Файл: Модель клиент-сервер — простая модель «узел-связь», которая используется, например, в сети Интернет..pdf

ВВЕДЕНИЕ

Ежедневно в Интернет выходят миллионы людей. Но большая часть рядовых пользователей даже не догадывается о том, как и с помощью чего они всё это делают, да на самом деле большинству людей это и не нужно, главное, чтобы они получали услугу вовремя и качественно.

В это работе будет разборка концепции, которая позволяет нам выполнять все эти действия в сети Интернет. Данная концепция получила название «клиент-сервер». Как понятно из названия, в данной концепции участвуют две стороны: клиент и сервер.

Хоть выбранная мною тема и не является инновационной, она является одной из актуальнейших в настоящее время, так как данной моделью ежедневно пользуются миллиарды людей по всему миру. Для рядового обывателя данная тема будет не интересной, так как он пользуется исключительно услугой, которую предоставляет ему сервер, однако для веб-разработчика данная тема является очень важной, так как на этом базируется сам принцип работы.

Цель исследования в данной работе – это узнать, что же вообще такое «модель клиент – сервер».

Задачи исследования в данной работе – это разобраться что является моделью клиент – сервер, виды ее архитектур и основные преимущества и недостатки.

ГЛАВА 1. ЧТО ТАКОЕ МОДЕЛЬ КЛИЕНТ-СЕРВЕР.

Понятие модели клиент-сервер.

Здесь всё как в жизни: клиент – это заказчик той или иной услуги, а сервер – поставщик услуг. Клиент и сервер физически представляют собой программы, например, типичным клиентом является браузер.

В качестве сервера можно привести следующие примеры: все HTTP сервера (в частности, Apache), MySQL сервер, локальный веб-сервер AMPPS или готовая сборка Denwer (последних два примера – это не проста сервера, а целый набор серверов).

HTTP протокол.

Давайте дадим определение тому, что такое HTTP протокол, так как этот протокол используется чаще всего, но, прежде чем дать определение термину HTTP протокол, давайте разберемся со словом протокол. Слово протокол переводится с греческого дословно, как первый и клей. В древности это был листок, который клеился к свитку и на нем автор писал свое имя, дату написания и прочую никому ненужную информацию, вернее, служебную. Почему ненужную? Потому что рядовому обывателю интереснее само содержание свитка, а не то, кто его написал. Так и в HTTP протоколе: среднестатистическому пользователю вообще неинтересно как он получает страницы сайта, он просто открывает свой браузер. Еще одно определение слова протокол – это алгоритм, либо последовательность действий. Протокол – это свод правил и предписаний, которые регламентируют то или иное мероприятие. Протокол передачи данных – это стандарт, описывающий правила взаимодействия функциональных блоков при передаче данных

Концепция взаимодействия клиент-сервер.

Клиент и сервер (рис. 1.1) взаимодействую друг с другом в сети Интернет или в любой другой компьютерной сети при помощи различных сетевых протоколов, например, IP протокол, HTTP протокол, FTP и другие. Протоколов на самом деле очень много и каждый протокол позволяет оказывать ту или иную услугу. Например, при помощи HTTP протокола браузер отправляет специальное HTTP сообщение, в котором указано какую информацию и в каком виде он хочет получить от сервера, сервер, получив такое сообщение, отсылает браузеру в ответ похожее по структуре сообщение (или несколько сообщений), в котором содержится нужная информация, обычно это HTML документ.

Сообщения, которые посылают клиенты получили названия HTTP запросы. Запросы имеют специальные методы, которые говорят серверу о том, как обрабатывать сообщение. А сообщения, которые посылает сервер получили название HTTP ответы, они содержат помимо полезной информации еще и специальные коды состояния, которые позволяют браузеру узнать то, как сервер понял его запрос.

Рис. 1.1. Простая схема взаимодействия клиент-сервер

Также стоит заметить, что в основе взаимодействия клиент-сервер лежит принцип того, что такое взаимодействие начинает клиент, сервер лишь отвечает клиенту и сообщает о том может ли он предоставить услугу клиенту и если может, то на каких условиях. Клиентское программное обеспечение и серверное программное обеспечение обычно установлено на разных машинах, но также они могут работать и на одном компьютере.

