2. Технология «клиент-сервер»
«Клиент-сервер» — это модель взаимодействия компьютеров в сети. Как правило, компьютеры не являются равноправными. Каждый из них имеет свое, отличное от других, назначение, играет определенную роль. Некоторые компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами, такими как процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных. Другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь услугами первых. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом, принято называть сервером этого ресурса, а компьютер, желающий им воспользоваться — клиентом. Конкретный сервер определяется видом ресурса, которым он владеет. Так, если ресурсом являются базы данных, то речь идет о сервере баз данных, назначение которого — обслуживать запросы клиентов, связанные с обработкой данных; если ресурс — это файловая система, то говорят о файловом сервере или файл-сервере и т.д.
В сети один и тот же компьютер может выполнять как роль клиента, так и роль сервера. Например, в информационной системе, включающей персональные компьютеры, большую ЭВМ и мини-компьютер под управлением UNIX, последний может выступать как в качестве сервера базы данных, обслуживая запросы от клиентов — персональных компьютеров, так и в качестве клиента, направляя запросы большой ЭВМ.
Этот же принцип распространяется и на взаимодействие программ. Если одна из них выполняет некоторые функции, предоставляя другим соответствующий набор услуг, то такая программа рассматривается в качестве сервера. Программы, которые пользуются этими услугами, принято называть клиентами. Так, ядро реляционной SQL-ориентированной СУБД часто называют сервером базы данных или SQL-сервером, а программу, обращающуюся к нему за услугами по обработке данных — SQL-клиентом.
Рис. 1. Системы с централизованной архитектурой.
Первоначально СУБД имели централизованную архитектуру (Рис. 1). В ней сама СУБД и прикладные программы, которые работали с базами данных, функционировали на центральном компьютере (большая ЭВМ или мини-компьютер). Там же располагались базы данных. К центральному компьютеру были подключены терминалы, выступавшие в качестве рабочих мест пользователей. Все процессы, связанные с обработкой данных: поддержка ввода, осуществляемого пользователем, формирование, оптимизация и выполнение запросов, обмен с устройствами внешней памяти и т.д., выполнялись на центральном компьютере, что предъявляло жесткие требования к его производительности. Особенности СУБД первого поколения напрямую связаны с архитектурой больших ЭВМ и мини-компьютеров и адекватно отражают все их преимущества и недостатки. Далее будем рассматривать современное состояние многопользовательских СУБД, для которых архитектура «клиент-сервер» стала фактическим стандартом.
Для более четкого представления о ее особенностях необходимо рассмотреть несколько моделей технологии «клиент-сервер», что и будет сделано ниже.
Если предполагается, что проектируемая информационная система (ИС) будет построена по технологии «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер. Иными словами, часть функций прикладной программы (или, проще, приложения) будет реализована в программе-клиенте, другая — в программе-сервере, причем для их взаимодействия будет определен некоторый протокол.
Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы, имеющие различную природу.
Первая группа — это функции ввода и отображения данных.
Вторая группа объединяет чисто прикладные функции, характерные для данной предметной области (например, для банковской системы — открытие счета, перевод денег с одного счета на другой и т.д.).
К третьей группе относятся фундаментальные функции хранения и управления информационными ресурсами (базами данных, файловыми системами и т.д.).
Функции четвертой группы — служебные, играющие роль связок между функциями первых трех групп.
В соответствии с этим в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:
- компонент представления, реализующий функции первой группы;
- прикладной компонент, поддерживающий функции второй группы;
- компонент доступа к информационным ресурсам, поддерживающий функции третьей группы,
- а также вводятся и уточняются соглашения о способах их взаимодействия (протокол взаимодействия).
- модель файлового сервера (File Server — FS);
- модель доступа к удаленным данным (Remote Data Access — RDA);
- модель севера базы данных (DataBase Server — DBS);
- модель сервера приложений (Application Server — AS).
