Foreversoft.ru

IT Справочник
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Архитектура ис клиент сервер

Архитектура информационной системы

Виды архитектуры информационной системы

Любая информационная система (ИС) включает в себя три компонента:

  • Управление данными;
  • Бизнес-логику;
  • Пользовательский интерфейс.

Данные хранятся в базах данных, а управление ими осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД). Бизнес-логика определяет правила, по которым обрабатываются данные. Она реализуется набором процедур, написанных на различных языках программирования. Пользователь работает с интерфейсом, где логика работы ИС представлена в виде элементов управления – полей, кнопок, списков, таблиц и т.д.

Однако, эти три компонента в разных ИС взаимодействуют друг с другом различными способами.

Архитектурой информационной системы называется концепция, согласно которой взаимодействуют компоненты информационной системы.

Существуют следующие виды архитектур ИС:

  • Локальная;
  • Файл-серверная;
  • Клиент-серверная;
  • Трехслойная.

Локальные информационные системы

Локальные информационные системы широко использовались до появления компьютерных сетей. В этом случае все компоненты ИС располагаются на одном компьютере. Очевидным недостатком этой архитектуры является возможность работать в ИС только одному пользователю. Другие пользователи не имеют возможности получить доступ к данным даже для чтения.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Файл-серверная архитектура

С появлением компьютерных сетей возникла возможность хранить данные в файлах на выделенном специально для этой цели компьютере. Такой компьютер называется файловым сервером или просто сервером. Компьютеры пользователей соединены с сервером сетью, поэтому доступ к данным, могут получить несколько пользователей одновременно. Однако, кроме функции хранения данных и обеспечения доступа к ним, сервер никаких функций не выполняет. Приложения, обрабатывающие данные, находятся на пользовательских компьютерах.

Предположим, что в базе данных на сервере хранится список сотрудников крупного предприятия. На предприятии 1500 сотрудников и 10 подразделений. Пользователю нужно получить число сотрудников, работающих в каждом подразделении. Для решения этой задачи пользователь должен запросить данные всех 1500 сотрудников с сервера по сети, после чего на пользовательском компьютере выполнится процедура, которая осуществит подсчет сотрудников в каждом подразделении. Результатом процедуры будет 10 строк. Таким образом, чтобы получить 10 строк придется передать по сети 1500 строк.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Обработка данных на пользовательском компьютере всегда сопровождается передачей по сети большого количества «лишней» информации. Основными недостатками файл-серверной архитектуры являются:

  • высокая загруженность сети и, как следствие, низкая скорость работы;
  • сложность поддержания непротиворечивости данных, из-за их несогласованной обработки разными пользователями.

Клиент-серверная архитектура

До определенного момента на СУБД возлагались лишь задачи хранения данных и организации доступа к ним. С развитием технологий в состав СУБД разработчики стали включать новый компонент – процедурный язык программирования. С его помощью в СУБД стало возможным создавать процедуры для обработки данных, которые можно вызывать повторно. Такие процедуры называются хранимыми процедурами. Наличие хранимых процедур дало возможность осуществлять некоторую часть обработки данных на сервере.

Рассмотрим задачу из примера 1 в условиях клиент-серверной архитектуры. Пользователь отправит на сервер запрос, который запустит процедуру. Процедура выполнится непосредственно на сервере. Она подсчитает количество сотрудников в каждом подразделении и отправит полученные 10 строк по сети на клиентский компьютер. Таким образом, произойдет существенная экономия трафика: вместо 1500 строк будет передано по сети всего 10.

Клиент-серверная архитектура позволяет разгрузить сеть и поддерживать непротиворечивость данных за счет их централизованной обработки. Однако, языки хранимых процедур не приспособлены для полноценной реализации бизнес-логики. Поэтому бизнес-логика в клиент-серверных ИС по-прежнему реализуется на клиентских компьютерах. Такой подход имеет следующие недостатки:

  • любые изменения в бизнес-логике требуют обновления на клиентском компьютере;
  • клиентские компьютеры должны быть достаточно производительными;
  • слабая защита данных от взломов.

Трехуровневая архитектура

Все недостатки клиент-серверной архитектуры связаны с тем, что на клиентском компьютере лежит слишком большая нагрузка, которую можно было бы перенести на сервер. Поэтому дальнейшее развитие технологий двигалось в направлении переноса нагрузки с клиентских компьютеров на сервер. В дополнение к хранимым процедурам разработчики стали использовать серверные языки программирования. Это дало возможность создавать в ИС промежуточный уровень — сервер приложений.

Сервер приложений – это комплекс программ, выполняемых на сервере и реализующих бизнес-логику ИС .

