Файл: Технология «клиент-сервер» (Модернизация устаревших информационных систем).pdf

Сфера информационных технологий является на сегодняшний день наиболее динамически развивающейся областью науки и техники, что приводит к расширению поля их применения в человеческой деятельности. Значительную часть современных информационных технологий составляют сетевые технологии и их более глобальное проявление – Internet-технологии.

В основе широкого распространения локальных сетей компьютеров лежит известная идея разделения ресурсов. Высокая пропускная способность локальных сетей обеспечивает эффективный доступ из одного узла локальной сети к ресурсам, находящимся в других узлах.

Развитие этой идеи приводит к функциональному выделению компонентов сети: разумно иметь не только доступ к ресурсам удаленного компьютера, но также получать от этого компьютера некоторый сервис, который специфичен для ресурсов данного рода и программные средства. Так мы приходим к различению клиентов (рабочих станций) и серверов локальной сети.

Технология “клиент-сервер” применительно к СУБД приводит к разделению системы на две части - приложение-клиент и сервер базы данных. Со времени возникновения архитектуры клиент-сервер появилось много вариантов архитектуры процессора БД, поскольку он во многом определяет успех всей системы. 1. Клиент-серверная архитектура.

1.1 Основные понятия

1. 1.1. История

Основным недостатком персональных компьютеров является их невысокая вычислительная мощность и надежность, а также необходимость в приобретении дополнительных аппаратных средств для устранения изолированности отдельных персональных компьютеров друг от друга.

Как правило, пользователям компьютеров нужны и высокая вычислительная мощность и свойства персональных компьютеров. Поэтому там, где для выполнения сложных вычислений используются мощные изолированные центральные компьютеры с терминалами, их пользователям периодически приходится заходить на персональные компьютеры для редактирования текстов или выполнения задач, использующих электронные таблицы. Это заставляет пользователей освоить 2 различные операционные системы (на больших машинах обычно установлены OC MVS, VMS, VM, UNIX, а на персональных - MS DOS/MS Windows, OS/2 или Mac) и не решает задачи совместного использования данных.

В результате опроса представителей 300 крупнейших фирм США, использующих персональные компьютеры, выяснилось, что для 81% опрошенных необходим доступ к данным более чем одного компьютера.

Чтобы решить эту задачу, персональные компьютеры начали объединять в локальные сети и устанавливать на них специальные операционные системы, например, NetWare фирмы Novell, для совместного использования компьютерами сети файлов, размещенных в различных узлах сети. Эта технология называется файл-сервер.

Однако файл-серверы имеют ряд недостатков. Они не позволяют в полной мере обеспечить конфиденциальность доступа и целостность данных. По сети файлы передаются целиком, независимо от того, какая часть содержащихся в них данных нужна пользователю. Это сильно перегружает сеть и уменьшает быстродействие системы. Невысока и надежность системы на основе файл - серверов. Сбой на одной из рабочих станций в момент записи файла приводит к потере или искажению данных.

Для обеспечения непротиворечивости данных приходится блокировать файлы, что также приводит к замедлению работы. Естественным желанием специалистов в области вычислительной техники было совместить преимущества персональных компьютеров и мощных центральных компьютеров.

Первым шагом в этом направлении явилось использование персональных компьютеров в качестве интеллектуальных терминалов. При таком подходе в персональном компьютере, соединенном с центральным компьютером, запускается специальное программное обеспечение, позволяющее этому персональному компьютеру работать в режиме эмуляции терминала. При этом мы получаем архитектуру, реализующую все достоинства архитектуры с мощным центральным компьютером, но, кроме того, персональный компьютер может использоваться и самостоятельно, по своему прямому назначению. Теперь нет необходимости иметь на столе 2 дисплея, однако большинство недостатков, присущих архитектуре с центральным компьютером, все еще сохраняется. Кроме того, хотя персональные компьютеры, имеющие дисплеи с картой VGA, позволяют работать с графикой, однако использовать их в качестве графического терминала большой центральной машины неудобно. Задача выполняется в центральном компьютере и по проводам передаются графические образы экрана. Эти образы довольно велики и скорость смены изображения на экране может быть очень низкой.

