Добавлен: 04.04.2023
Просмотров: 101
Скачиваний: 2
Обычно в деловой среде уровень данных организуется в форме реляционной базы данных. Ключевым здесь является независимость данных. Данные организуются независимо от приложений так, чтобы изменения в организации данных не влияли на приложения, а приложения не оказывали влияния на организацию данных. Использование реляционных баз данных в модели клиент-сервер помогает нам отделить уровень обработки от уровня данных, рассматривая обработку и данные независимо друг от друга.
Однако существует обширный класс приложений, для которых реляционные базы данных не являются наилучшим выбором. Характерной чертой таких приложений является работа со сложными типами данных, которые проще моделировать в понятиях объектов, а не отношений. Примеры таких типов данных – от простых наборов прямоугольников и окружностей до проекта самолета в случае систем автоматизированного проектирования. Также и мультимедийным системам значительно проще работать с видео и аудиопотоками, используя специфичные для них операции, чем с моделями этих потоков в виде реляционных таблиц.
В тех случаях, когда операции с данными значительно проще выразить в понятиях работы с объектами, имеет смысл реализовать уровень данных средствами объектно-ориентированных баз данных. Подобные базы данных не только поддерживают организацию сложных данных в форме объектов, но и хранят реализации операций над этими объектами. Таким образом, часть функциональности, приходившейся на уровень обработки, мигрирует в этом случае на уровень данных.
Разделение на три логических уровня наводит на мысль о множестве вариантов физического распределения по отдельным компьютерам приложений в модели клиент-сервер. Простейшая организация предполагает наличие всего двух типов машин:
♦ Клиентские машины, на которых имеются программы, реализующие только пользовательский интерфейс или его часть.
♦ Серверы, реализующие все остальное, то есть уровни обработки и данных.
Проблема подобной организации состоит в том, что на самом деле система не является распределенной: все происходит на сервере, а клиент представляет собой не что иное, как простой терминал. Существует также множество других возможностей, наиболее употребительные из них мы рассмотрим.
-
- Многозвенные архитектуры
Один из подходов к организации клиентов и серверов – это распределение программ, находящихся на уровне приложений, описанном в предыдущем пункте, по различным машинам. В качестве первого шага рассмотрим разделение на два типа машин: на клиенты и на серверы, что приведет к физически двухзвенной архитектуре.
Один из возможных вариантов организации – поместить на клиентскую сторону только терминальную часть пользовательского интерфейса, а, позволив приложению удаленно контролировать представление данных. Альтернативой этому подходу будет передача клиенту всей работы с пользовательским интерфейсом. В обоих случаях отделяем от приложения графический внешний интерфейс, связанный с остальной частью приложения (находящейся на сервере) посредством специфичного для данного приложения протокола. В подобной модели внешний интерфейс делает только то, что необходимо для предоставления интерфейса приложения.
Мы можем также перенести во внешний интерфейс часть приложения. Примером может быть вариант, когда приложение создает форму непосредственно перед ее заполнением. Внешний интерфейс затем проверяет правильность и полноту заполнения формы и при необходимости взаимодействует с пользователем. Другим примером такой организации системы может служить текстовый процессор, в котором базовые функции редактирования осуществляются на стороне клиента с локально каптируемыми или находящимися в памяти данными, а специальная обработка, такая как проверка орфографии или грамматики, выполняется на стороне сервера.
Во многих системах «клиент-сервер» популярна и иная форма организации. Эти типы организации применяются в том случае, когда клиентская машина — персональный компьютер или рабочая станция — соединена сетью с распределенной файловой системой или базой данных. Большая часть приложения работает на клиентской машине, а все операции с файлами или базой данных передаются на сервер. Так, например, при работе в Интернете клиент может постепенно создать на локальном диске огромный кэш наиболее часто посещаемых web-страниц.
Рассматривая только клиенты и серверы, нельзя упускать тот момент, что серверу иногда может понадобиться работать в качестве клиента. Такая ситуация приводит к физически трехзвенной архитектуре.
В подобной архитектуре программы, составляющие часть уровня обработки, выносятся на отдельный сервер, но дополнительно могут частично находиться и на машинах клиентов и серверов. Типичный пример трехзвенной архитектуры – обработка транзакций. В этом случае отдельный процесс – монитор транзакций – координирует все транзакции, возможно, на нескольких серверах данных.
Многозвенные архитектуры клиент-сервер являются прямым продолжением разделения приложений на уровни пользовательского интерфейса, компонентов обработки и данных. Различные звенья взаимодействуют в соответствии с логической организацией приложения. Во множестве бизнес-приложений распределенная обработка эквивалентна организации многозвенной архитектуры приложений клиент-сервер. Можно назвать такой тип распределения вертикальным распределением. Характерной особенностью вертикального распределения является то, что оно достигается размещением логически различных компонентов на разных машинах. Это понятие связано с концепцией вертикального разбиения, используемой в распределенных реляционных базах данных, где под этим термином понимается разбиение по столбцам таблиц для их хранения на различных машинах.
Однако вертикальное распределение – это лишь один из возможных способов организации приложений клиент-сервер, причем во многих случаях наименее интересный. В современных архитектурах распределение на клиенты и серверы происходит способом, известным как горизонтальное распределение. При таком типе распределения клиент или сервер может содержать физически разделенные части логически однородного модуля, причем работа с каждой из частей может происходить независимо. Это делается для выравнивания загрузки.
В качестве распространенного примера горизонтального распределения можно привести web-сервер, реплицированный на несколько машин локальной сети. На каждом из серверов содержится один и тот же набор web-страниц, и всякий раз, когда одна из web-страниц обновляется, ее копии незамедлительно рассылаются на все серверы. Сервер, которому будет передан приходящий запрос, выбирается по правилу «карусели». Эта форма горизонтального распределения весьма успешно используется для выравнивания нагрузки на серверы популярных web-сайтов.
В условиях отсутствия совместно используемой памяти вся связь в распределенных системах основана на обмене низкоуровневыми сообщениями. Если процесс A хочет пообщаться с процессом B, он должен сначала построить сообщение в своем собственном адресном пространстве. Затем он выполняет системный вызов, который пересылает сообщение по сети процессу В. Хотя основная идея выглядит несложной, во избежание хаоса А и В должны договориться о смысле пересылаемых нулей и единиц.
Чтобы упростить работу с множеством уровней и понятий, используемых в передаче данных. Международная организация по стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала эталонную модель, которая ясно определяет различные уровни, дает им стандартные имена и указывает, какой уровень за что отвечает. Эта модель получила название Эталонной модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection Reference Model). Это название обычно заменяется сокращением модель ISO OSI, или просто модель OSI. Следует заметить, что протоколы, которые должны были реализовывать части модели OSI, никогда не получали широкого распространения. Однако сама по себе базовая модель оказалась вполне пригодной для исследования компьютерных сетей.
В модели OSI взаимодействие подразделяется на семь уровней. Каждый уровень отвечает за один специфический аспект взаимодействия. Таким образом, проблема может быть разделена на поддающиеся решению части, каждая из которых может разбираться независимо от других. Каждый из уровней предоставляет интерфейс для работы с вышестоящим уровнем. Интерфейс состоит из набора операций, которые совместно определяют интерфейс, предоставляемый уровнем тем, кто им пользуется.
Когда процесс А на машине 1 хочет пообщаться с процессом B на машине 2, он строит сообщение и посылает его прикладному уровню своей машины. Этот уровень может представлять собой, например, библиотечную процедуру или реализовываться как-то иначе (например, внутри операционной системы или внешнего сетевого процессора). Программное обеспечение прикладного уровня добавляет в начало сообщения свой заголовок и передает получившееся сообщение через интерфейс с уровня 7 на уровень 6, уровень представления. Уровень представления, в свою очередь, добавляет в начало сообщения свой заголовок и передает результат вниз, на сеансовый уровень и т. д. Некоторые уровни добавляют не только заголовок в начало, но и завершение в конец. Когда сообщение дойдет до физического уровня, он осуществит его реальную передачу.
Когда сообщение приходит на машину 2, оно передается наверх, при этом на каждом уровне считывается и проверяется соответствующий заголовок. В конце концов сообщение достигает получателя, процесса B, который может ответить на него, при этом вся история повторяется в обратном направлении. Информация из заголовка уровня n используется протоколом уровня n.
2.2. Оценка технических параметров ИС и ее компонент
Качество ИС связано с дефектами, заложенными на этапе проектирования и проявляющимися в процессе эксплуатации. Свойства ИС, в том числе и дефектологические, могут проявляться лишь во взаимодействии с внешней средой, включающей технические средства, персонал, информационное и программное окружение.
В зависимости от целей исследования и этапов жизненного цикла ИС дефектологические свойства разделяют на дефектогенность, дефектабельность и дефектоскопичность[8].
Дефектогенность определяется влиянием следующих факторов:
- численностью разработчиков ИС, их профессиональными психофизиологическими характеристиками;
- условиями и организацией процесса разработки ИС;
- характеристиками инструментальных средств и комплексов ИС;
- сложностью задач, решаемых ИС;
- степенью агрессивности внешней среды (потенциальной возможностью внешней среды вносить преднамеренные дефекты, например, воздействие вирусов).
Дефектабельность характеризует наличие дефектов ИС и определяется их количеством и местонахождением. Другими факторами, влияющими на дефектабельность, являются:
- структурно-конструктивные особенности ИС;
- интенсивность и характеристики ошибок, приводящих к дефектам.
Дефектоскопичность характеризует возможность проявления дефектов в виде отказов и сбоев в процессе отладки, испытаний или эксплуатации. На дефектоскопичность влияют:
- количество, типы и характер распределения дефектов;
- устойчивость ИС к проявлению дефектов;
- характеристики средств контроля и диагностики дефектов;
- квалификация обслуживающего персонала.
Оценка качества ИС – задача крайне сложная из-за многообразия интересов пользователей. Поэтому невозможно предложить одну универсальную меру качества и приходится использовать ряд характеристик, охватывающих весь спектр предъявляемых требований. Наиболее близки к задачам оценки качества ИС модели качества программного обеспечения, являющегося одним из важных составных частей ИС. В настоящее время используется несколько абстрактных моделей качества программного обеспечения, основанных на определениях характеристики качества, показателя качества, критерия и метрики.
Критерий может быть определен как независимый атрибут ИС или процесса ее создания. С помощью такого критерия может быть измерена характеристика качества ИС на основе той или иной метрики. Совокупность нескольких критериев определяет показатель качества, формируемый исходя из требований, предъявляемых к ИС. В настоящее время наибольшее распространение получила иерархическая модель взаимосвязи компонентов качества ИС. Вначале определяются характеристики качества, в числе которых могут быть, например:
- общая полезность;
- исходная полезность;
- удобство эксплуатации.
Далее формируются показатели, к числу которых могут быть отнесены:
- практичность;
- целостность;
- корректность;
- удобство обслуживания;
- оцениваемость;
- гибкость;
- адаптируемость;
- мобильность;
- возможность взаимодействия.
Каждому показателю качества ставится в соответствие группа критериев. Для указанных показателей приведем возможные критерии. Надо отметить, что один и тот же критерий может характеризовать несколько показателей:
- практичность – работоспособность, возможность обучения, коммуникативность, объем ввода, скорость ввода-вывода;
- целостность – регулирование доступа, контроль доступа;
- эффективность – эффективность использования памяти, эффективность функционирования;
- корректность – трассируемость, завершенность, согласованность;