Данная концепция взаимодействия была разработана в первую очередь для того, чтобы разделить нагрузку между участниками процесса обмена информацией, а также для того, чтобы разделить программный код поставщика и заказчика.

К одному серверу может обращаться сразу несколько клиентов (действительно, на одном сайте может находиться несколько посетителей). Также стоит заметить, что количество клиентов, которые могут одновременно взаимодействовать с сервером зависит от мощности сервера и от того, что хочет получить клиент от сервера.

Архитектура модели клиент-сервер.

Архитектура клиент-сервер определяет лишь общие принципы взаимодействия между компьютерами, детали взаимодействия определяют различные протоколы. Данная концепция нам говорит, что нужно разделять машины в сети на клиентские, которым всегда что-то надо и на серверные, которые дают то, что надо. При этом взаимодействие всегда начинает клиент, а правила, по которым происходит взаимодействие описывает протокол.

Существует два вида архитектуры взаимодействия клиент-сервер: первый получил название двухзвенная архитектура клиент-серверного взаимодействия, второй – многоуровневая архитектура клиент-сервер (иногда его называют трехуровневая архитектура или трехзвенная архитектура, но это частный случай).

Двухзвенная архитектура модели клиент-сервер.

Принцип работы двухуровневой архитектуры взаимодействия клиент-сервер заключается в том, что обработка запроса происходит на одной машине без использования сторонних ресурсов. Двухзвенная архитектура предъявляет жесткие требования к производительности сервера, но в тоже время является очень надежной. Двухуровневую модель взаимодействия клиент-сервер вы можете увидеть на рисунке ниже (рис. 1.2)

Рис. 1.2. Двухуровневая модель взаимодействия клиент-сервер

Здесь четко видно, что есть клиент (1-ый уровень), который позволяет человеку сделать запрос, и есть сервер, который обрабатывает запрос клиента.

Многоуровневая архитектура модели клиент-сервер.

Если говорить про многоуровневую архитектуру взаимодействия клиент-сервер, то в качестве примера можно привести любую современную СУБД (за исключением, наверное, библиотеки SQLite, которая в принципе не использует концепцию клиент-сервер).

Суть многоуровневой архитектуры заключается в том, что запрос клиента обрабатывается сразу несколькими серверами. Такой подход позволяет значительно снизить нагрузку на сервер из-за того, что происходит распределение операций, но в то же самое время данный подход не такой надежный, как двухзвенная архитектура. На рисунке ниже вы можете увидеть пример многоуровневой архитектуры клиент-сервер (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Многоуровневая архитектура взаимодействия клиент-сервер

В чем же разница между этими двумя архитектурами? Если мы рассматривать данную архитектуру с позиции сайта, то первый уровень можно считать браузером, с помощью которого посетитель заходит на сайт, второй уровень – это связка Apache + PHP, а третий уровень – это база данных. Если уж говорить совсем просто, то PHP больше ничего и не делает, кроме как, гоняет строки и базы данных на экран и обратно в базу данных.

Если говорить в контексте систем управления базами данных, то первый уровень – это клиент, который позволяет нам писать различные SQL запросы к базе данных. Второй уровень – это движок СУБД, который интерпретирует запросы и реализует взаимодействие между клиентом и файловой системой, а третий уровень – это хранилище данных.

Преимущества и недостатки архитектуры клиент-сервер.

Преимуществом модели взаимодействия клиент-сервер является то, что программный код клиентского приложения и серверного разделен. Если говорить про локальные компьютерные сети, то к преимуществам архитектуры клиент-сервер можно отнести пониженные требования к машинам клиентов, так как большая часть вычислительных операций будет производиться на сервере, а также архитектура клиент-сервер довольно гибкая и позволяет администратору сделать локальную сеть более защищенной.

К недостаткам модели взаимодействия клиент-сервер можно отнести то, что стоимость серверного оборудования значительно выше клиентского. Сервер должен обслуживать специально обученный и подготовленный человек. Если в локальной сети ложится сервер, то и клиенты не смогут работать (в качестве частного случая можно привести пример: мощности сервера не всегда хватает, чтобы удовлетворит запросы клиентов (да здравствует Мегакампус.ру!)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разобрав элементы, описанные в работе, можно, наконец, сделать вывод, что же моделью клиент-сервер.

«Клиент – сервер» — это вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Среди преимуществ можно выделить: