Архитектура клиент сервер реферат
Обновлено: 05.07.2024
Как результат эволюции компьютерных технологий появились компьютерные сети. Само появление компьютерных сетей ознаменовало новый этап в компьютерной технологии.
Самые первые компьютерные сети были довольно примитивными - скорость работы такой сети была очень маленькой по сравнению с современными сетевыми технологиями, но для того времени и это было достижение.
Содержание работы
Введение 3
Глава 1. Основные понятия 3
1.1 Определение сервера и клиента 4
1.2 Роль сервера и клиента в архитектуре клиент-сервер 4
1.3 Понятие прикладных протоколов 5
1.4 Функции технологии клиент-сервер 6
Глава 2.Модели реализации 7
2.1 Модель файлового сервера 8
2.2 Модель удаленного доступа к данным 9
2.3 Модель сервера базы данных 12
2.4 Модель сервера приложений 13
3. Эволюция серверов баз данных 15
3.1 Централизованная архитектура и архитектура "один к одному" 15
3.2 Многопотоковая архитектура 16
3.3 Архитектура с виртуальным сервером 17
3.4 Многопотоковая мультисерверная архитектура 19
Заключение 20
Список литературы: 21
Файлы: 1 файл
Проф.комп.системы.doc
Введение
Как результат эволюции компьютерных технологий появились компьютерные сети. Само появление компьютерных сетей ознаменовало новый этап в компьютерной технологии.
Самые первые компьютерные сети были довольно примитивными - скорость работы такой сети была очень маленькой по сравнению с современными сетевыми технологиями, но для того времени и это было достижение.
Глава 1. Основные понятия
В общем случае для организации работы пользователей сети с информационными ресурсами, распределенными по различным компьютерам, необходимы три составляющих:
-программа, установленная на компьютере пользователя, которая может осуществлять сетевой запрос с целью получения объекта, и предназначенная для его обработки (например, просмотра, изменения или печати документа);
-программа, установленная, как правило, на компьютере, где расположен информационный объект, которая может осуществлять по запросу поиск и пересылку объекта, а также упорядочивание доступа к нему нескольких пользователей;
-правила (протокол) взаимодействия между этими программами.
Технология взаимодействия, в которой одна программа запрашивает выполнение какой-либо совокупности действий ("запрашивает услугу"), а другая ее выполняет, называется технологией "клиент-сервер". Участники такого взаимодействия называются соответственно клиентом (client) и сервером (server). Достаточно часто клиентом (или сервером) называют компьютеры, на которых функционирует то или иное клиентское (или серверное) программное обеспечение.
Следует особо отметить, что набор действий, понимаемых как запрашиваемая услуга, - это не обязательно чтение (получение) объекта. В том числе это может быть сохранение (запись), пересылка объекта и т.д.
1.1 Определение сервера и клиента
Сервер - это компьютер, или выполняющаяся на нём программа, которая предоставляет клиентам доступ к общим ресурсам и управляет этими ресурсами.
Клиент - пользователь (получатель) услуг и/или ресурсов, которые предоставляет сервер.
В серверных сетях серверы оснащены процессорами типа Intel Pentium 4 и сетевой операционной системой.
1.2 Роль сервера и клиента в архитектуре клиент-сервер
Роль серверов состоит в обеспечение централизованной защиты и управлении трафиком, а так же в предоставление клиентам ресурсов: информации, приложений и доступа к устройствам совместного пользования (например, к принтерам). В клиент - серверной среде в роли клиентов выступают настольные ПК (именно ПК, а не неинтеллектуальные терминалы!) под управлением операционной системы типа Windows 95 или Windows NT Workstation. Как правило, клиент использует собственные вычислительные мощности для обработки информации, полученной от сервера, но полагается на сервер в части предоставления необходимых данных и приложений. Такое распределение ролей в обработке информации носит название клиентской (front - end) и серверной (back - end) обработки.
1.3 Понятие прикладных протоколов
1.4 Функции технологии клиент-сервер
Один из основных принципов технологии клиент-сервер заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы, имеющие различную природу.
