Глава 4. Модель «клиент-сервер» и её реализация в компьютерных сетях
Для понимания материала этой главы необходимы знания по компьютерным сетям, изложенные в предыдущей главе, а также общие понятия о вычислительной технике, изложенные в главе 1.
4.1. Определение модели «клиент-сервер»
Клиент-сервер — это модель взаимодействия процессов в вычислительной системе, при которой один процесс (клиент) делает запрос, другой процесс (сервер) его обрабатывает и возвращает первому ответ или предоставляет определенную услугу в виде вычислений, каких-либо данных и т.п.
Чаще всего процесс-клиент запускается на одном компьютере, процесс-сервер — на другом.
В общем виде модель представлена на рис. 13.
Рис. 13 Модель «клиент-сервер»
Также клиентом (рабочей станцией) в двухранговой компьютерной сети называется компьютер, на котором преобладают процессы-клиенты, а сервером — компьютер, на котором преобладают процессы-серверы. В процессе работы сети компьютер-сервер и компьютер-клиент могут меняться ролями. Любой компьютер может одновременно быть клиентом и сервером для различных видов услуг.
Требования надежности, скорости и отказоустойчивости у серверов выше, чем у рабочих станций. Среднее время простоя современных серверов может достигать всего несколько минут в год.
4.2. Виды сетевых служб
Несмотря на то, что технологии «клиент-сервер» применима как в централизованных, так и в распределенных вычислительных системах, она достигла популярности именно в компьютерных сетях.
Сетевая служба (сервис) — это определенный вид обслуживания, предоставляемый сервером.
Сетевые службы занимаются предоставлением:
- совместно используемых аппаратных ресурсов — процессорного времени, памяти, диска, принтеров;
- различных сетевых услуг — обрабатывают и предоставляют различную информацию.
Технология клиент-сервер: что это такое?
Технология клиент-сервер — это сетевая архитектура, в которой процессы обмена данными или файлами распределена между так называемыми поставщиками и заказчиками. Сам по себе принцип очень простой, и с ним мы сталкиваемся практически каждый раз, когда работаем за компьютерным или мобильным устройством. Но понимание более детальных принципов построения связи между клиентов и сервером важно не только системным администраторам и IT-специалистам, но и простым пользователям. А при использовании серверного оборудования и СКУД эта технология является базовой.
В технологии клиент-сервер есть два главных действующих лица:
- клиент — компьютерное или мобильное устройство при управлении пользователем, которое отправляет запрос или команду серверу (например, ввод поискового запроса в Google тоже относится к этому процессу);
- сервер — аппаратный или облачный сервер, который принимает запрос и выполняет его (обработка данных на сайтах, приложениях и в сервисах происходит через веб-узлы).
Отсюда и возникло название “клиент-сервер”. Его стали применять еще в начале развития эпохи интернета. Но в современных реалиях стоит добавить и третий элемент — сеть, через которую осуществляется передача данных.
Если бы не существовало архитектуры “клиент-сервер”, то работать в интернете было бы очень сложно. Дело в том, что все запросы конкретный сервер обрабатывает не одновременно, а в приоритетной очередности. Как и любой компьютерный процессор. Например, через мессенджер Telegram одновременно отправляют сообщение 10 000 пользователей. Сервера в data-центре компании Telegram получают этот запрос (от клиентов) и выполняют его в порядке очередности с молниеносной скоростью (основную функцию обработки выполняют процессоры серверного оборудования). Но если одновременно будет отправляться не 10 000, а, например, 100 000 или более сообщений, то может возникнуть задержка в обработке из-за нехватки вычислительных мощностей. Чье-то сообщение в очереди отправляется быстрее, а чье-то на доли миллисекунд или секунд дольше. Зависит от приоритетности.
При отсутствии сетевой архитектуры “клиент-сервер” все запросы выполнялись бы на серверном оборудовании одновременно и в хаотичном порядке. Это делало бы обработку данных во много раз дольше, не считая и других недостатков.
Помимо этого, архитектура “клиент-сервер” означает ещё и способ доставки пользователю данных какого-либо приложения. Благодаря данной архитектуре появился способ обеспечения безопасности при работе с приложениями. Есть возможность отследить сессии клиента, и на сессионном уровне (пятый уровень эталонной модели OSI) обеспечить контроль над клиентами. Это повышает и безопасность и устойчивость, что очень важно в высоко нагруженных IT-системах.
Серверами в этой сетевой архитектуре могут быть серверы http, облачные СХД, веб-серверы и тому подобное. Быстрый обмен информацией при запросе осуществляется при помощи так называемых сетевых протоколов. В них содержится информация о том, какие сведения нужно предоставить по запросу или какую задачу выполнить. Ответ от сервера поступает мгновенно в виде html-документа. Это может быть любая страница веб-сайта или веб-сервиса.
Архитектура в этой технологии делится на два вида:
- Двухзвенная — в системе задействуется всего два устройства: клиент (любое программное обеспечение, браузер) и сервер. Пользователем отправляется запрос, который обрабатывается, и на него затем приходит ответ в виде какого-либо действия или оповещения.
- Многоуровневая — в системе задействуется несколько устройств, как в современной архитектуре СУБД. Задачи от клиента перераспределяются между несколькими устройствами.
Чаще всего используется именно многоуровневая система клиент-сервер, где функции приема, обработки и хранения данных перераспределены между несколькими отдельными серверами. Это надежнее, так как в несколько раз повышается стойкость к сбоям. А еще многоуровневая архитектура этого типа легче масштабируется без необходимости замены ПО (достаточно расширить аппаратную часть).
Интернет-сеть LAN построена по такому же принципу (Client/Server network). В ней сетевые устройства управляются одним или несколькими серверами. При этом клиенты могут обращаться с запросом к сетевым ресурсам только через серверы (например, через дата-центры провайдеров). Протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста) и HTTPS тоже работают на технологии “клиент-сервер”.
Понимание основ этой технологии позволяет разобраться в том, как работает современное серверное оборудование, и для чего оно вообще необходимо. Современная серверная архитектура позволяет перераспределить запросы от пользователей любых сайтов и веб-сервисов, обработать их и быстро исполнить. Внедрение правильной технологии клиент-сервер важно для любого IT-бизнеса, а также для организации систем СКУД в компаниях.