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

В соответствии с разделением функций в любом приложении выделяются следующие компоненты:^[23] 

- компонент представления данных; 

- прикладной компонент; 

- компонент управления ресурсом. 

В классической архитектуре клиент-сервер приходится распределять три основные части приложения по двум физическим модулям. Обычно прикладной компонент располагается на сервере (например, сервере базы данных), компонент представления данных - на стороне клиента, а компонент управления ресурсом распределяется между клиентской и серверной частями. В этом заключается основной недостаток классической двухуровневой архитектуры.^[24] 

В двухзвенной архитектуре при разбиении алгоритмов обработки данных разработчики должны иметь полную информацию о последних изменениях, внесенных в систему, и понимать эти изменения, что создает большие сложности при разработке клиент-серверных систем, их установке и сопровождении, поскольку необходимо тратить значительные усилия на координацию действий разных групп специалистов.

В действиях разработчиков часто возникают противоречия, а это тормозит развитие системы и вынуждает изменять уже готовые и проверенные элементы. 

Чтобы избежать несогласованности различных элементов архитектуры были созданы две модификации двухзвенной архитектуры «Клиент – сервер»: «Толстый клиент» («Тонкий сервер») и «Тонкий клиент» («Толстый сервер»).^[25] 

В данных архитектурах разработчики попытались выполнять обработку данных на одной из двух физических частей - либо на стороне клиента («Толстый клиент»), либо на сервере («Тонкий клиент). 

Каждый подход имеет свои недостатки. В первом случае неоправданно перегружается сеть, потому что по ней передаются необработанные, а значит, избыточные данные. Кроме того, усложняется поддержка системы и ее изменение, так как замена алгоритма вычислений или исправление ошибки требует одновременной полной замены всех интерфейсных программ, а иначе могут возникнуть ошибки или несогласованность данных. Если же вся обработка информации выполняется на сервере, то возникает проблема описания встроенных процедур и их отладки.^[26]

Систему с обработкой информации на сервере абсолютно невозможно перенести на другую платформу (ОС), что является серьезным недостатком. 
Есди все-таки разрабатывается двухуровневая классическая архитектура «Клиент – сервер», то необходимо помнить следующее:^[27] 

- архитектура «Толстый сервер» аналогична архитектуре «Тонкий клиент» (рисунок 3);

Рис. 3. Архитектура «Тонкий клиент»

Передача запроса от клиента на сервер, обработка запроса сервером и передача результата клиенту. При этом архитектуры имеют следующие недостатки:^[28] 

- усложняется реализация, так как языки типа SQL не приспособлены для разработки подобного ПО и нет хороших средств отладки; 

- производительность программ, написанных на языках типа SQL, значительно ниже, чем созданных на других языках, что имеет важное значение для сложных систем; 

- программы, написанные на СУБД-языках, обычно работают недостаточно надежно; ошибка в них может привести к выходу из строя всего сервера баз данных; 

- получившиеся таким образом программы полностью непереносимы на другие системы и платформы. 

1.3. Трехуровневая модель

С середины 90-х годов прошлого века признание специалистов получила трехзвенная архитектура «Клиент – сервер», которая разделила информационную систему по функциональным возможностям на три отдельных компонента: логика представления, бизнес-логика и логика доступа к данным.^[29]

В отличие от двухзвенной архитектуры в трехзвенной появляется дополнительное звено - сервер приложений, который предназначен для осуществления бизнес-логики, при этом полностью разгружается клиент, который направляет запросы промежуточному программному обеспечению, и максимально используются все возможности серверов. 

В трехуровневой архитектуре клиент обычно не перегружен функциями обработки данных, а выполняет свою основную роль системы представления информации, поступающей с сервера приложений. Такой интерфейс можно реализовать с помощью стандартных средств Web-технологии - браузера, CGI и Java.^[30]

Это уменьшает объем данных, передаваемых между клиентом и сервером приложений, что позволяет подключать клиентские компьютеры даже по медленным линиям типа телефонных каналов. Кроме того, клиентская часть может быть настолько простой, что в большинстве случаев ее реализуют с помощью универсального браузера. Но если менять ее все-таки придется, то эту процедуру можно осуществить быстро и безболезненно.^[31] 

Сервер приложений – это программное обеспечение, являющееся промежуточным слоем между клиентом и сервером (рисунок 5).

Рис. 5. Сервер приложений

Существует несколько категорий продуктов промежуточного слоя:^[32] 

- Message orientated – яркие представители MQseries и JMS; 

- Object Broker – яркие представители CORBA и DCOM; 

- Component based – яркие представители.NET и EJB. 