Первая группа. Это функции ввода и отображения данных.
Вторая группа - объединяет чисто прикладные функции, характерные для данной предметной области (для банковской системы - открытие счета, перевод денег с одного счета на другой и т.д.).
Третья группа - фундаментальные функции хранения и управления информационно-вычислительными ресурсами (базами данных, файловыми системами и т.д.).
Четвертая группа - служебные функции, осуществляющие связь между функциями первых трех групп.
В соответствии с этим в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:
- компонент представления (presentation), реализующий функции первой группы;
- прикладной компонент (business application), поддерживающий функции второй группы;
- компонент доступа к информационным ресурсам (resource manager), поддерживающий функции третьей группы, а также вводятся и уточняются соглашения о способах их взаимодействия (протокол взаимодействия).
Различия в реализации технологии клиент-сервер определяются следующими факторами:
- видами программного обеспечения, в которые интегрирован каждый из этих компонентов;
- механизмами программного обеспечения, используемыми для реализации функций всех трех групп;
- способом распределения логических компонентов между компьютерами в сети;
- механизмами, используемыми для связи компонентов между собой.
Глава 2.Модели реализации
Выделяются четыре подхода, реализованные в следующих моделях:
1. модель файлового сервера (File Server - FS);
2. модель удаленного доступа к данным (Remote Data Access - RDA);
3. модель сервера баз данных (Data Base Server - DBS);
4. модель сервера приложений (Application Server - AS).
2.1 Модель файлового сервера
Модель файлового сервера является наиболее простой и характеризует собственно не столько способ образования фактографической информационной системы, сколько общий способ взаимодействия компьютеров в локальной сети. Один из компьютеров сети выделяется и определяется файловым сервером, т. е. общим хранилищем любых данных. Суть FS-модели иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 1.
Рис.1 Модель файлового сервера
В FS-модели все основные компоненты размещаются на клиентской установке. При обращении к данным ядро СУБД, в свою очередь, обращается с запросами на ввод-вывод данных за сервисом к файловой системе. С помощью функций операционной системы в оперативную память клиентской установки полностью или частично на время сеанса работы копируется файл базы данных. Таким образом, сервер в данном случае выполняет чисто пассивную функцию.
Достоинством данной модели являются ее простота, отсутствие высоких требований к производительности сервера (главное — требуемый объем дискового пространства). Следует также отметить, что программные компоненты СУБД в данном случае не распределены, т. е. никакая часть СУБД на сервере не инсталлируется и не размещается.
С другой стороны также очевидны и недостатки такой модели. Это, прежде всего, высокий сетевой трафик, достигающий пиковых значений особенно в момент массового вхождения в систему пользователей, например в начале рабочего дня. Однако более существенным с точки зрения работы с общей базой данных является отсутствие специальных механизмов безопасности файла (файлов) базы данных со стороны СУБД. Иначе говоря, разделение данных между пользователями (параллельная работа с одним файлом данных) осуществляется только средствами файловой системы ОС для одновременной работы нескольких прикладных программ с одним файлом.
Несмотря на очевидные недостатки, модель файлового сервера является естественным средством расширения возможностей персональных (настольных) СУБД в направлении поддержки многопользовательского режима и, очевидно, в этом плане еще будет сохранять свое значение.
2.2 Модель удаленного доступа к данным
Модель удаленного доступа к данным основана на учете специфики размещения и физического манипулирования данных во внешней памяти для реляционных СУБД. В RDA-модели компонент доступа к данным в СУБД полностью отделен от двух других компонентов (компонента представления и прикладного компонента) и размещается на сервере системы. Компонент доступа к данным реализуется в виде самостоятельной программной части СУБД, называемой SQL-сервером, и инсталлируется на вычислительной установке сервера системы. Функции SQL-сервера ограничиваются низкоуровневыми операциями по организации, размещению, хранению и манипулированию данными в дисковой памяти сервера. Иначе говоря, SQL-сервер играет роль машины данных. Схема RDA-модели приведена на рис.2.