Использование сервера приложений позволяет максимально разгрузить клиентские компьютеры и сделать обработку данных еще более централизованной, что повышает скорость и надежность ИС.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Архитектура ис клиент сервер

Как правило компьютеры и программы, входящие в состав информационной системы, не являются равноправными. Некоторые из них владеют ресурсами (файловая система, процессор, принтер, база данных и т.д.), другие имеют возможность обращаться к этим ресурсам. Компьютер (или программу), управляющий ресурсом, называют сервером этого ресурса (файл-сервер, сервер базы данных, вычислительный сервер. ). Клиент и сервер какого-либо ресурса могут находится как в рамках одной вычислительной системы, так и на различных компьютерах, связанных сетью.

Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций приложения на три группы:

  • ввод и отображение данных (взаимодействие с пользователем);
  • прикладные функции, характерные для данной предметной области;
  • функции управления ресурсами (файловой системой, базой даных и т.д.)

Поэтому, в любом приложении выделяются следующие компоненты:

  • компонент представления данных
  • прикладной компонент
  • компонент управления ресурсом

Связь между компонентами осуществляется по определенным правилам, которые называют «протокол взаимодействия».

Компанией Gartner Group, специализирующейся в области исследования информационных технологий, предложена следующая классификация двухзвенных моделей взаимодействия клиент-сервер (двухзвенными эти модели называются потому, что три компонента приложения различным образом распределяются между двумя узлами):

Исторически первой появилась модель распределенного представления данных, которая реализовывалась на универсальной ЭВМ с подключенными к ней неинтеллектуальными терминалами. Управление данными и взаимодействие с пользователем при этом объединялись в одной программе, на терминал передавалась только «картинка», сформированная на центральном компьютере.

Затем, с появлением персональных компьютеров (ПК) и локальных сетей, были реализованы модели доступа к удаленной базе данных. Некоторое время базовой для сетей ПК была архитектура файлового сервера. При этом один из компьютеров является файловым сервером, на клиентах выполняются приложения, в которых совмещены компонент представления и прикладной компонент (СУБД и прикладная программма). Протокол обмена при этом представляет набор низкоуровненых вызовов операций файловой системы. Такая архитектура, реализуемая, как правило, с помощью персональных СУБД (см. параграф 4.8), имеет очевидные недостатки — высокий сетевой трафик и отсутствие унифицированного доступа к ресурсам.

С появлением первых специализированных серверов баз данных появилась возможность другой реализации модели доступа к удаленной базе данных. В этом случае ядро СУБД функционирует на сервере, протокол обмена обеспечивается с помощью языка SQL. Такой подход по сравнению с файловым сервером ведет к уменьшению загрузки сети и унификации интерфейса «клиент-сервер». Однако, сетевой трафик остается достаточно высоким, кроме того, по прежнему невозможно удовлетворительное администрирование приложений, поскольку в одной программе совмещаются различные функции.

Позже была разработана концепция активного сервера, который использовал механизм хранимых процедур. Это позволило часть прикладного компонента перенести на сервер (модель распределенного приложения). Процедуры хранятся в словаре базы данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, что и SQL-сервер. Преимущества такого подхода: возможно централизованное администрирование прикладных функций, значительно снижается сетевой трафик (т.к. передаются не SQL-запросы, а вызовы хранимых процедур). Недостаток — ограниченность средств разработки хранимых процедур по сравнению с языками общего назначения (C и Pascal).

На практике сейчас обычно используются смешанный подход:

  • простейшие прикладные функции выполняются хранимыми процедурами на сервере
  • более сложные реализуются на клиенте непосредственно в прикладной программе

Сейчас ряд поставщиков коммерческих СУБД объявило о планах реализации механизмов выполнения хранимых процедур с использованием языка Java. Это соответствует концепции «тонкого клиента», функцией которого остается только отображение данных (модель удаленного представления данных).

В последнее время также наблюдается тенденция ко все большему использованию модели распределенного приложения. Характерной чертой таких приложений является логическое разделение приложения на две и более частей, каждая из которых может выполняться на отдельном компьютере. Выделенные части приложения взаимодействуют друг с другом, обмениваясь сообщениями в заранее согласованном формате. В этом случае двухзвенная архитектура клиент-сервер становится трехзвенной, а к некоторых случаях, она может включать и больше звеньев.

В том случае, когда информационная система объединяет достаточно большое количество различных информационных ресурсов и серверов приложений, встает вопрос об оптимальном управлении всеми ее компонентами. В этом случае используют специализированные средства — мониторы обработки транзакций (часто их называют просто «мониторы транзакций»). При этом понятие транзакции расширяется по сравнению с используемым в теории баз данных. В данном случае это не атомарное действие над базой данных, а любое действие в системе — выдача сообщения, запись в индексный файл, печать отчета и т.д.

