Файл: Технология «клиент-сервер».pdf

Актуальность выполнения данной работы обусловлена тем, что современное информационное пространство предполагает обработку огромного количества информации. Использование разрозненных средств информационных систем уже недостаточно для обеспечения эффективной работы организации и пользователя, в частности. Перевод сервисов в облака позволяет предоставить организациям более широкий спектр услуг и надежность обработки информации. И при этом, использование технологии клиент-сервер позволяет достичь максимального эффекта обработки информации.

Технология клиент-сервер представляют собой специализированную информационную модель по обеспечению пользователям удобного сетевого доступа по требованию к определенному общему фонду конфигурируемых ресурсов, которые могут быть в оперативном порядке освобождены и предоставлены с минимальными затратами или обращениями к провайдеру предоставления услуг.

Потребителям клиент-серверных технологий можно существенно снизить требуемые расходы на используемую инфраструктуру вычислительных средств и позволяет достаточно гибко реагировать на постоянные изменения вычислительных потребностей, используя специализированные свойства вычислительной эластичности высокопроизводительных многоцелевых сервисов.

Среди преимуществ практического использования технологии «клиент-сервер» можно выделить: отсутствие дублирования кода программы-сервера прикладными программами-клиентами; так как все вычисления выполняются на сервере, то требования к персональным компьютерам, на которых установлен клиент, существенно снижаются; все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще может быть организован контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с определенными правами доступа

Объект исследования – интернет-технологии.

Предмет исследования – технология «клиент-сервер»

Целью данной работы является изучение технологии «клиент-сервер».

В соответствии с целью была определена необходимость постановки и решения следующих задач:

– дать характеристику технологии «клиент-сервер»;

– проанализировать архитектуры «клиент-сервер»;

– описать распределенные системы обработки информации;

– дать характеристику распределенной системе обработки информации;

– представить программную реализацию предметной задачи.

Глава 1. Технологии «клиент-сервер»

1.1. Характеристика технологии «клиент-сервер»

«Клиент–сервер» (англ. client–server) представляет собой вычислительную или сетевую архитектуру, в которой задания или сетевая нагрузка распределяется между активными поставщиками услуг, которые называются серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Фактически клиент и сервер представляет собой прикладное программное обеспечение^[1]. Обычно эти прикладные программы располагаются на разных вычислительных машинах и взаимодействуют между собой по средствам использования средств вычислительной сети с использованием сетевых протоколов, но в тоже время они могут быть расположены также и на одной машине.

Программы-серверы ожидают от клиентских прикладных программ запросы и предоставляют им свои вычислительные ресурсы в виде некоторых данных или в виде сервисных функций. В связи с тем, что одна программа-сервер может выполнять запросы от нескольких прикладных программ-клиентов, её размещают на специально выделенной вычислительной машине, которая настраивается особым образом, как правило, совместно с другими прикладными программами-серверами, поэтому производительность такой машины должна быть достаточно высокой^[2].

Из-за особой роли такой машины в вычислительной сети, специфики её оборудования и прикладного программного обеспечения, её также называют сервером, а машины, которые выполняют клиентские прикладные программы, соответственно, клиентами.

Преимущества практического использования технологии «клиент-сервер»:

– отсутствие дублирования кода программы-сервера прикладными программами-клиентами;

– так как все вычисления выполняются на сервере, то требования к персональным компьютерам, на которых установлен клиент, существенно снижаются;

– все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще может быть организован контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с определенными правами доступа^[3].

Недостатки практического использования технологии «клиент-сервер» заключаются в следующем:

– неработоспособность вычислительного сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть. Неработоспособным сервером следует считать сервер, производительности которого не хватает на обслуживание всех клиентов, а также сервер, который находится на ремонте, профилактике;

– поддержка работы данной системы требует отдельного специалиста – системного администратора;

– высокая стоимость требуемого оборудования^[4].

1.2. Сравнение архитектур

В рамках многоуровневого представления вычислительных систем можно выделить несколько групп функций, которые ориентированы на решение различных подзадач:

– функции ввода и отображения данных (обеспечивающие необходимое взаимодействие с пользователем);

– прикладные функции, которые являются характерными для данной предметной области;

– функции управления вычислительными ресурсами (файловой системой, базой данных и т.д.)^[5].

В основном выполнение перечисленных функций обеспечивается прикладными программными средствами, которые можно представить в виде взаимосвязанных компонентов, где:

– компонент представления отвечает за обработку пользовательского интерфейса;

– прикладной программный компонент реализует алгоритм решения конкретной вычислительной задачи;

– прикладной программный компонент управления ресурсом обеспечивает доступ к необходимым ресурсам.