Рис.2. Модель удаленного доступа к данным (RDA -модель)
На клиентских установках инсталлируются отделенные программные части СУБД, реализующие интерфейсные и прикладные функции. Пользователь, входя в клиентскую часть системы, регистрируется через нее на сервере системы и начинает обработку данных. Прикладной компонент системы (библиотеки запросов, процедуры обработки данных) полностью размещается и выполняется на клиентской установке. При реализации своих функций прикладной компонент формирует необходимые SQL-инструкции, направляемые SQL-серверу. SQL-сервер, представляющий специальный программный компонент, ориентированный на интерпретацию SQL-инструкций и высокоскоростное выполнение низкоуровневых операций с данными, принимает и координирует SQL-инструкции от различных клиентов, выполняет их, проверяет и обеспечивает выполнение ограничений целостности данных и направляет клиентам результаты обработки SQL-инструкции, представляющие как известно наборы (таблицы) данных.
Таким образом, общение клиента с сервером происходит через SQL-инструкции, а с сервера на клиентские установки передаются только результаты обработки, т. е. наборы данных, которые могут быть существенно меньше по объему всей базы данных. В результате резко уменьшается загрузка сети, а сервер приобретает активную центральную функцию. Кроме того, ядро СУБД в виде SQL-сервера обеспечивает также традиционные и важные функции по обеспечению ограничений целостности и безопасности данных при совместной работе нескольких пользователей.
Характеристика разных подходов к определению понятия "сервер". Анализ структуры клиент-серверной системы. Сравнение файл-серверной и клиент-серверной моделей. Описание трехуровневой модели клиент-серверного приложения. Классификация стандартных серверов.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.01.2017 |
| Размер файла | 113,9 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Серверы. Основные понятия серверов
2. Модель клиент-сервер
3. Классификация стандартных серверов
1. Серверы. Основные понятия серверов
Сервер (от англ. server, обслуживающий). В зависимости от предназначения существует несколько определений понятия сервер.
1. Сервер (сеть) -- логический или физический узел сети, обслуживающий запросы к одному адресу и/или доменному имени (смежным доменным именам), состоящий из одного или системы аппаратных серверов, на котором выполняются один или система серверных программ
2. Сервер (программное обеспечение) -- программное обеспечение, принимающее запросы от клиентов (в архитектуре клиент-сервер).
3. Сервер (аппаратное обеспечение) -- компьютер (или специальное компьютерное оборудование) выделенный и/или специализированный для выполнения определенных сервисных функций.
3. Сервер в информационных технологиях -- программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам.
Взаимосвязь понятий. Серверное приложение (сервер) запускается на компьютере, так же называемом "сервер", при этом при рассмотрении топологии сети, такой узел называют "сервером". В общем случае может быть так, что серверное приложение запущено на обычной рабочей станции, или серверное приложение, запущенное на серверном компьютере в рамках рассматриваемой топологии выступает в роли клиента (т.е. не является сервером с точки зрения сетевой топологии).
2. Модель клиент-сервер
Клиент-серверная система характеризуется наличием двух взаимодействующих самостоятельных процессов - клиента и сервера, которые, в общем случае, могут выполняться на разных компьютерах, обмениваясь данными по сети.
Процессы, реализующие некоторую службу, например службу файловой системы или базы данных, называются серверами (servers). Процессы, запрашивающие службы у серверов путем посылки запроса и последующего ожидания ответа от сервера, называются клиентами (clients) .
По такой схеме могут быть построены системы обработки данных на основе СУБД, почтовые и другие системы. Мы будем говорить о базах данных и системах на их основе. И здесь удобнее будет не просто рассматривать клиент-серверную архитектуру, а сравнить ее с другой - файл-серверной.
В файл-серверной системе данные хранятся на файловом сервере (например, Novell NetWare или Windows NT Server), а их обработка осуществляется на рабочих станциях, на которых, как правило, функционирует одна из, так называемых, "настольных СУБД" - Access, FoxPro, Paradox и т.п..