Клиент-сервер — о технологии простыми словами
· клиент – компьютерное устройство, которое отсылает запросы серверу, касающиеся выполнения определенных задач или предоставления конкретной информации.
· сервер – компьютерное устройство, гораздо мощнее обычного ПК.
Система работает по следующему принципу:
1. Клиент отправляет запрос серверной машине.
2. Сервер принимает обращение с требованием выполнить определенное действие и выполняет поставленную задачу.
3. Программно-аппаратный комплекс отправляет клиенту результат выполненной работы, обработанного запроса.
Модель клиент-сервер предоставляет возможность разграничить поставленные задачи и работу над вычислениями между теми, кто заказывает услуги и теми, кто их поставляет.
Основные компоненты системы:
· клиент. Рабочая станция считается входной точкой конечного пользователя в данной системе. Отправляет запросы, получает ответы;
· сервер. Взаимодействует с многочисленными клиентами и решает поставленные ими задачи;
· сеть. Здесь происходит передача данных. Посредством сети можно соединить рабочие машины общими ресурсами;
· приложения. Могут обрабатывать информацию, организовывать физическое распределение данных между сервером и клиентом. Программным обеспечением оснащают серверные устройства для сбора данных, работы с ними и хранения. А также ПО устанавливают на компьютерной станции-клиенте.
О технологии клиент-сервер
Серверное устройство поддерживает многопользовательский режим и обеспечивает одновременно работу с несколькими клиентами. Конечно, машина не может решать в прямом смысле слова одновременно несколько поставленных задач, она выстраивает запросы в очередь по мере поступления, обрабатывает обращения и отправляет результаты работы. Запросы можно выстраивать в списке по приоритетности. Чем важнее запрос, тем быстрей его обрабатывают, даже, если он поступил позже.
Рядовые пользователи сети интернет даже не догадываются о том, как их запросы моментально обслуживаются, чтобы они читали новости, книги, тематические статьи, смотрели интересные видео и фильмы, ходили по форумам, «зависали» в социальных сетях, оплачивали счета, общались с друзьями, оформляли заказы на покупку товаров и т.д. Главное, что ответная реакция быстрая.
Именно технология клиент сервер предоставляет возможность реализовать вышеуказанные многочисленные поставленные задачи. Обычно клиент – это браузер конкретного пользователя. А серверами зачастую выступают:
· наборы серверных машин (например, Denwer);
Обмен информацией между клиентом и сервером происходит благодаря сетевым протоколам в интернете. Каждой услуге соответствует определенный протокол, их предостаточно. Запросы, отсылаемые клиентом, классифицируют как http сообщения. Здесь четко указано, какие сведения нужно предоставить, в каком оформлении. Серверное устройство после анализа и обработки запроса, обычно отвечает html документом – дает свой http ответ.
Сообщение от клиента поступает с дополнительными данными, чтобы серверу было понятно, как с ним работать. Ответ машины также отправляется с кодами помимо полезных запрашиваемых данных, чтобы браузер оценил понятливость аппаратно-программного комплекса при обработке его запроса.
Смотря на каком уровне осуществляется взаимосвязь клиента с сервером, отсылаемые сообщения браузером упаковываются по-разному. Как будто они оборачиваются клиентом в несколько слоем обертки. После того, как послание поступило серверной станции, она приступает к разворачиванию всех этих слоев, проводит анализ информации и сбор данных.
Говоря больше о технологии клиент-сервер, следует уточнить, что браузер первый выходит на контакт и делает запрос серверной машине, которая лишь предоставляет услуги в ответ на сообщения и указывает, какие условия нужно при этом соблюдать. Разные компьютерные устройства используют, чтобы установить программное обеспечение клиента и серверного оборудования. Но есть случаи, когда они работали на одном ПК.
Когда на одном сайте одновременно находятся несколько посетителей, к серверу в один момент обращается много клиентов. Однако одномоментное поступление запросов ограничено мощностью и возможностями серверных устройств, а также характером отправляемых сообщений.