Автономная система (компьютер, который не подключен к вычислительной сети) представляет все эти прикладные программные компоненты как на различных уровнях (операционная система, служебное программное обеспечение и утилиты, прикладное программное обеспечение), так и на уровне прикладных программных приложений (не характерно для современных программ).

Так же и вычислительная сеть – она представляет все эти прикладные компоненты, но, в общем случае, распределенные между узлами^[6]. Задача сводится к обеспечению сетевого взаимодействия между этими компонентами.

Архитектура «клиент-сервер» определяет общие принципы организации взаимодействия в сети, где имеются серверы, узлы-поставщики некоторых специфичных функций (сервисов) и клиенты, потребители этих функций^[7].

Практические реализации такой архитектуры называются клиент-серверными технологиями. Каждая технология определяет собственные или использует имеющиеся правила взаимодействия между клиентом и сервером, которые называются протоколом обмена (протоколом межсетевого взаимодействия).

1.2.1. Двухзвенная архитектура

В любой сети (даже одноранговой), построенной на современных сетевых технологиях, присутствуют элементы клиент-серверного взаимодействия, чаще всего на основе двухзвенной архитектуры. Двухзвенной (two-tier, 2-tier) она называется из-за необходимости распределения трех базовых компонентов между двумя узлами (клиентом и сервером)^[8].

Двухзвенная архитектура используется в клиент-серверных системах, где вычислительный сервер отвечает на клиентские запросы напрямую и в полном объеме, при этом используя только собственные вычислительные ресурсы. Т.е. сервер не вызывает сторонние сетевые прикладные программные приложения и не обращается к сторонним вычислительным ресурсам для выполнения какой-либо части пользовательского структурированного запроса (рис. 1).

Расположение компонентов на стороне клиента или сервера определяет следующие основные модели их взаимодействия в рамках двухзвенной архитектуры:

– сервер терминалов – распределенное представление оперативных данных;

– файл-сервер – доступ к удаленной базе данных и файловым вычислительным ресурсам;

– сервер базы данных – удаленное представление оперативных данных программы;

– сервер приложений – удаленное прикладное программное приложение^[9].

Перечисленные модели в рамках двухзвенной архитектуры с вариациями представлены на рис. 2.

Рис.1. Двухзвенная клиент-серверная архитектура

В настоящее время намечается тенденция возврата к тому, с чего начиналась клиент-серверная архитектура – к централизации вычислений на основе использования модели терминал-сервера. В современной реинкарнации терминалы отличаются от своих алфавитно-цифровых предков тем, что имея минимум программных и аппаратных средств, представляют мультимедийные возможности (в т.ч. графический пользовательский интерфейс).

Рис.2. Модели клиент-серверного взаимодействия

Работу терминалов обеспечивает высокопроизводительный сервер, куда вынесено все, вплоть до виртуальных драйверов устройств, включая драйверы видеоподсистемы.

1.2.2. Трехзвенная архитектура

Еще одна тенденция в клиент-серверных технологиях связана со все большим использованием распределенных вычислений. Они реализуются на основе модели сервера приложений, где сетевое приложение разделено на две и более частей, каждая из которых может выполняться на отдельном компьютере^[10].

Выделенные части приложения взаимодействуют друг с другом, обмениваясь сообщениями в заранее согласованном формате. В этом случае двухзвенная клиент-серверная архитектура становится трехзвенной (three-tier, 3-tier).

Как правило, третьим звеном в следующей трехзвенной вычислительной архитектуре становится сервер прикладных программных приложений, т.е. прикладные компоненты распределяются следующим образом (рис. 3):

– представление данных – на стороне клиента обработка оперативных данных;

– прикладной компонент – на выделенном сервере прикеладных программных приложений (как вариант, выполняющем функции промежуточного программного обеспечения);

– управление ресурсами – на сервере базы данных, который и представляет запрашиваемые данные^[11].

Рис.3. Трехзвенная клиент-серверная архитектура

Трехзвенная архитектура может быть расширена до многозвенной (N-tier, Multi-tier) путем выделения дополнительных серверов, каждый из которых будет представлять собственные сервисы и пользоваться услугами прочих серверов разного уровня^[12]. Абстрактный пример многозвенной модели приведен на рис. 4.

Рис.4. Многозвенная (N-tier) клиент-серверная архитектура

1.2.3. Сравнение архитектур

Двухзвенная архитектура является намного проще, в отличие от трехзвенной, так как все получаемые запросы обслуживаются одним вычислительным сервером, но именно из-за этого она будет менее надежной и предъявляет повышенные требования к вычислительной производительности используемого сервера.