Файл: Средства разработки клиентских программ (Архитектура клиент-сервер).pdf

Введение

Миллионы людей каждый день выходят в сеть Интернет, чтобы почитать новости, пообщаться с друзьями, получить полезную информацию, совершить покупку или оплатить счет. Для обеспечения подобными услугами как правило в разрабатываемых приложениях применяется архитектура клиент-сервер.

Технология клиент-сервер по праву считается одним из "китов", на которых держится современный мир компьютерных сетей. Но те задачи, для решения которых она была разработана, постепенно уходят в прошлое, и на сцену выходят новые задачи и технологии, требующие переосмысления принципов клиент-серверных систем. Одна из таких технологий - World Wide Web.

Использование технологии гипертекстовых документов для построения внутренней информационной инфраструктуры компании стимулировало бурное развитие всевозможных систем типа клиент-сервер. Некоторые пытаются противопоставить Web-технологию архитектуре клиент-сервер, однако это заблуждение, поскольку на самом деле Web является развитием данной архитектуры. Можно сказать, что система Web имеет архитектуру клиент-серверы, т. е. с помощью одного клиента можно подключиться ко многим серверам. Web-браузер, который обеспечивает удобный интерфейс с пользователем для доступа к информации, - это лишь вершина айсберга, самый верхний уровень системы Web. Кроме интерфейса любая информационная система должна иметь уровни обработки данных и их хранения. У разработчиков интрасетей часто возникает проблема правильного согласования работы Web с другими элементами системы, например базами данных. Одним из перспективных способов решения этой проблемы являются многоуровневые архитектуры клиент-сервер.

Актуальность темы. Разработка клиентских приложений, удовлетворяющих требованиям пользователей, является одной из важнейших задач при создании программного обеспечения. Обшей тенденцией является усложнение пользовательских интерфейсов. Это связанно как с увеличением функциональности программ, так и с различными и часто изменяющимися условиями их эксплуатации. В результате на пользовательский интерфейс уходит существенная часть общих затрат на разработку программного средства. Поэтому исследования в области человеко-машинных интерфейсов, направленные на уменьшение трудоемкости разработки и сопровождения являются актуальными. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли российские и зарубежные ученые: Гаврилова Т.А., Соснин П.И., Хорошевский В.Ф.. Myers В.A., Puerta A.R., Szekely Р.А. и другие.

Все вышесказанное определяет актуальность исследований в области средств разработки клиентских приложений.

Таким образом, целью данной работы является раскрытие теоретических аспектов рассматриваемой темы.

При выполнении курсовой работы были поставлены следующие задачи:

1. рассмотреть основные принципы архитектуры клиент-сервер;
2. рассмотреть API популярных операционных систем для создания клиентских приложений;
3. рассмотреть средства создания настольных клиентских приложений;
4. рассмотреть средства создания клиентских приложений для веб-ресурсов;
5. рассмотреть веб-фреймворки для создания клиентских приложений;
6. рассмотреть основные интегрированные системы разработки клиентских приложений.

Целью данной работы является исследование средств разработки клиентских программ.

Объектом исследования является архитектура клиент-сервер.

Предметом исследования в настоящей работе являются средства разработки клиентских программ.

Методологической и теоретической базой исследования служат существующие средства разработки клиентских программ.

Глава 1. Обзор архитектуры клиентских приложений

1.1 Архитектура клиент-сервер

Появление архитектуры клиент-сервер, как и многих других новых компьютерных технологий, сопровождалось рождением новой терминологии.

• Прикладной программный интерфейс (Application Programming Interface, API). Набор функций и подпрограмм, обеспечивающих взаимодействие клиентов и серверов
• Клиент. Объект, запрашивающий информацию но сети. Как правило, это персональный компьютер или рабочая станция, запрашивающая информацию у сервера
• Промежуточное программное обеспечение. Набор драйверов, прикладных программных интерфейсов и прочего программного обеспечения, позволяющего улучшить взаимодействие между клиентским приложением и сервером
• Реляционная база данных. База данных, в которой доступ к информации ограничен выбором строк, удовлетворяющих определенным критериям поиска
• Сервер. Компьютер (как правило, высокопроизводительная рабочая станция, мини-компьютер или мэйнфрейм), хранящий информацию, с которой работают сетевые клиенты
• Язык структурированных запросов (Structured Query Language, SQL). Разработанный корпорацией IBM и стандартизованный институтом ANSI язык для создания, управления и изменения баз данных

Вычислительная модель клиент-сервер заняла прочное место среди методов распределенных вычислений. И хотя разные производители предлагают разное программное обеспечение, о том, что такое архитектура клиент-сервер, вполне сложилось единое мнение.

Разделение приложения на отдельные задачи, размещаемые на различных платформах для большей эффективности, означает, что программа представления данных находится на машине пользователя (на клиенте), а программа управления данными и сами данные — на сервере. В зависимости от приложения и используемого программного обеспечения вся обработка данных может осуществляться на клиентской машине или распределяться между клиентом и сервером. Сервер соединяется со своими клиентами по сети. Серверное программное обеспечение принимает запросы от клиентского программного обеспечения и возвращает ему результаты

В этой модели обработка данных приложением распределена (не обязательно поровну) между клиентом и сервером. Обработка данных инициируется и частично управляется клиентом, но не в режиме «ведущий-ведомый», а, скорее, в режиме сотрудничества [3].

Модель взаимодействия между одновременно выполняемыми программными процессами. Клиентские процессы посылают запросы серверному процессу, посылающему обратно результаты этих запросов. Как предполагает название, серверные процессы предоставляют услуги своим клиентам, как правило, выполняя специфическую обработку, которую могут выполнить только они. Клиентский процесс, освобожденный от выполнения сложной обработки транзакции, может выполнять другую полезную работу. Взаимодействие между клиентским и серверным процессами представляет собой совместный транзакционный обмен, в котором активность исходит от клиента, а сервер реагирует на эту активность [5].

Любое приложение, в котором инициатор действия находится в одной системе, а исполнитель действия — в другой. Кроме того, в большинстве приложений клиент-сервер один сервер обслуживает запросы нескольких клиентов.

Как предполагает термин, окружение клиент-сервер состоит из клиентов и серверов. Клиентские машины, как правило, представляют собой однопользовательские персональные компьютеры или рабочие станции, предоставляющие конечным пользователям дружественный интерфейс. Клиентская станция обычно имеет наиболее удобный графический интерфейс пользователя, предполагающий наличие окон и мыши. Наиболее известные примеры подобных интерфейсов — интерфейсы операционных систем Microsoft Windows и Macintosh. Клиентские приложения предполагают простоту использования и знакомые инструментальные средства, например, электронные таблицы.

Каждый сервер в окружении клиент-сервер предоставляет клиентам набор услуг. Наиболее распространенным типом сервера в архитектуре клиент-сервер является сервер баз данных, как правило, управляющий реляционной базой данных. Высокопроизводительный сервер обеспечивает коллективный доступ нескольких клиентов к одной и той же базе данных.

Помимо клиентов и серверов в окружение клиент-сервер входит сеть. Вычислительная модель клиент-сервер по определению является распределенной. Пользователи, приложения и ресурсы располагаются на разных компьютерах и соединены общей локальной, глобальной или составной сетью.

Есть несколько характеристик, отличающих вычислительную модель клиент-сервер от обычных схем распределенных вычислений.

• В приложениях клиент-сервер большое внимание уделяется созданию на клиентской машине дружественного пользователю интерфейса. Таким образом, пользователь получает полный контроль над расписанием и режимом работы компьютера, а менеджеры уровня отделов получают возможность реагировать на локальные проблемы.
• Хотя приложения являются распределенными, в архитектуре клиент-сервер, как правило, используются централизованные корпоративные базы данных. Это позволяет руководству корпорации сохранять полный контроль над инвестициями в информационные системы, а также обеспечивать полную связность всех систем. В то же время такая конфигурация избавляет различные отделы компании от накладных расходов по управлению сложными вычислительными системами, но позволяет им выбирать типы машин и интерфейсы, которые им необходимы для доступа к данным.
• Как корпоративные пользователи, так и производители отдают предпочтение открытым и модульным системам. Это означает, что пользователю предоставляется более широкий выбор продуктов и большая свобода в объединении оборудования от различных производителей.
• Компьютерная сеть является ключевым звеном данной архитектуры. Поэтому вопросы сетевого администрирования и сетевой безопасности при работе с информационными системами данного типа имеют приоритет.

С одной стороны, архитектура клиент-сервер представляет собой естественное решение с точки зрения производителя, так как в ней используются все более доступные микрокомпьютеры и сети. С другой стороны, архитектура клиент-сервер, возможно, является идеальным выбором для поддержки выбранного организацией направления бизнеса.

Последнее утверждение требует пояснений. Успех архитектуры клиент-сервер на рынке объясняется не новыми названиями старых решений. Вычислительная модель клиент-сервер действительно представляет собой новый технический метод распределенных вычислений. Но помимо этого, архитектура клиент-сервер создает условия для новых методов организации бизнеса. Рассмотрим две важные тенденции в промышленности, иллюстрирующие этот факт.

Первая тенденция заключается в том, что компании постоянно пытаются снижать трудовые затраты и избавляться от лишних рабочих мест, что вызвано жесткой рыночной конкуренцией. Стоимость каждого рабочего места стремительно растет, и этот рост сопровождается ростом заработной платы. В то же время стоимость рабочего оборудования, особенно компьютерного и сетевого, а также сетевого обслуживания увеличивается гораздо более скромными темпами. Все это привело, как и следовало ожидать, к существенному росту капиталовложений в компьютеры и информационные технологии, чтобы компенсировать сокращение штата сотрудников.

Эта тенденция просматривается как в малом, так и в крупном бизнесе и затрагивает управленцев среднего звена, а также конторских служащих. Архитектура клиент-сервер предоставляет средство автоматизации задач и устранения барьеров для информации, что позволяет компаниям удалять лишние управленческие звенья и увеличивать производительность, не раздувая штаты.

Другой тенденцией, иллюстрирующей эффективность архитектуры клиент-сервер, является так называемое движение внутреннего рынка. Это движение затрагивает, в первую очередь, крупный бизнес, пытающийся сочетать предпринимательское рвение с корпоративной мощью, чтобы получить лучшее и от того, и от другого: экономию, обусловленную крупными масштабами большого бизнеса, и гибкость малого бизнеса. В эпоху быстрых технологических и рыночных изменений многие крупные компании отказались от традиционной функциональной иерархии, заменив ее набором относительно независимых организационных единиц. Эти организационные единицы должны конкурировать с внешними компаниями. На внутреннем рынке каждая организационная единица функционирует как независимая компания. Каждая организационная единица сама решает, что и у кого ей покупать (независимо от того, является поставщик подразделением той же корпорации или же внешней компанией). Даже такие традиционные непроизводительные подразделения, как бухгалтерия, информационные системы и юридический отдел, должны продавать свои услуги другим подразделениям и конкурировать с внешними поставщиками.

Разумеется, как и любое кардинальное изменение компьютерной конфигурации, переход на архитектуру клиент-сервер не является ни безопасным, ни безболезненным. В таблице 1 показано, что пользователи при переходе на архитектуру клиент-сервер, помимо получаемых преимуществ, сообщают о множестве проблем. Тем не менее, благодаря снижению стоимости и росте популярности персональных компьютеров, а также благодаря растущей конкуренции в промышленности, архитектура клиент-сервер в обозримом будущем будет, скорее всего, доминировать в бизнесе.