Архитектура клиент-сервер
Благодаря архитектуре клиент и сервер определены позиции взаимной связи между компьютерными машинами лишь в целом. Что же касается нюансов взаимодействия, они определены протоколами. Технология вполне прозрачно намекает на разделение в сети рабочих машин: серверы и клиенты. Рабочий контакт всегда инициирован клиентской машиной. Протокол же описывает, по каким правилам этот контакт установлен и действует.
Архитектура взаимодействия между клиентом и сервером подразделяется на два вида:
· двухзвенная. Сторонние ресурсы не задействованы. Одна машина обрабатывает поступившие сообщения. В этом случае сервер должен быть высокопроизводительным. Несмотря на эти жесткие требования, архитектура очень надежная. Первый уровень – клиент отправляет запрос. Второй уровень – сервером принимается сообщение, обрабатывается и отправляется ответ.
· многоуровневая. Речь идет о любой современной архитектуре СУБД. Принципиальное отличие и особенность: запросом клиента занимаются одновременно несколько серверных устройств. Операции перераспределяются, нагрузка на серверную машину снижена и оптимальная. Единственный минус: низкая надежность по сравнению с предыдущим вариантом.
Многоуровневая клиент-серверная архитектура
Обработкой данных занимаются несколько разных серверов. Благодаря такому подходу возможности серверов и клиентов используются более эффективно за счет разделения функций:
К тому же, систему можно точнее разделить на функциональные блоки для выполнения конкретной роли. Для этого между собой взаимодействуют разнообразные серверы приложений. К примеру, реально выделить сервер, необходимый для выполнения всего функционала по управлению персоналом. При этом реально сделать такую настройку, что пользователи смогут пользоваться только его общедоступным функционалом, а детали реализации серверной машины будут недоступны, так как с ней свяжут отдельную базу данных. Подобные системы легко адаптируются под веб, ведь легче организовать доступ пользователей к конкретному функционалу БД посредством html форм, чем ко всей БД.
На веб-технологию очень просто перевести многоуровневую систему. Заменяют клиентскую часть браузером спецтипа или универсального назначения. При этом дополняют веб-сервером и компактными программными модулями сервер приложений. Многоуровневая архитектура также использует менеджеры транзакций. Обмен информацией одновременно происходит между одной серверной машиной приложений и несколькими серверами БД.
· информация защищена и безопасно хранится. Так как серверная машина БД ведет базы данных, можно независимо от программ пользователя обрабатывать информацию в базе;
· повышенная стойкость к сбоям. Сохранена целостность информационных запросов, они доступны другим пользователям, если во время работы клиента случился сбой;
· масштабируемость. Архитектура адаптируется к увеличению количества пользователей. База данных также расширяется в объеме. Однако при этом не поставлена задача менять ПО. Система наращивает аппаратные средства, так происходит подстройка под меняющиеся факторы;
· повышенная защита данных от взлома и опасных атак;
· один пользователь меньше нагружает сеть, поэтому увеличивается ее пропускная способность. Можно удовлетворить запросы большего количества пользователей;
Преимущества и недостатки архитектуры клиент-сервер
Разделен код программы клиентского и серверного приложения. Это главное преимущество архитектуры. Выбрана локальная сеть. Поэтому плюсы следующие:
· к клиентским рабочим станциям выдвигают низкие запросы;
· преимущественно все вычислительные операции выполняются на серверах;
· реально повысить защиту локальной сети.
Но не все так гладко с клиент-серверной архитектурой, есть и недостатки:
· серверные машины стоят в разы дороже, чем клиентские рабочие станции;
· обслуживание серверов доверяют только квалифицированным и профессионально подготовленным специалистам;
· работа клиентских компьютерных устройств остановлена, если в локальной сети «полетело» серверное оборудование.
Важно понимать, что нет четкого разделения оборудования на клиентское и серверное. Просто архитектура к/с дает возможность перераспределить и оптимизировать загруженность и распределить функциональность между этими рабочими станциями.