Файл: Модель клиент-сервер (Основные принципы построения распределённых информационных систем).pdf

Как сказано выше, протоколы прикладного уровня определяют способ обмена сообщениями между двумя процессами, выполняющимися на разных оконечных системах. Обычно протокол определяет некоторые элементы:

- типы различных сообщений, например, запросы и ответы;

- синтаксическое содержание каждого из типов сообщений, которые описывают поля сообщения и их разделители;

- семантику полей, то есть смысл информации, содержащейся в каждом из полей сообщения;

- правила, описывающие события, которые вызывают генерацию сообщений.

Некоторые из протоколов прикладного доступа (HTTP, SMTP и др.) являются официальной документацией в RFC. Это означает, что если разработчик нового браузера будет придерживаться стандарта, то браузер сможет получать документы с любого web-сервера, выстроенному по тому же стандарту. Однако существует большое количество протоколов прикладного уровня, которые не имеют стандартов и при этом используются для поддержки коммерческих продуктов - это характерно для Интернет-телефонии [5].

1.4 Представление данных в системах обработки данных

Системы обмена данными хранят и обрабатывают информацию об объектах реального мира. Некоторую совокупность информации, которая описывает конкретный объект, называют логической записью или просто записью. Совокупность записей, охватывающих множество объектов определенного класса, называют массивом информации. В реальном мире между объектами существуют определенные отношения и взаимосвязи, имеющие различную степень сложности. В процессе разработки в системе обмена данными эти отношения выявляются и отображаются путем структуризации записей и информационных массивов. Организация информационного массива, обеспечивающая определенные связи и отношения между данными, называют структурой данных. Любые манипуляции над данными в процессе их обработки на компьютере не должны нарушать структуру данных, поэтому ее необходимо все время поддерживать.

Существует три уровня представления данных: логический уровень, хранения и физический уровень.

На логическом уровне работают с логическими структурами данных, отражающими реальные отношения между объектами и их характеристиками.

При разработке логических структур данных учитывается также информационная потребность пользователей системы и характер задач, для решения которых предназначена система обмена данными. Логическая запись на этом уровне является единицей информации. Каждый объект, описываемый соответствующей логической записью, характеризуется определенными признаками, которые в свою очередь являются атрибутами записи [1].

На логическом уровне устанавливается список признаков, которые в полной мере характеризуют описываемый класс объектов. Совокупность признаков и их взаимосвязь определяют внутреннюю структуру логической записи.

Логическая структура данных должна исчерпывающе характеризовать объекты, сведения о которых обрабатываются системой обмена данных, правильно отражать реальные отношения между объектами и их характеристиками, обеспечивать удовлетворение информационных потребностей пользователей системы и решение задач приложений.

На уровне логическом представления данных не учитываются технические и математические элементы обеспечения системы (тип ЭВМ, типы памяти, язык программирования, операционная система).

На уровне хранения работа ведется со структурами − представлениями логической структуры данных в памяти ЭВМ. Структура хранения должна полностью отображать логическую структуру данных и поддерживать ее в процессе функционирования системы обработки данных. Единицей информации на этом уровне также является логическая запись.

При разработке или выборе структуры хранения должны учитываться все особенности организации памяти компьютера. При этом определяется тип и формат данных, устанавливается способ поддержания логической структуры.

Существует множество способов представления данных в оперативной памяти и на внешних носителях, причем одна и та же логическая структура данных может быть реализована в памяти компьютера различными структурами хранения. Каждая структура хранения предоставляет определенный способ доступа к данным и определенные возможности манипулирования данными. Структура хранения характеризуется объемом памяти, необходимым для размещения данных.

От выбора структуры хранения на прямую зависит эффективность обработки данных. При правильном выборе структуры хранения обеспечивается минимальный расход машинной памяти, быстрый поиск необходимых данных, возможность добавления новых и удаления устаревших записей без нарушения логической структуры, а также возможность корректировки записей.

Поддержание структуры хранения осуществляется программными средствами. Для реализации структуры хранения требуются определенные языки программирования, учитывать возможности которых необходимо при разработке или выборе структуры хранения.

На физическом уровне представления данных оперируют с физическими структурами данных. На этом уровне решается задача реализации структуры хранения непосредственно в конкретной памяти конкретной ЭВМ. Единицей информации на этом уровне является физическая запись, представляющая собой участок носителя, на котором размещается одна или несколько логических записей. При разработке структур памяти анализируются параметры конкретных технических средств: тип и объем памяти, способ адресации, методы и время доступа. На этом же уровне решаются задачи по организации обмена данными между оперативной и внешней памятью компьютера.

При разработке структур данных всех уровней должен быть соблюден принцип независимости данных. Физическая независимость данных говорит о том, что изменения в физическом расположении данных и в техническом обеспечении системы не должны отражаться на логических структурах и прикладных программах, т.е. не должны измененяться. Логическая независимость данных означает, что изменения в структурах хранения не должны вызывать изменений в логических структурах данных и в прикладных программах. Кроме того, изменения, вносимые в логические структуры данных в связи с появлением новых пользователей и новых запросов, не должны отражаться на прикладных программах других пользователей системы.

