Файл: Технология «клиент-сервер» (различные модели технологии «клиент – сервер»).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Технология клиент-сервер предусматривает наличие двух самостоятельных взаимодействующих процессов – сервера и клиента, связь между которыми осуществляется по сети. Серверами называются процессы, отвечающие за поддержку базы данных и файловой системы, а клиентами - процессы, которые посылают запрос и ожидают ответ от сервера.

Модель клиент-сервер используется при построении системы обработки информации на основе СУБД, а также почтовые системы. Существует еще так называемая файл-серверная архитектура, которая существенно отличается от клиент-серверной.

Технология клиент-сервер реализована функционированием двух (как минимум) приложений - клиентов и сервера, которые делят функции между собой. За хранение и непосредственное манипулирование данных отвечает сервер, примером которого может быть SQLServer, Oracle, Sybase и другие.

Объект исследования – технология «клиент-сервер».

Предмет исследования – модели технологии «клиент – сервер».

Цель исследования – изучить технологию «клиент-сервер».

Задачи:

– рассмотреть основные понятия технологии «клиент – сервер»;

– исследовать классическую двухуровневую архитектуру «клиент – сервер»;

– изучить трехуровневую модель;

– проанализировать модели технологии «клиент – сервер»;

– рассмотреть программное обеспечение технологии «клиент – сервер»;

– исследовать организацию обработки данных в СУБД с архитектурой «клиент-сервер».

Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.

1. ТЕХНОЛОГИЯ «КЛИЕНТ – СЕРВЕР»

1.1. Основные понятия технологии «Клиент – сервер»

Технология «клиент-сервер» пришла на смену централизованной схеме управления вычислительным процессом на мейнфреймах еще в 80-х годах прошлого века. Благодаря высокой живучести и надежности вычислительной системы, легкости масштабирования, возможности одновременной работы пользователя с несколькими приложениями, высокой оперативности обработки информации, обеспечению пользователя высококачественным интерфейсом и другим возможностям эта весьма перспективная и далеко не исчерпавшая себя технология получила свое дальнейшее развитие.^[1] 

Со временем малофункциональную модель файлового сервера для локальных сетей (FS) заменили появившиеся одна за одной модели структуры «Клиент- сервер» (RDA, DBS и AS).^[2] 

Заняв нишу баз данных, технология «Клиент – сервер» стала основной технологией глобальной сети Internet. Далее, в результате перенесения идей сети Internet в среду корпоративных систем, появилась технология Intranet. В отличие от технологии «Клиент-сервер» эта технология ориентирована не на данные, а на информацию в ее окончательно готовом к потреблению виде. Вычислительные системы, построенные на основе Intranet, имеют в своем составе центральные серверы информации и распределенные компоненты представления информации конечному пользователю (программы-навигаторы, или браузеры). Взаимодействие между клиентом и сервером в Intranet происходит при помощи web – технологий. 

На сегодняшний день технология «Клиент-сервер»^[3] получает все большее распространение, однако сама по себе она не предлагает универсальных рецептов. Она лишь дает общее представление о том, как должна быть организована современная распределенная информационная система.

В то же время реализации этой технологии в конкретных программных продуктах и даже в видах программного обеспечения различаются весьма существенно.

«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.^[4]

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.^[5]

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.^[6]

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.^[7]

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).^[8]

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. ^[9]

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.^[10]

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.^[11]

Первая группа - это функции ввода и отображения данных.^[12]

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:^[13]

- 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).

Различия в реализациях технологии «клиент-сервер» определяются четырьмя факторами.^[14]

Во-первых, тем, в какие виды программного обеспечения интегрирован каждый из этих компонентов. Во-вторых, тем, какие механизмы программного обеспечения используются для реализации функций всех четырех групп.

В-третьих - как логические компоненты распределяются между компьютерами в сети. В-четвертых, какие механизмы используются для связи компонентов между собой.

Выделяются четыре подхода, реализованные в следующих моделях:^[15]

- 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).

1.2. Классическая двухуровневая архитектура «Клиент – сервер»

Обычно компоненты сети не равноправны: у одних есть доступ к ресурсам (например, принтер, процессор, система управления базой данных (СУБД), файловая система и так далее), другие имеют возможность обращаться к этим ресурсам.^[16]

Технология «Клиент – сервер» - это архитектура программного комплекса, в которой происходит распределение прикладной программы по двум логически различным компонентам (клиент и сервер), взаимодействующим по схеме «запрос-ответ» и решающим свои определенные задачи (рисунок 2).^[17]

Рис. 2. Архитектура «Клиент – сервер»

Компьютер (или программа), управляющий и/или владеющий каким-либо ресурсом, называют сервером этого ресурса.

Компьютер (или программа), запрашивающий и пользующийся каким-либо ресурсом, называют клиентом этого ресурса.

Клиент и сервер могут находиться как на одном компьютере (ПК), так и на разных ПК в сети. Также может возникать такая ситуация, когда некоторый программный блок будет одновременно выполнять функции сервера по отношению к одному блоку и клиента по отношению к другому.^[18]

Основной принцип технологии «Клиент-сервер» заключается в разделении функций приложения как минимум на три группы:^[19]

- модули интерфейса с пользователем; 

Также эту группу называют логикой представления. Через эту группу пользователи взаимодействуют с приложением. Независимо от конкретных характеристик логики представления (интерфейс командной строки, сложные графические пользовательские интерфейсы, интерфейсы через посредника) ее задача состоит в том, чтобы обеспечить средства для наиболее эффективного обмена информацией между пользователем и информационной системой.^[20] 

- модули хранения данных; 

Эту группу также называют бизнес-логикой. Бизнес-логика определяет, для чего конкретно предназначено приложение (например, прикладные функции, характерные для данной предметной области). Разделение приложения по границам между программами обеспечивает естественную основу для распределения приложения на нескольких компьютерах. 

- модули обработки данных (функции управления ресурсами); 
Эту группу также называют логикой доступа к данным или алгоритмами доступа к данным.

Алгоритмы доступа к данным исторически рассматривались как специфический для конкретного приложения интерфейс к механизму постоянного хранения данных наподобие файловой системы или СУБД. При помощи модулей обработки данных организуется специфический для приложения интерфейс к СУБД.^[21]

При помощи интерфейса приложение управляет соединениями с базой данных и запросами к ней (перевод специфических для конкретного приложения запросов на язык SQL, получение результатов и перевод этих результатов обратно в специфические для конкретного приложения структуры данных). 

Каждая из этих групп может быть реализована независимо от двух других. Например, не изменяя программ, используемых для хранения и обработки данных, можно изменить интерфейс с пользователем таким образом, что одни и те же данные будут отображаться в виде таблиц, графиков или гистограмм. Очень простые приложения часто способны собрать все три части в единственную программу, и подобное разделение соответствует функциональным границам.^[22]