Для общения прикладной программы с монитором транзакций используется специализированный API (Application Program Interface — интерфейс прикладного программмирования), который реализуется в виде библиотеки, содержащей вызовы основных функций (установить соединение, вызвать определенный сервис и т.д.). Серверы приложений (сервисы) также создаются с помощью этого API, каждому сервису присваивается уникальное имя. Монитор транзакций, получив запрос от прикладной программы, передает ее вызов соответствующему сервису (если тот не запущен, порождается необходимый процесс), после обработки запроса сервером приложений возвращает результаты клиенту. Для взаимодействия мониторов транзакций с серверами баз данных разработан протокол XA. Наличие такого унифицированного интерфейса позволяет использовать в рамках одного приложения несколько различных СУБД.

IT-блог о веб-технологиях, серверах, протоколах, базах данных, СУБД, SQL, компьютерных сетях, языках программирования и создание сайтов.

О модели взаимодействия клиент-сервер простыми словами. Архитектура «клиент-сервер» с примерами

  • 28.07.2016
  • Сервера и протоколы
  • Комментариев нет

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем рубрику Сервера и протоколы. В этой записи мы поговорим о том, как работают приложения и сайты в сети Интернет, да и вообще в любой компьютерной сети. В основе работы приложения лежит так называемая модель взаимодействия клиент-сервер, которая позволяет разделять функционал и вычислительную нагрузку между клиентскими приложениями (заказчиками услуг) и серверными приложениями (поставщиками услуг).

Модель взаимодействия клиент-сервер. Архитектура «клиент-сервер».

Итак, небольшая аннотация к записи: сначала мы разберемся с концепцией взаимодействия клиент сервер. Затем поговорим о том зачем вообще веб-мастеру нужно понимать модель клиент-сервер. Далее мы посмотрим на архитектуру приложений, которые работают по принципу клиент-сервер и в завершении рассмотрим преимущества и недостатки данной модели.

Концепция взаимодействия клиент-сервер

Миллионы людей каждый день выходят в сеть Интернет, чтобы почитать новости, пообщаться с друзьями, получить полезную информацию, совершить покупку или оплатить счет. 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.

Здесь мы разберемся с концепцией, 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. 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).

Клиент и сервер 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.

Сейчас мы схематично описали, как взаимодействуют клиент и сервер на седьмом уровне модели OSI, но, на самом деле это взаимодействие происходит на всех семи уровнях. Когда клиент отправляет запрос, сообщение упаковывается, можно представить, что сообщение заворачивается в семь оберток (хотя их может быть намного больше или же меньше), а когда сообщение получает сервер, он начинает эти обертки разворачивать.

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. Ниже вы можете увидеть упрощенную схему взаимодействия клиент-сервер.

Простая схема взаимодействия клиент-сервер

Мы видим, что 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.

Многие сетевые протоколы построены на архитектуре клиент-сервер, поэтому в их основе обычно лежат одинаковые или схожие принципы взаимодействия, а разницу мы видим лишь в деталях, которые обусловлены особенностями и спецификой области, для которой разрабатывался тот или иной сетевой протокол.

Почему веб-мастеру нужно понимать модель взаимодействия клиент-сервер

Давайте теперь ответим на вопрос: «зачем веб-мастеру или веб-разработчику понимать концепцию взаимодействия клиент-сервер?». Ответ, естественно, очевиден. Чтобы что-то делать своими руками нужно понимать, как это работает. Чтобы сделать сайт и, чтобы он правильно работал в сети Интернет или хотя бы просто работал, нам нужно понимать, как работает сеть Интернет.

Мы уже упоминали, что большая часть сетевых протоколов имеют архитектуру клиент-сервер. Например, веб-мастеру или веб-разработчику будут интересны протоколы седьмого и шестого уровня эталонной модели. Сетевым администраторам важно понимать, как происходит взаимодействие на уровнях с пятого по второй. Для инженеров связи наибольший интерес представляют протоколы с четвертого по первый уровень модели OSI.

Поэтому если вы действительно хотите быть профессионалом в сфере web, то сперва вам необходимо понимать, как происходит взаимодействии в сети (именно на седьмом уровне), а уже потом начинать изучать инструменты, которые позволят создавать сайты.

Архитектура «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).

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.

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.

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.

Многоуровневая архитектура взаимодействия клиент-сервер

Типичный пример трехуровневой модели клиент-сервер. 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.

Если мы посмотрим на 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.

Преимущества и недостатки архитектуры клиент-сервер

Преимуществом модели взаимодействия клиент-сервер является то, что программный код клиентского приложения и серверного разделен. Если мы говорим 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, если вы хоть раз работали с биллинговыми системами, то понимаете о чем я: время ожидания ответа от сервера может быть очень большим).

В качестве заключения нам стоит явно акцентировать внимание на том, что архитектура клиент-сервер не делит машины на только клиент или только сервер, а скорее позволяет распределить нагрузку и разделить функционал между клиентской частью и серверной.

Презентация Программное обеспечение ИС на тему «Архитектура клиент-сервер»

Как организовать дистанционное обучение во время карантина?

Помогает проект «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Архитектура клиент-сервер С активным сервером баз данных Powerpoint Templates Page

Немного истории В период создания первых СУБД технология «клиент-сервер» только зарождалась. Поэтому изначально в архитектуре систем не было адекватного механизма организации взаимодействия процессов типа «клиент» и процессов типа «сервер». В современных же СУБД он является фактически основополагающим и от эффективности его реализации зависит эффективность работы системы в целом. Powerpoint Templates Page

Первоначально существовала модель, когда управление данными (функция сервера) и взаимодействие с пользователем были совмещены в одной программе. Это можно назвать нулевым этапом развития серверов БД (рис. а). Затем функции серверам вывели в самостоятельную группу — сервер, однако модель взаимодействия пользователя с сервером соответствовала «один к одному» (рис. б), т. е. сервер обслуживал запросы только одного пользователя (клиента), и для обслуживания нескольких клиентов нужно было запустить эквивалентное число серверных процессов. Powerpoint Templates Page

Выделение сервера в отдельную программу было революционным шагом, который позволил, поместить сервер на одну машину, а программный интерфейс с пользователем — на другую, осуществляя взаимодействие между ними по сети. Однако необходимость запуска большого числа серверов множества пользователей сильно ограничивала возможности такой системы. Для обслуживания большого числа клиентов должно быть запущено большое количество одновременно работающих серверных процессов, а это повышало требования к ресурсам ЭВМ, на которой запускались все серверные процессы. Powerpoint Templates Page

Проблемы, возникающие в модели «один к одному», решаются в архитектуре систем с выделенным сервером, который способен обрабатывать запросы от многих клиентов. Сервер единственный обладает монополией на управление данными и взаимодействует одновременно со многими клиентами Powerpoint Templates Page

Каждый клиент связан с сервером отдельной нитью, или потоком, по которому пересылаются запросы. Такая архитектура называется многопотоковой односерверной (multi-threaded). Она позволяет уменьшить нагрузку на ОС, при работе большого числа пользователей. Однако такое решение имеет недостатки. Так как сервер может выполняться только на одном процессоре, возникает ограничение для мультипроцессорных платформ. Если компьютер имеет, например, четыре процессора, то СУБД с одним сервером используют только один. Эта проблема решается вводом промежуточного диспетчера. Подобная архитектура называется архитектурой виртуального сервера (virtual server) Powerpoint Templates Page

Архитектура виртуального сервера (virtual server) В этой архитектуре клиенты подключаются к промежуточному звену, называемому диспетчером, который выполняет только функции диспетчеризации запросов к актуальным серверам. В этом случае нет ограничений на использование многопроцессорных платформ. Количество актуальных серверов может быть согласовано с количеством процессоров в системе. Однако и эта архитектура не лишена недостатков, в систему добавляется новый слой, который размещается между клиентом и сервером, что увеличивает трату ресурсов на поддержку баланса загрузки актуальных серверов и ограничивает возможности управления взаимодействием «клиент–сервер». Во-первых, становится невозможным направить запрос от конкретного клиента конкретному серверу; Во-вторых, серверы становятся равноправными — нет возможности устанавливать приоритеты для обслуживания запросов. Powerpoint Templates Page

Современное решение проблемы СУБД для мультипроцессорных платформ заключается в возможности запуска нескольких серверов базы данных, в том числе и на различных процессорах. При этом каждый из серверов должен быть многопотоковым. Если эти два условия выполнены, то есть основания говорить о многопотоковой архитектуре с несколькими серверами. Многопотоковая мультисерверная архитектура Powerpoint Templates Page

В данном случае серверные процессы не являются независимыми процессами. Эти серверные процессы принято называть нитями (treads), и управление нитями множества запросов пользователей требует дополнительных расходов от СУБД, однако при оперативной обработке информации в хранилищах данных такой подход наиболее перспективен. Существует несколько возможностей распараллеливания выполнения запроса. В этом случае пользовательский запрос разбивается на ряд подзапросов, которые могут выполняться параллельно, а результаты их выполнения потом объединяются в общий результат выполнения запроса. Тогда для обеспечения оперативности выполнения запросов их подзапросы могут быть направлены отдельным серверным процессам, а потом полученные результаты объединены в общий результат. Powerpoint Templates Page

Фсё, спасибо за внимание Powerpoint Templates Page

Читать еще:  Ошибка 4064 sql server
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector