, z.B. mit VMware, eine entsprechende Entwicklung ab. Der Hauptansatzpunkt sind virtuelle Maschinen, die auf entsprechend leistungsfähigen Rechnern implementiert werden und bei Bedarf sogar die physische Maschine wechseln können.

Lastverbund: Einsatz von Ressourcen momentan schwach belasteter Rechner zur Entlastung stärker belasteter Rechner. Durch die Umverteilung von Aufträgen erreicht man Verbesserungen bei den Antwort- und Transaktionszeiten. Man sollte meinen, dieses Ziel sei mit der Verbilligung der Rechner antiquiert. Aber gerade im Großrechnerbereich wird zunehmend auf dieses konstruktive Konzept zugegriffen. Es ist manchmal schwierig vom Leistungsverbund abzugrenzen.

In der nächsten Folge werden Rechnernetze systematisch sortiert.