Основы сетевых информационных технологий

IP- межсетевой  протокол;

ТСР/IР - основной протокол связи по INTERNET;

НТТР - транспортный протокол передачи гипертекста  (в  основе лежит система обработки  запросов и ответов). 

    Модели  клиент-сервер - это технология взаимодействия компьютеров в сети. Каждый из компьютеров имеет свое назначение и выполняет свою определенную роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами (процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами.

    Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом называют сервером этого ресурса, а компьютер, пользующийся им - клиентом.

    Каждый  конкретный сервер определяется видом  того ресурса, которым он владеет. Например, назначением сервера баз данных является обслуживание запросов клиентов, связанных с обработкой данных; файловый сервер, или файл-сервер, распоряжается файловой системой и т.д.

    Этот  принцип распространяется и на взаимодействие программ. Программа, выполняющая предоставление соответствующего набора услуг, рассматривается в качестве сервера, а программы пользующиеся этими услугами, принято называть клиентами. Программы имеют распределенный характер, т.е. одна часть функций прикладной программы реализуется в программе-клиенте, а другая - в программе-сервере, а для их взаимодействия определяется некоторый протокол.

    Рассмотрим  эти функции. 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.

    Выделяются  четыре подхода, реализованные в  следующих моделях:

    1. модель файлового сервера (File Server - FS);

    2. модель доступа к удаленным данным (Remote Data Access - RDA);

3. модель  сервера баз данных (Data Base Server - DBS);

4. модель  сервера приложений (Application Server - AS).

4.3.1. Модель файлового  сервера. (FS) -

является  базовой для локальных сетей ПК. До недавнего времени была популярна среди  отечественных разработчиков, использовавших такие системы, как FoxPro, Clipper, Clarion, Paradox и т.д.

    Одним из компьютеров в сети считается  файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Файловый сервер работает под управлением сетевой операционной системы (Novell NetWare) и играет роль компонента доступа к информационным ресурсам (т.е. к файлам). На других ПК в сети функционирует приложение, в кодах которого совмещены компонент представления и прикладной компонент (рис.4.7.).  

    

                        Клиент                                                                        Сервер

                                                                        Запросы

          Компонент             Прикладной                               Компонент доступа к

        представления          компонент                                              ресурсам

                                                                         файлы 
 

    Рис.4.7. Модель файлового сервера

    Протокол  обмена представляет собой набор  вызовов, обеспечивающих приложению доступ к файловой системе на файл-сервере.

    К недостаткам технологии данной модели относят низкий сетевой трафик (передача множества файлов, необходимых приложению), небольшое количество операций манипуляции  с данными (файлами), отсутствие адекватных средств безопасности доступа к данным ( защита только на уровне файловой системы) и т.д.        

4.3.2. Модель доступа  к удаленным данным (RDA) –

существенно отличается от FS-модели методом доступа  к информационным ресурсам. В RDA-модели  коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к информационным ресурсам  обеспечивается  операторами  специального языка (SQL, если речь идет о базах 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 (рис.4.8).  

                               Клиент                                                                 Сервер

                                                                             SQL  

       Компонент              Прикладной                                   Компонент доступа к

      представления           компонент                                             ресурсам

                                                                         данные

Рис.4.8. Модель доступа к удаленным данным

 

    Говоря об архитектуре клиент-сервер, подразумевают данную модель. Основное достоинство RDA-модели заключается в унификации интерфейса клиент-сервер в виде языка SQL и широком выборе средств разработки приложений. К недостаткам можно отнести существенную загрузку сети при взаимодействии клиента и сервера посредством SQL-запросов; невозможность администрирования приложений в RDA, т.к. в одной программе совмещаются различные по своей природе функции (представления и прикладные).

4.3.3. Модель сервера  баз данных (DBS) -

 

реализована в некоторых реляционных СУБД (Informix, Ingres, Sybase, Oracle), (рис.4.9).

    Ее  основу составляет механизм хранимых процедур - средство программирования SQL-сервера. Процедуры хранятся в словаре баз данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функционирует SQL-сервер. В DBS-модели компонент представления выполняется на компьютере-клиенте, в то время как, прикладной компонент оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере-сервере БД. Там же выполняется компонент доступа к данным, т.е. ядро СУБД.

    

               Клиент                  Вызов                                      Сервер

        Компонент                                          Прикладной       Компонент  доступа к

     представления                                        компонент         SQL           ресурсам     

      

    Рис.4.9. Модель сервера баз данных

Понятие информационного ресурса сужено до баз данных, поскольку механизм хранимых процедур - отличительная характеристика DBS-модели - имеется пока только в СУБД.

    Достоинства DBS-модели:

- возможность  централизованного администрирования  прикладных функций; 

- снижение трафика (вместо SQL-запросов по сети направляются вызовы хранимых процедур);

    - возможность разделения процедуры между несколькими приложениями;

• экономия ресурсов компьютера за счет использования единожды созданного плана выполнения процедуры.

  К недостаткам  относится: 

- ограниченность средств написания хранимых процедур, представляющих собой разнообразные процедурные расширения SQL, которые уступают по изобразительным средствам и функциональным возможностям в сравнении с языками С или Pascal. Сфера их использована ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности отладки и тестирования разнообразных хранимых процедур.

    На  практике чаще используются смешанные  модели, когда целостность базы данных и некоторые простейшие прикладные функции обеспечиваются хранимыми процедурами (DBS-модель), а более сложные функции реализуются непосредственно в прикладной программе, которая выполняется на компьютере-клиенте (RDA-модель).

4.3.4. Модель сервера  приложений (AS) -

    представляет  собой процесс,  выполняемый  на компьютере-клиенте, отвечающий за интерфейс с пользователем  (т.е. реализует функции первой группы). (рис.4.10).

    

       Клиент                                       Сервер                                            Сервер

    Компонент              API          Прикладной            SQL         Компонент доступа

     представления                              компонент                                     к ресурсам 

    Рис.4.10. Модель сервера приложений

    Прикладной  компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения (Application Server - AS).

    Доступ  к информационным ресурсам осуществляет менеджер ресурсов (например, SQL-сервер). Из прикладных компонентов доступны такие ресурсы как, базы данных, очереди, почтовые службы и др. AS, размещенная на компьютере, где функционирует менеджер ресурсов, избавляет от необходимости направления SQL-запросов по сети, что повышает производительность системы.

    Модели RDA и DBS опираются на двухзвенную  схему разделения функций:

- в RDA-модели прикладные функции отданы программе-клиенту (прикладной компонент сливается с компонентом представления);

- в  DBS-модели ответственность за  их выполнение берет на себя  ядро СУБД (прикладной компонент  интегрируется в компонент доступа  к информационным ресурсам).

    В AS-модели реализована трехзвенная  схема разделения функций. Здесь  прикладной компонент выделен как важнейший изолированный элемент приложения. Сравнивая модели, AS обладает наибольшей гибкостью и имеет универсальный характер.

Принципы  перехода к новой  информационной системе.

    При переходе к новой информационной системе (ИС) необходимо решить такие вопросы как выбор одной из четырех моделей, компоненты архитектуры ИС и инструментарий перехода.

    Наиболее  распространенной ИС является FS-модель (примем ее за исходную), а в качестве целевой - RDA-модель (наиболее распространена и относительно проста). На практике наблюдаются и другие схемы перехода ( FS-->DBS, RDA--->DBS, RDA-->AS, FS-->AS). Наиболее типичный случай это FS-->RDA, это переход от локальных сетей ПК к архитектуре систем с сервером баз данных.