Приложение на рабочей станции "отвечает за все" - за формирование пользовательского интерфейса, логическую обработку данных и за непосредственное манипулирование данными. Файловый сервер предоставляет услуги только самого низкого уровня - открытие, закрытие и модификацию файлов. Обратите внимание - файлов, а не базы данных. Система управления базами данных расположена на рабочей станции.
Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается несколько независимых и несогласованных между собой процессов. Кроме того, для осуществления любой обработки (поиск, модификация, суммирование и т.п.) все данные необходимо передать по сети с сервера на рабочую станцию (см. рис. Сравнение файл-серверной и клиент-серверной моделей)
Рис. Сравнение файл-серверной и клиент-серверной моделей
В клиент-серверной системе функционируют (как минимум) два приложения - клиент и сервер, делящие между собой те функции, которые в файл-серверной архитектуре целиком выполняет приложение на рабочей станции. Хранением и непосредственным манипулированием данными занимается сервер баз данных, в качестве которого может выступать Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase и т.п..
Формированием пользовательского интерфейса занимается клиент, для построения которого можно использовать целый ряд специальных инструментов, а также большинство настольных СУБД. Логика обработки данных может выполняться как на клиенте, так и на сервере. Клиент посылает на сервер запросы, сформулированные, как правило, на языке SQL. Сервер обрабатывает эти запросы и передает клиенту результат (разумеется, клиентов может быть много).
Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается один процесс. При этом, обработка данных происходит там же, где данные хранятся - на сервере, что исключает необходимость передачи больших объемов данных по сети.
Что дает архитектура клиент-сервер?
Посмотрим на данную архитектуру с точки зрения потребностей бизнеса. Какие же качества привносит клиент-сервер в информационную систему?
Сервер баз данных осуществляет модификацию данных на основе механизма транзакций, который придает любой совокупности операций, объявленных как транзакция, следующие свойства:
· атомарность - при любых обстоятельствах будут либо выполнены все операции транзакции, либо не выполнена ни одна; целостность данных при завершении транзакции;
· независимость - транзакции, инициированные разными пользователями, не вмешиваются в дела друг друга;
· устойчивость к сбоям - после завершения транзакции, ее результаты уже не пропадут.
Механизм транзакций, поддерживаемый сервером баз данных, намного более эффективен, чем аналогичный механизм в настольных СУБД, т.к. сервер централизованно контролирует работу транзакций. Кроме того, в файл-серверной системе сбой на любой из рабочих станций может привести к потере данных и их недоступности для других рабочих станций, в то время, как в клиент-серверной системе сбой на клиенте, практически, никогда не сказывается на целостности данных и их доступности для других клиентов.
Масштабируемость
Масштабируемость - способность системы адаптироваться к росту количества пользователей и объема базы данных при адекватном повышении производительности аппаратной платформы, без замены программного обеспечения.
Общеизвестно, что возможности настольных СУБД серьезно ограничены - это пять-семь пользователей и 30-50 Мб, соответственно. Цифры, разумеется, представляют собой некие средние значения, в конкретных случаях они могут отклоняться как в ту, так и в другую сторону. Что наиболее существенно, эти барьеры нельзя преодолеть за счет наращивания возможностей аппаратуры.
Системы же на основе серверов баз данных могут поддерживать тысячи пользователей и сотни ГБ информации - дайте им только соответствующую аппаратную платформу.
Безопасность
Сервер баз данных предоставляет мощные средства защиты данных от несанкционированного доступа, невозможные в настольных СУБД. При этом, права доступа администрируются очень гибко - до уровня полей таблиц. Кроме того, можно вообще запретить прямое обращение к таблицам, осуществляя взаимодействие пользователя с данными через промежуточные объекты - представления и хранимые процедуры. Так что администратор может быть уверен - никакой слишком умный пользователь не прочитает то, что ему читать неположено.
В приложении, работающем с данными, можно выделить три логических слоя:
· пользовательского интерфейса;
· правил логической обработки (бизнес-правил);
· управления данными (не следует только путать логические слои с физическими уровнями, о которых речь пойдет ниже).
Как уже говорилось, в файл-серверной архитектуре все три слоя реализуются в одном монолитном приложении, функционирующем на рабочей станции. Поэтому изменения в любом из слоев приводят однозначно к модификации приложения и последующему обновлению его версий на рабочих станциях.
В двухуровневом клиент-серверном приложении, показанном на рисунке выше, как правило, все функции по формированию пользовательского интерфейса реализуются на клиенте, все функции по управлению данными - на сервере, а вот бизнес-правила можно реализовать как на сервере используя механизмы программирования сервера (хранимые процедуры, триггеры, представления и т.п.), так и на клиенте.
В трехуровневом приложении появляется третий, промежуточный уровень, реализующий бизнес-правила, которые являются наиболее часто изменяемыми компонентами приложения (см. рис. Трехуровневая модель клиент-серверного приложения)
Рис. Трехуровневая модель клиент-серверного приложения
Наличие не одного, а нескольких уровней позволяет гибко и с минимальными затратами адаптировать приложение к изменяющимся требованиям бизнеса.
Попробуем все вышеизложенное проиллюстрировать на маленьком примере. Предположим, в некоей организации изменились правила расчета заработной платы (бизнес-правила) и требуется обновить соответствующее программное обеспечение.
1) В файл-серверной системе мы "просто" вносим изменения в приложение и обновляем его версии на рабочих станциях. Но это "просто" влечет за собой максимальные трудозатраты.
2) В двухуровневой клиент-серверной системе, если алгоритм расчета зарплаты реализован на сервере в виде правила расчета зарплаты, его выполняет сервер бизнес-правил, выполненный, например, в виде OLE-сервера, и мы обновим один из его объектов, ничего не меняя ни в клиентском приложении, ни на сервере баз данных.
3. Классификация стандартных серверов
Как правило, каждый сервер обслуживает один (или несколько схожих) протоколов и серверы можно классифицировать по типу услуг, которые они предоставляют.
Универсальные серверы -- особый вид серверной программы, не предоставляющий никаких услуг самостоятельно. Вместо этого универсальные серверы предоставляют серверам услуг упрощенный интерфейс к ресурсам межпроцессного взаимодействия и/или унифицированный доступ клиентов к различным услугам. Существуют несколько видов таких серверов:
· inetd от англ. internet super-server daemon демон сервисов IP -- стандартное средство UNIX-систем -- программа, позволяющая писать серверы TCP/IP (и сетевых протоколов других семейств), работающие с клиентом через перенаправленные inetd потоки стандартного ввода и вывода (stdin и stdout).
· RPC от англ. Remote Procedure Call удаленный вызов процедур -- система интеграции серверов в виде процедур доступных для вызова удаленным пользователем через унифицированный интерфейс. Интерфейс изобретенный Sun Microsystems для своей операционной системы (SunOS, Solaris; Unix-система), в настоящее время используетстся как в большинстве Unix-систем, так и в Windows.
· Прикладные клиент-серверные технологии Windows:
o Active-X -- Расширение COM и DCOM для создания мультимедиа-приложений.
Универсальные серверы часто используются для написания всевозможных информационных серверов, серверов, которым не нужна какая-то специфическая работа с сетью, серверов, не имеющих никаких задач, кроме обслуживания клиентов. Например, в роли серверов для inetd могут выступать обычные консольные программы и скрипты.
Большинство внутренних и сетевых специфических серверов Windows работают через универсальные серверы (RPC, (D-)COM).
Сетевые службы обеспечивают функционирование сети, например серверы DHCP и BOOTP обеспечивают стартовую инициализацию серверов и рабочих станций, DNS -- трансляцию имен в адреса и наоборот.
Серверы туннелирования (например, различные VPN-серверы) и прокси-серверы обеспечивают связь с сетью, недоступной роутингом.
Серверы AAA и Radius обеспечивают в сети единую аутентификацию, авторизацию и ведение логов доступа.
Информационные службы. К информационным службам можно отнести как простейшие серверы сообщающие информацию о хосте (time, daytime, motd), пользователях (finger, ident), так и серверы для мониторинга, например SNMP. Большинство информационных служб работают через универсальные серверы.
Особым видом информационных служб являются серверы синхронизации времени -- NTP кроме информировании клиента о точном времени NTP-сервер периодически опрашивает несколько других серверов на предмет коррекции собственного времени. Кроме коррекции времени анализируется и корректируется скорость хода системных часов. Коррекция времени осуществляется ускорением или замедлением хода системных часов (в зависимости от направления коррекции), чтобы избежать проблем возможных при простой перестановке времени.
Файл-серверы представляют собой серверы для обеспечения доступа к файлам на диске сервера. сервер клиент файл приложение
Другие серверы позволяют монтировать дисковые разделы сервера в дисковое пространство клиента и полноценно работать с файлами на них. Это позволяют серверы протоколов NFS и SMB. Серверы NFS и SMB работают через интерфейс RPC.
Недостатки файл-серверной системы:
* Очень большая нагрузка на сеть, повышенные требования к пропускной способности. На практике это делает практически невозможной одновременную работу большого числа пользователей с большими объемами данных.
* Обработка данных осуществляется на компьютере пользователей. Это влечет повышенные требования к аппаратному обеспечению каждого пользователя. Чем больше пользователей, тем больше денег придется потратить на оснащение их компьютеров.
* Блокировка данных при редактировании одним пользователем делает невозможной работу с этими данными других пользователей.
* Безопасность. Для обеспечения возможности работы с такой системой Вам будет необходимо дать каждому пользователю полный доступ к целому файлу, в котором его может интересовать только одно поле
Серверы доступа к данным обслуживают базу данных и отдают данные по запросам. Один из самых простых серверов подобного типа -- LDAP (англ. Lightweight Directory Access Protocol -- облегчённый протокол доступа к спискам).
Для доступа к серверам баз данных единого протокола не существует, однако все серверы баз данных объединяет использование единых правил формирования запросов -- язык SQL (англ. Structured Query Language -- язык структурированных запросов).
Для организации конференций существует серверы новостей, работающие по протоколу NNTP.
Серверы удаленного доступа
Серверы удаленного доступа, через соответствующую клиентскую программу, обеспечивают пользователя консольным доступом к удаленной системе.
Для обеспечения доступа к командной строке служат серверы telnet, RSH, SSH.
Стандартный сервер удаленного доступа к графическому интерфейсу Microsoft Windows называется терминальный сервер.
Некоторую разновидность управления (точнее мониторинга и конфигурирования), также, предоставляет протокол SNMP. Компьютер или аппаратное устройство для этого должно иметь SNMP-сервер.
Игровые серверы, служат для одновременной игры нескольких пользователей в единой игровой ситуации. Некоторые игры имеют сервер в основной поставке и позволяют запускать его в невыделенном режиме (то есть позволяют играть на машине, на которой запущен сервер).
Серверные решения -- операционные системы и/или пакеты программ, оптимизированные под выполнение компьютером функций сервера и/или содержащие в своем составе комплект программ для реализации типичного сервисов.
Примером серверных решений можно привести Unix-системы, изначально предназначенные для реализации серверной инфраструктуры, или серверные модификации платформы Microsoft Windows.
В интегрированных серверных решениях установка всех компонентов выполняется единовременно, все компоненты в той или иной мере тесно интегрированы и предварительно настроены друг на друга. Однако в этом случае, замена одного из серверов или вторичных приложений (если их возможности не удовлетворяют потребностям) может представлять проблему.
Вывод
Таким образом, любая компьютерная сеть по сути является сетью клиент-сервер. Пользователь, подключивший свой компьютер к Интернет, будет иметь дело с сетью клиент-сервер, и даже если компьютер не имеет выхода в сеть, его программное обеспечение, да и сам он, скорее всего, организованы по схеме клиент-сервер.
1. Валерий Коржов Многоуровневые системы клиент-сервер. Издательство Открытые системы (17 июня 1997).
Читайте также: