Архитектура вычислительной сети клиенты и сервера

Клиент-серверная архитектура

13 Июля 2023

Клиент-серверная архитектура

— это модель организации вычислительных систем, в которой задачи распределены между клиентами и серверами. В такой архитектуре клиент, обычно являющийся пользователем или программой, запрашивает услуги или ресурсы у сервера, который отвечает на запросы, предоставляя необходимые данные или функциональность.

Компоненты клиент-серверной архитектуры

Клиент-серверная архитектура включает в себя следующие компоненты:

• Клиенты: это устройства или приложения, которые запрашивают информацию или услуги у сервера. Клиенты могут быть как программными приложениями (например, веб-браузеры, мобильные приложения), так и аппаратными устройствами (например, смартфоны, планшеты, терминалы, так называемые «тонкие клиенты»).
• Серверы: это компьютеры, которые предоставляют запрашиваемую информацию или услуги клиентам. Серверы могут выполнять различные функции, такие как хранение данных, обработка запросов, вычисления и т. д.
• Протоколы обмена данными: это правила или наборы инструкций, которые определяют, как клиенты и серверы обмениваются информацией. Некоторые из наиболее распространенных протоколов: HTTP/HTTPS (гипертекстовые протоколы), стек протоколов TCP/IP (набор правил, описывающих, как компьютеры соединяются и передают информацию друг другу), протоколы отправки и получения почты (SMTP, POP3, IMAP).
• Базы данных: это хранилища информации, которые используются на серверной стороне для хранения и управления данными. Базы данных позволяют серверу эффективно хранить, организовывать и извлекать информацию по запросу клиента.
• Сеть: это инфраструктура, которая обеспечивает связь между клиентами и серверами. Упрощенно говоря, сети могут быть локальными (LAN) и глобальными (WAN). Сеть обеспечивает передачу данных между клиентами и серверами по протоколам обмена данными.
• Система безопасности: это компонент, который обеспечивает защиту данных, передаваемых между клиентами и серверами. Этот компонент может включать в себя шифрование данных, аутентификацию и авторизацию клиентов, защиту от несанкционированного доступа и другие меры безопасности.
• Хранение и обработка данных: это компоненты, связанные с хранением данных на серверах и их обработкой. Это может включать в себя серверные операционные системы, системы управления базами данных (СУБД), серверы приложений и другие компоненты, необходимые для эффективной работы клиент-серверной архитектуры.

Типы клиент-серверной архитектуры

КСА с двухуровневой архитектурой

В этом типе архитектуры можно выделить два подтипа.

КСА с тонким клиентом, где большая часть логики приложения выполняется на сервере, а клиентская сторона выполняет только представление данных и пользовательский интерфейс. Сервер обрабатывает запросы от клиента и отправляет ему результаты.

КСА с толстым клиентом. Здесь клиентская сторона обрабатывает большую часть логики приложений, чем в предыдущем типе и выполняет множество операций независимо от сервера. Сервер обрабатывает только специфические запросы от клиента.

КСА с трехуровневой архитектурой

В этом случае логика приложения разделена на три компонента — клиентскую сторону, сервер и базу данных. Клиентская сторона отвечает за пользовательский интерфейс и отправляет запросы на сервер, который в свою очередь обращается к базе данных для получения или сохранения данных.

КСА с многоуровневой архитектурой

В этом типе архитектуры пул задач обработки данных распределен по отдельным серверам. Такая технология разделяет задачи обработки данных для более выгодного использования вычислительной мощности серверов и, как следствие, повышения эффективности всей IT-системы. Сервера обрабатывают запросы от клиентов, которые затем передаются между различными слоями клиентской стороны. Логика приложения разделена на несколько компонентов, которые могут быть развернуты на разных устройствах или даже в разных физических местах. Клиенты обмениваются данными и запросами между собой и серверами, дабы выполнять нужные операции.

Особенности клиент-серверной архитектуры

Клиент-серверная архитектура является распространенной моделью для построения сетевых приложений. Она состоит из двух основных компонентов: клиента и сервера, которые взаимодействуют друг с другом посредством сетевого соединения.

Основные особенности клиент-серверной архитектуры:

• Разделение функций: как уже упоминалось выше, в клиент-серверной модели клиент выполняет запросы к серверу, а сервер осуществляет обработку этих запросов и предоставляет клиенту необходимые ресурсы или услуги. Разделение функций позволяет распределить нагрузку между клиентом и сервером, улучшить масштабируемость и обеспечить более эффективную обработку запросов.
• Сервер как «черный ящик»: клиент не знает, каким образом сервер выполняет его запросы и какие конкретно ресурсы используются. Для клиента сервер выглядит как единая сущность, с которой он взаимодействует, без необходимости знания о его внутренней работе.
• Надежность: клиент-серверная архитектура позволяет повысить надежность системы за счет распределения нагрузки между серверами. Например, в случае отказа одного сервера, клиенты могут переключиться на другой без прерывания обслуживания.
• Масштабируемость: клиент-серверная архитектура позволяет добавлять новых клиентов и сервера, что обеспечивает горизонтальную и вертикальную масштабируемость. Это позволяет системе эффективно обрабатывать растущую нагрузку и адаптироваться к изменениям в требованиях пользователей.
• Централизованное управление: сервер выполняет управление и контроль за ресурсами, данные и услуги которых предоставляются клиентам. Это упрощает управление системой и обеспечивает централизованные политики безопасности и доступа к данным.
• Клиент-серверная архитектура позволяет взаимодействовать с различными платформами и технологиями, используя открытые стандарты для обмена данными и коммуникаций.

Области применения клиент-серверной архитектуры

Клиент-серверная архитектура широко применяется во многих областях, включая:

• Веб-разработка: клиент-серверная архитектура используется веб-сайтами и веб-приложениями, где клиентское приложение выполняет запросы к серверу для получения данных и отображения пользовательского интерфейса.
• Мобильные приложения также могут использовать клиент-серверную архитектуру, где клиентское приложение на мобильном устройстве взаимодействует с сервером для обработки данных и выполнения иных задач.
• Игры: клиент-серверная архитектура используется в онлайн-играх, где клиентское приложение игрока взаимодействует с игровым сервером для обмена данными и управления игровым процессом.
• Клиент-серверная архитектура применяется при работе с базами данных, где клиентские приложения обращаются к серверу базы данных для выполнения запросов и получения данных.
• В облачных вычислениях клиент-серверная архитектура используется для доступа к удаленным вычислительным ресурсам и хранению данных на удаленных серверах.
• Клиент-серверная архитектура широко используется в сетевых приложениях, где клиентское приложение взаимодействует с сервером для передачи данных и выполнения задач.
• Интернет вещей (IoT): клиент-серверная архитектура также применяется в системах Интернета вещей, где устройства клиентов обмениваются данными с сервером для управления и мониторинга.

Преимущества и недостатки клиент-серверной архитектуры

Преимущества клиент-серверной архитектуры:

• Масштабируемость: как уже упоминалось, клиент-серверная архитектура позволяет распределить нагрузку на сервера и может масштабироваться по мере необходимости. Благодаря этому можно значительно улучшить производительность системы и обрабатывать большое количество запросов от клиентов.
• Централизованное управление: сервер является центральным узлом, который контролирует всю систему, обеспечивает безопасность и управление доступом к данным. Это позволяет легко обновлять и модифицировать систему.
• Надежность: при использовании клиент-серверной архитектуры, отказ одного компонента системы не влияет на работу других компонентов. Это значительно повышает надежность всей системы.
• Безопасность: централизованное управление сервером обеспечивает возможность контроля доступа и защиты данных, что делает клиент-серверную архитектуру более безопасной по сравнению с другими IT-архитектурами.

Недостатки клиент-серверной архитектуры:

• Зависимость от сервера: клиент не может работать без сервера. Если сервер(а) недоступен или имеет проблемы, все клиенты будут неработоспособны или испытывать проблемы с функциональностью.
• Затраты на инфраструктуру: клиент-серверная архитектура требует наличия серверного и сетевого оборудования и поддержки, что может потребовать затрат на инфраструктуру и обслуживание.
• Зависимость от сети: клиент-серверная архитектура требует постоянного подключения к сети. Если сеть недоступна или имеет проблемы, это может существенно ограничить возможности работы системы.
• Ограниченность: при использовании клиент-серверной архитектуры возникают ограничения на количество одновременно подключенных клиентов и на пропускную способность сети. Это может привести к ограничениям в расширении системы и обработке большого количества запросов.

Заключение

Разделение задач между клиентами и сервером позволяет более эффективно использовать ресурсы информационных систем. Сервера, как правило, более мощные и надежные устройства, способные обрабатывать большие объемы данных, в то время как клиенты могут быть менее мощными устройствами.

В целом, клиент-серверная архитектура обеспечивает гибкость, масштабируемость и надежность сетевых приложений, позволяя клиентам получать доступ к ресурсам и услугам серверов.

Примеры клиент-серверной архитектуры включают веб-сайты, где браузер является клиентом, а сервер предоставляет веб-страницы, и электронная почта, где клиентом является почтовая программа, а сервер обрабатывает, хранит и доставляет письма.

Собрать сервер

Собери свой сервер, под свои задачи и по минимальной цене!

Любой сервер можно сконфигурировать по-своему, изменив комплектующие или их количество на нужное Вам.

Источник