Использование сервера приложений дает больше возможностей, например, уменьшается нагрузка на клиентские компьютеры, потому что сервер приложений распределяет нагрузку и обеспечивает защиту от сбоев. Так как бизнес-логика хранится на сервере приложений, то при каких-либо изменениях в отчетности или расчетах клиентские программы никоим образом не затрагиваются.^[33] 

Существует несколько серверов приложений от таких знаменитых компаний как Sun Microsystem, Borland, IBM, Oracle и каждый из них отличается набором предоставляемых сервисов (производительность в данном случае учитывать не будем). Эти сервисы облегчают программирование и развертывание приложений масштаба предприятия. Обычно сервер приложений предоставляет следующие сервисы:^[34] 

- WEB Server – чаще всего включают в поставку самый популярный и мощный Apache; 

- WEB Container – позволяет выполнять JSP и сервлеты. Для Apache таким сервисом является Tomcat; 

- CORBA Agent – может предоставлять распределенную директорию для хранения CORBA объектов; 

- Messaging Service – брокер сообщений; 

- Transaction Service – уже из названия понятно, что это сервис транзакций; 

- JDBC – драйвера для подключения к базам данных, ведь именно серверу приложений придется общаться с базами данных и ему нужно уметь подключаться к используемой в вашей компании базе; 

- Java Mail – данный сервис может предоставлять сервис к SMTP; 

- JMS (Java Messaging Service) – обработка синхронных и асинхронных сообщений; 

- RMI (Remote Method Invocation) - вызов удаленных процедур.^[35] 

Многоуровневые клиент-серверные системы достаточно легко можно перевести на Web-технологию - для этого достаточно заменить клиентскую часть универсальным или специализированным браузером, а сервер приложений дополнить Web-сервером и небольшими программами вызова процедур сервера. Для разработки этих программ можно использовать как Common Gateway Interface (CGI), так и более современную технологию Java.^[36] 

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что двухуровневая архитектура сильно уступает многоуровневой архитектуре, поэтому в настоящее время используется только многоуровневая архитектура «Клиент – сервер», в которой различают три модификации - RDA, DBS и AS.

2. РАЗЛИЧНЫЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ «КЛИЕНТ – СЕРВЕР»

2.1. Модели технологии «Клиент – сервер»

Самой первой базовой технологией для локальных сетей являлась модель файлового сервера (FS). В свое время данная технология была очень среди отечественных разработчиков, использовавших такие системы, как FoxPro, Clipper, Clarion, Paradox и так далее.^[37] 

В модели FS функции всех трех компонентов (компонент представления, прикладной компонент и компонент доступа к ресурсам) совмещены в одном коде, который выполняется на компьютере-сервере (хосте). Компьютер-клиент в данной архитектуре вообще отсутствует, а ввод и отображение данных производятся через терминал или компьютер в режиме эмуляции терминала. Приложения обычно разрабатываются на языке четвертого поколения (4GL).

Один из компьютеров в сети считается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Он работает под управлением сетевых ОС и играет роль компонента доступа к информационным ресурсам. На других ПК в сети функционирует приложение, в кодах которого совмещены компонент представления и прикладной компонент.^[38] 

Технология взаимодействия клиента и сервера следующая: запрос направляется на файловый сервер, который передает СУБД, размещенной на компьютере-клиенте, требуемый блок данных. Вся обработка осуществляется на терминале (рисунок 6).^[39] 

Протокол обмена представляет собой набор вызовов, обеспечивающих приложению доступ к файловой системе на файл-сервере.

Рис. 6. Модель файлового сервера

Преимуществами данной технологии являются:^[40] 

- простота разработки приложений; 

- удобство администрирования и обновления ПО из-за компактного расположения всех компонентов на одном компьютере; 

- низкая стоимость оборудования рабочих мест (терминалы или дешевые компьютеры с невысокими характеристиками в режиме эмуляции терминала всегда дешевле полноценных ПК). 

Но достоинства FS – модели перекрывают ее недостатки:^[41] 

- большая загрузка сети; 

Несмотря на небольшой объем данных, пересылаемых по сети, время отклика является критичным, так как каждый символ, введенный пользователем на терминале, должен быть передан на сервер, обработан приложением и возвращен обратно для вывода на экран терминала. Помимо этого существует проблема распределения нагрузки между несколькими компьютерами.^[42] 

- дорогостоящее аппаратное обеспечение сервера, так как все пользователи разделяют его ресурсы; 

- отсутствие графического интерфейса. 

Благодаря решению проблем, присущих технологии «Файл – сервер» появилась более прогрессивная технология, получившая название «Клиент – сервер».^[43] 

Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая сетевая технология будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, то есть часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая - в программе-сервере. 

Различия в реализации приложений в рамках технологии «Клиент-сервер» определяются четырьмя факторами:^[44] 

- какие виды программного обеспечения в логических компонентах; 

- какие механизмы программного обеспечения используются для реализации функций логических компонентов; 

- как логические компоненты распределяются компьютерами в сети; 

- какие механизмы используются для связи компонент между собой. 

Исходя из этого, выделяются три подхода, каждый из которых реализован в соответствующей модели технологии «Клиент – сервер»:^[45] 

- модель доступа к удаленным данным (Remote Date Access - RDA); 

- модель сервера базы данных (DateBase Server - DBS); 

- модель сервера приложений (Application Server - AS). 

Рассмотрим функции и характеристики различных моделей технологии «Клиент-сервер». 

Модель доступа к удаленным данным (RDA) – сетевая архитектура технологии «Клиент – сервер», при которой коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается при помощи непроцедурного языка (например ,SQL – запросов для баз данных) или вызовами функций специальной библиотеки (если имеется специальный интерфейс прикладного программирования - API).^[46]