Выводы главы:

Если говорить в общем, то для организации работы пользователей сети с ресурсами, распределенными по различным компьютерам необходимы следующие компоненты:

- программы, установленные на пользовательском компьютере, для осуществления сетевых запросов с целью получения объекта, и для его обработки (например, просмотр, изменение или печать документа);

- установленная программа на том компьютере, где располагаетсятот или иной информационный объект, у которой есть возможность осуществлять по запросу поиск и пересылку объекта, ипорядок доступа к нему нескольких пользователей;

- протоколы по которым происходит взаимодействия между этими программами (правила).

Технологией"клиент-сервер" называется среда взаимодействия, в которой одна программа запрашивает выполнение какой-либо совокупности действий, а другая ее выполняет. Участниками такого взаимодействия являются клиент (client) и сервер (server). Достаточно часто клиентом (или сервером) называют компьютеры, на которых установлено клиентское (или серверное) программное обеспечение.

Следует обратить внимание на то, что набор действий, понимаемых как запрашиваемая услуга, – это не только чтение объекта. Так же это может быть сохранение, пересылка объекта и т.д.

Глава 2. Основные принципы построения распределённых информационных систем

2.1 Основные принципы структурного подхода

В основе функционально-модульного подхода заложен принцип алгоритмической декомпозиции, в соответствии с которым производится разделение функций информационных систем на модули по функциональной принадлежности, когда каждый модуль системы реализует один из этапов общего процесса. Традиционный функционально-модульный подход к разработке информационных систем подразумевает строгий последовательный порядок действий (так называемая "модель водопада"). По мнению Страуструпа [10], главный недостаток модели "водопада" заключается в склонности информационного потока течь только в одну сторону. Если проблема оказывается "внизу по течению", то часто возникает сильный организационный и методический напор с целью проводить лишь ограниченные исправления и разрешить проблему без воздействия на другие стадии проекта. Такая неполная обратная связь приводит к ущербному проектированию, во многих отношениях, а ограниченные исправления ведут к деформированным результатам. Изменение требований к системе может привести к ее полной перестройки, поэтому ошибки, заложенные на ранней стадии, сильно оказывают влияние на временя и конечную цену разработки. ориентируясь на такую модель можно повысить вероятность того, что будет потерян контроль над решением возникающих проблем.

Следующей проблемой, на которую нужно обратить внимание, является разнородность информационных ресурсов, применяемых в корпоративных системах.

Проблема разнородности требует решения в виде методики интеграции ресурсов информационной системы. Такая методика должна определять системную архитектуру, позволяющую обеспечить взаимодействие компонентов системы. В силу организационных и технических причин подобная интеграционная архитектура должна базироваться на распределенной модели вычислений, так как ни одна другая модель не соответствует реалиям информационных систем масштаба корпорации. В свою очередь, наиболее естественным применительно к проектированию и реализации разнородных распределенных систем представляется объектно-ориентированный подход, являющийся предметом настоящей статьи.

2.2Концепции и принципы объектного подхода.

Основные понятия объектно-ориентированного подхода - объект, класс и экземпляр.

Объект - это какое-то множества предметов реального мира, обладающих одинаковыми характеристиками и законами в поведении. Объект представляет собой типичный неопределенный элемент такого множества. Экземпляр объекта - это конкретный определенный элемент множества. Например, в банковском деле объектом является некоторый лицевой счет, а экземпляром этого объекта - лицевой счет №123.

Класс - это множество предметов реального мира, связанных обобщенностью структуры и поведением. Элемент класса - это конкретный элемент данного множества. Например, в сфере банковской деятельности существует класс расчетно-денежных документов.

Таким образом, объект - это типичный представитель класса, а термины "экземпляр объекта" и "элемент класса" являются равнозначными понятиями.

С точки зрения объектного моделирования понятия "описание класса" и "описание объекта" эквивалентны, так как для определения множества схожих элементов, образующих класс, достаточно описать его типичного представителя, то есть объект.

Следующую группу важнейших понятий объектного подхода составляют инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Объектный подход предполагает, что собственные ресурсы, которыми могут манипулировать только методы самого объекта, скрыты от внешних компонентов. Сокрытие данных и методов в качестве собственных ресурсов объекта получило название инкапсуляции.

Понятие полиморфизма может быть интерпретировано как способность объекта принадлежать более чем одному типу. Существуют и другие виды полиморфизма, такие как перегрузка и параметрический полиморфизм. С помощью перегрузки имена, обозначающие названия методов, могут быть использованы для указания различающихся реализаций. Для разрешения конфликтов применяется контекстная информация. Наиболее распространенная форма параметрического полиморфизма в большинстве языков программирования состоит в возможности использования типов в качестве параметров программных единиц.

Наследование означает построение новых классов, на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов.

2.3. Особенности применения объектного подхода

Объекты - сущности, инкапсулирующие данные, - это основные элементы, моделирующие реальный мир. В отличие от структурного подхода, где основное внимание уделяется функциональной декомпозиции, в объектном подходе предметная область разбивается на некоторое множество относительно независимых сущностей – объектов [10]. Объектная декомпозиция, отраженная в спецификациях и кодах приложений, есть главное отличие объектного подхода. Например, объект "Покупатель" может представлять собой структуру данных, хранящую детализированную информацию о покупателе: его имя, адрес и состояние банковского счета.