Добавлен: 24.05.2023
Просмотров: 90
Скачиваний: 5
Протокол обмена представляет собой набор вызовов, обеспечивающих приложению доступ к файловой системе на файл-сервере.
Рисунок 4 - Модель файлового сервера
Преимуществами данной технологии являются:
- простота разработки приложений;
- удобство администрирования и обновления ПО из-за компактного расположения всех компонентов на одном компьютере;
- низкая стоимость оборудования рабочих мест (терминалы или дешевые компьютеры с невысокими характеристиками в режиме эмуляции терминала всегда дешевле полноценных ПК).
Но достоинства FS – модели перекрывают ее недостатки:
- большая загрузка сети;
Несмотря на небольшой объем данных, пересылаемых по сети, время отклика является критичным, так как каждый символ, введенный пользователем на терминале, должен быть передан на сервер, обработан приложением и возвращен обратно для вывода на экран терминала. Помимо этого существует проблема распределения нагрузки между несколькими компьютерами.
- дорогостоящее аппаратное обеспечение сервера, так как все пользователи разделяют его ресурсы;
- отсутствие графического интерфейса.
Благодаря решению проблем, присущих технологии «Файл – сервер» появилась более прогрессивная технология, получившая название «Клиент – сервер».
Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая сетевая технология будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, то есть часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая - в программе-сервере.
Различия в реализации приложений в рамках технологии «Клиент-сервер» определяются четырьмя факторами:
- какие виды программного обеспечения в логических компонентах;
- какие механизмы программного обеспечения используются для реализации функций логических компонентов;
- как логические компоненты распределяются компьютерами в сети;
- какие механизмы используются для связи компонент между собой.
Исходя из этого, выделяются три подхода, каждый из которых реализован в соответствующей модели технологии «Клиент – сервер»:
- модель доступа к удаленным данным (Remote Date Access - RDA);
- модель сервера базы данных (DateBase Server - DBS);
- модель сервера приложений (Application Server - AS).
Рассмотрим функции и характеристики различных моделей технологии «Клиент-сервер».
Модель доступа к удаленным данным (RDA) – сетевая архитектура технологии «Клиент – сервер», при которой коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается при помощи непроцедурного языка (например ,SQL – запросов для баз данных) или вызовами функций специальной библиотеки (если имеется специальный интерфейс прикладного программирования - API).
Запросы к информационным ресурсам направляются по сети удаленному компьютеру, который обрабатывает и выполняет их, возвращая клиенту блоки данных (рисунок 5).
Рисунок 5 - Модель доступа к удаленным данным
Основным преимуществом RDA-модели является широкий выбор инструментальных средств разработки приложений, обеспечивающих быстрое создание desktop-приложений, работающих с SQL-ориентированными СУБД. Обычно инструментальные средства поддерживают графический интерфейс пользователя с ОС, а также средства автоматической генерации кода, в которых смешаны прикладные функции и функции представления.
При этом RDA-модель имеет ряд ограничений.
Во-первых, взаимодействие клиента и сервера посредством SQL-запросов существенно загружает сеть. Приложение является нераспределенным, и вся его логика локализована на компьютере-клиенте, поэтому взаимодействие его с сервером посредством SQL-запросов приводит к передаче по сети данных большого объема, возможно, избыточных. Как только число клиентов возрастает, сеть становится узким местом, ограничивая быстродействие всей информационной системы.
Во-вторых, удовлетворительное администрирование приложений в RDA-модели практически невозможно. Если различные по своей природе функции (функции представления и чисто прикладные функции) смешаны в одной и той же программе, написанной на языке четвертого поколения (4GL), то при необходимости изменения прикладных функций приходится переписывать всю программу целиком.
В – третьих, при коллективной работе над проектом, обычно каждому разработчику поручается реализация отдельных прикладных функций, что делает невозможным контроль за их взаимной непротиворечивостью. Каждому из разработчиков приходится программировать интерфейс с пользователем, что ставит под вопрос единый стиль интерфейса и его целостность. Сложность обновления программного обеспечения возникает еще и потому, что замену ПО необходимо производить одновременно на всех компьютерах-клиентах.
В – четвертых, из-за невозможности реализации разграничения доступа по функциям только на стороне сервера, а только на стороне клиента, возникает низкий уровень безопасности. При этом разграничение выполняется только по таблицам базы данных, что снижает защищенность.
Несмотря на широкое распространение, RDA-модель уступает место более технологичной DBS-модели.
Модель сервера баз данных (DBS) - сетевая архитектура технологии «Клиент – сервер», основу которой составляет механизм хранимых процедур, реализующий прикладные функции. В DBS – модели понятие информационного ресурса сужено до базы данных из-за того же механизма хранимых процедур, который реализован в СУБД, да и то не во всех.
В DBS-модели приложение является распределенным. Компонент представления выполняется на компьютере-клиенте, в то время как прикладной компонент (реализующий бизнес-функции) оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере-сервере БД. Хранимые процедуры также называют компилируемыми резидентными процедурами или процедурами базы данных (рисунок 6).
Рисунок 6 - Модель сервера базы данных.
Преимущества DBS-модели перед RDA-моделью очевидны: это и возможность централизованного администрирования различных функций, и снижение трафика сети из-за того, что вместо SQL-запросов по сети передаются вызовы хранимых процедур, и возможность разделения процедуры между несколькими приложениями, и экономия ресурсов компьютера за счет использования единожды созданного плана выполнения процедуры. Однако есть и недостатки.
Во-первых, разнообразные процедурные расширения SQL, используемые для написания хранимых процедур, не являются языками программирования в полном смысле слова. Они встроены в конкретные СУБД и имеют ограниченные возможности. Следовательно, система, в которой прикладной компонент реализован при помощи хранимых процедур, не является мобильной относительно СУБД. В большинстве СУБД отсутствуют возможности отладки и тестирования хранимых процедур, что может привести не просто к сбою, а к полной неработоспособности всей базы данных.
Во-вторых, в DBS-модели не предусмотрены разнообразные варианты взаимодействия клиента и сервера, необходимые для децентрализации приложений, например хранимые очереди, асинхронные вызовы и другие.
В-третьих, DBS-модель не обеспечивает требуемой эффективности использования вычислительных ресурсов. Ограничения в ядре СУБД не позволяют в полной мере организовать эффективный баланс загрузки, миграцию процедур на другие компьютеры-серверы БД и реализовать другие полезные функции, например запросы с приоритетом.
На практике чаще используется разумный синтез RDA- и DBS-моделей для построения многопользовательских информационных систем: поддержка целостности базы данных и некоторых простейших прикладные функции хранимых процедур (DBS-модель), а более сложные функции реализуются непосредственно в прикладной программе, которая выполняется на компьютере-клиенте (RDA-модель).
Все недостатки DBS - модели учтены в AS-модели, которая в наибольшей степени отражает сильные стороны технологии «клиент-сервер».
Модель сервера приложений (AS) (рисунок 7)- сетевая архитектура технологии «Клиент – сервер», представляющая собой процесс, выполняемый на компьютере-клиенте и отвечающий за интерфейс с пользователем (ввод и отображение данных). Основным элементом данной модели является прикладной компонент, называющийся сервером приложения, функционирующий на удаленном компьютере (или нескольких компьютерах). Сервер приложений реализован как группа прикладных функций, оформленных в виде сервисов (служб). Каждый сервис предоставляет некоторые услуги всем программам, которые желают и могут ими воспользоваться.
Рисунок 7 - Модель сервера приложений.
Серверов приложений может быть несколько, и каждый их них предоставляет определенный набор услуг. Любая программа, которая пользуется ими, рассматривается как клиент приложения.
Детали реализации прикладных функций в сервере приложений полностью скрыты от клиента приложения. Клиент, которым может быть стандартный браузер, обращается с запросом к конкретной службе, при этом серверы приложений обезличены и служат для создания графического интерфейса с пользователем, что позволяет эффективно управлять балансом загрузки. Запросы, поступающие от клиента, выстраиваются в очередь к AS-процессу, который извлекает и передает их для обработки службе в соответствии с приоритетами.
Так как данные «спрятаны» за сервером приложений, в котором обычно встроена проверка полномочий клиента, в СУБД обеспечивается высокий уровень защиты данных.
Доступ к информационным ресурсам, необходимым для решения прикладных задач, обеспечивается как и в RDA-модели менеджером ресурсов (например, SQL-сервер). Из прикладных компонентов доступны такие ресурсы как, базы данных, очереди, почтовые службы и другие. Серверы приложений выполняются, как правило, на том же компьютере, где функционирует менеджер ресурсов, что избавляет от необходимости направления SQL-запросов по сети и повышает производительность системы, Также серверы приложений могут выполняться и на других компьютерах.
AS-модель является универсальной системой, в которой может быть сколько угодно уровней, взаимодействующих между собой. Четкое разграничение логических компонентов, возможность баланса загрузки между несколькими серверами, и рациональный выбор программных средств для их реализации обеспечивают модели такой уровень гибкости, защиты данных и открытости, который пока недостижим в RDA- и DBS-моделях. В AS-модели возможна работа по медленным линиям связи, что значительно снижает трафик между клиентом и сервером приложений. Исходя из выше сказанного, именно AS-модель является фундаментом для мониторов обработки транзакций.
Изучив все модели технологии «Клиент – сервер», можно сделать следующий вывод: RDA- и DBS-модели имеют в основе двухзвенную схему разделения функций. В RDA-модели прикладные функции отданы клиенту, в DBS-модели их реализация осуществляется через ядро СУБД. В RDA-модели прикладной компонент сливается с компонентом представления, в DBS-модели интегрируется в компонент доступа к ресурсам.
В AS-модели реализована трехзвенная схема разделения функций, где прикладной компонент выделен как важнейший изолированный элемент приложения, имеющий стандартизированные интерфейсы с двумя другими компонентами.
Результаты анализа моделей технологий «Файловый сервер» и «Клиент – сервер» представлены в таблице 1.
Несмотря на свое названия технология «Клиент –сервер» также является системой распределенных вычислений. В данном случае распределенные вычисления рассматриваются как архитектура «Клиент – сервер» с участием нескольких серверов. Применительно к распределенной обработке термин «сервер» означает просто программу, отвечающую на запросы и выполняющую необходимые действия по запросу клиента. Поскольку распределенные вычисления - это один из видов систем «Клиент – сервер», то пользователи получают такие же преимущества, например, увеличение общей пропускной способности и возможность многозадачной работы. Кроме того, интеграция дискретных сетевых компонентов и обеспечение их функционирования как единого целого способствует увеличению эффективности и снижению издержек.
Так как обработка осуществляется в любом месте сети, распределенные вычисления в архитектуре «Клиент–сервер» гарантируют эффективное масштабирование. Чтобы добиться баланса между клиентом и сервером, компонент приложения должен выполняться на сервере только в том случае, когда централизованная обработка более эффективна. Если логика программы, взаимодействующей с централизованными данными, сосредоточена на той же машине, что и данные, их необязательно передавать по сети, поэтому требования к сетевой среде могут быть снижены.