Следующим шагом в решении описанной выше проблемы явилось использование архитектуры клиент-сервер. В такой архитектуре все компьютеры сети разделены на 2 группы: клиенты и серверы. Компьютер-сервер - это мощный компьютер с большой оперативной памятью и большим количеством дискового пространства. На нем хранится база данных и выполняется сложная обработка, требующая больших вычислительных ресурсов. На компьютерах-клиентах выполняются первичная обработка данных при вводе, форматирование данных, а также окончательная (финишная) обработка данных, извлеченных с сервера. В качестве компьютеров-клиентов обычно используются персональные компьютеры типа IBM PC или Macintosh. Преимущества архитектуры клиент-сервер очевидны. Каждый тип компьютера используется по своему назначению, а следовательно, обеспечивается более полное использование возможностей компьютеров.

На компьютерах-клиентах работают знакомые пользователям PC пакеты, позволяющие предоставлять результаты работы всей системы в удобном для анализа и принятия решений виде. На этих компьютерах легко можно реализовать дружественный пользовательский интерфейс приложения, использующий графику, цвет, звук, работу с окнами и мышью и т.д. Компьютер-клиент позволяет быстро выполнять ввод и первичный контроль данных. Для финишной обработки данных могут использоваться те редакторы или пакеты электронных таблиц, которые пользователь считает наиболее удобными. В качестве компьютеров-клиентов могут одновременно использоваться компьютеры разных типов с различными операционными системами.

Архитектура клиент-сервер позволяет реализовать распределенную обработку, поскольку часть работы (интерфейс с пользователем, финишная обработка) выполняется на компьютере-клиенте, а часть - на компьютере-сервере. Это позволяет снизить загрузку сервера и оптимизировать его работу, а также увеличить число клиентов, одновременно работающих с сервером.

Наиболее часто архитектура клиент-сервер применяется для приложений, созданных с использованием систем управления базами данных (СУБД).

Дальнейшим развитием архитектуры клиент-сервер явилось использование в сети не одного, а нескольких серверов баз данных. Это позволило перейти от работы с локальной БД к работе с распределенной БД.

Причем работа с распределенной базе данных (БД) "прозрачна" для пользователя, т.е. он работает с ней так же, как с локальной БД, не задумываясь о том, на каком сервере лежат его данные. Пользователь обращается к одному из серверов, тот, не найдя у себя нужных данных, автоматически обращается к другим серверам. Многосерверная архитектура сегодня представляется очень перспективной. Она позволяет заменить одну мощную центральную машину на несколько менее мощных и, следовательно, более дешевых, и еще больше распараллелить обработку данных. Кроме того, такая архитектура повышает надежность системы, поскольку при выходе из строя одного из серверов все приложения, работающие с данными других серверов, могут продолжать работу. При выходе из строя части локальной или глобальной сети система может попытаться найти альтернативный путь к нужному серверу (по другим ветвям сети). Кроме того, на локальных серверах могут храниться данные, наиболее часто используемые в данном узле, что позволяет свести к минимуму передачу данных по сети от сервера к серверу.

1.1.2. Архитектура "клиент-сервер"

Программное обеспечение архитектуры "клиент-сервер" состоит из двух частей: программного обеспечения сервера и программного обеспечения пользователя — клиента. Программа-клиент выполняется на компьютере пользователя и посылает запросы к программе-серверу, которая работает на компьютере общего доступа. Основная обработка данных производится мощным сервером, а на компьютер пользователя возвращаются только результаты выполнения запроса. В такой архитектуре сервер называется сервером баз данных. Широко известными СУБД, используемыми в архитектуре "клиент-сервер", являются Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase SQL Server и др. Эти СУБД являются реляционными SQL-серверами баз данных. СУБД архитектуры "клиент-сервер" может включать собственную клиентскую программу. В то же время в качестве клиентов сервера баз данных могут использоваться другие СУБД. Access также может работать в качестве клиента SQL-сервера. Для взаимосвязи клиентов с сервером разработано специальное программное обеспечение. Широко используемыми интерфейсами таких взаимосвязей являются ODBC и OLE DB. Access предоставляет несколько способов взаимодействия приложения с данными сервера на основе интерфейса ODBC. ODBC - это стандартный интерфейс между базой данных и приложением, взаимодействующим с ней. Наличие подобного стандарта позволяет любому приложению на клиентском компьютере получать доступ к любой базе данных на сервере с помощью SQL. Приложение получает доступ к конкретной базе данных, используя специально разработанный под нее драйвер (драйвер ODBC). Интерфейс ODBC состоит из четырех функциональных компонентов, именуемых уровнями ODBC. Благодаря каждому из них достигается гибкость ODBC, позволяющая взаимодействовать любым ODBC-совместимым клиентам и серверам. Между пользователем и данными, которые он хочет получить, процесс проходит четыре уровня интерфейса ODBC: приложение, диспетчер драйверов, драйвер DLL, источник данных.

С версии 2000 Access включает средства создания клиентских приложений Microsoft SQL Server, которые позволяют не только использовать существующие на сервере базы данных, но и создавать новые и взаимодействовать с ними на основе интерфейса OLE DB. OLE DB — это архитектура компонентов базы данных, реализующая эффективный доступ по сети и через Интернет к источникам данных многих типов, в том числе реляционным источникам данных, почтовым файлам, неформатированным текстовым файлам и электронным таблицам. Набор OLE-интерфейсов обеспечивает универсальный доступ к данным различного формата. В архитектуре OLE DB приложения, получающие доступ к данным, называют потребителями данных, например Access или Visual Basic. Программы, обеспечивающие внутренний доступ к данным, называют средствами доступа к базам данных - провайдерами, например, Microsoft OLE DB Provider for Microsoft SQL Server (рис. 1) или Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider для доступа к базе данных Microsoft Access внешнего потребителя. При установке Microsoft Office или Microsoft Access автоматически инсталлируются провайдеры OLE DB. Каждый провайдер требует определения специфического набора параметров для связи с источником данных. Для того, чтобы из проекта Access подключиться к базе данных Microsoft SQL Server, нужно определить имя сервера, имя базы данных, задать способ регистрации на сервере, имя пользователя, пароль. Требуемый тип провайдера Microsoft OLE DB Provider for SQL Server выбирается проектом по умолчанию. Эти параметры сохраняются как строка связи с базой данных сервера в проекте Access. Кроме того, они могут сохраняться в udl-файле. Файлы подключения можно использовать просто для организации и управления сведениями, необходимыми для подключения к источникам данных OLE DB. Открывается диалоговое окно Свойства связи с данными (Data Link Properties), причем выбор типа провайдера Microsoft OLE DB Provider для SQL-сервера выполняется по умолчанию.

Компоненты системы SQL Server 2012

Система SQL Server 2012 играет роль платформы данных с возможностью динамической разработки, обширной бизнес-аналитикой, с выходом за пределы реляционной модели, закладывая прочный фундамент, на котором могут строить ИТ инфраструктуру малые, средние и крупные организации. В состав SQL Server 2012 входят следующие компоненты[1]:

• Служба ядра БД (Database Engine). Основные компоненты БД, уведомлений и репликации. Ядро БД является сердцем SQL Server. Репликация повышает доступность данных, распределяя их по нескольким БД и разделяя нагрузку чтения данных по нескольким выделенным серверам БД.

• Аналитические службы (Analysis Services). Обеспечивают функциональность OLAP (Online Analytical Processing) и анализа данных для приложений бизнес-аналитики. Аналитические службы позволяют организации собирать данные из разных источников, например, реляционных баз данных и обрабатывать их различными способами.

• Службы интеграции (Integration Services). Предназначены для слияния данных из разнородных источников, загрузки данных в хранилища, витрины данных и пр.

• Службы отчетов. Включают диспетчер отчетов и сервер отчетов. Представляют полномасштабную платформу для создания, управления и распространения отчетов. Сервер отчетов построен на стандартных технологиях Microsoft Internet Information Services (IIS) и Microsoft .NET Framework и позволяет использовать для обработки и хранения отчетов сочетание возможностей SQL Server и IIS.

• Service Broker. Ключевая часть БД, обеспечивающая организацию очередей и обмена сообщениями. Очереди используются для упорядочения задач, например, запросов, чтобы они выполнялись по мере высвобождения ресурсов. Сообщения обеспечивают передачу информации от одного приложения БД другому.

Объекты базы данных SQL Server.

Объектами базы данных SQL Server являются таблицы, индексы, представления, хранимые процедуры, триггеры, пользовательские функции.

Таблицы - являются основной формой для сбора информации, содержат все данные в базах данных SQL Server. Каждая таблица представляет собой тип объекта, который имеет смысл для пользователей.

Индекс - структура на диске, связанная с таблицей или представлением, которая ускоряет поиск строк таблицы или представления. Индекс содержит ключи, созданные для одного или нескольких столбцов таблицы или представления. Эти ключи хранятся в виде B-древовидной структуры, что позволяет SQL Server, быстро и эффективно находить строку или строки, связанные с ключевыми индексами. Существуют кластерные и не кластерные индексы.