В чем заключается основной принцип технологии клиент сервер

В чем заключается основной принцип технологии 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.

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.

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.

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.

Источник

Как видно из названия, главные «действующие лица»:

· клиент – компьютерное устройство, которое отсылает запросы серверу, касающиеся выполнения определенных задач или предоставления конкретной информации.

· сервер – компьютерное устройство, гораздо мощнее обычного ПК.

Система работает по следующему принципу:

1. Клиент отправляет запрос серверной машине.

2. Сервер принимает обращение с требованием выполнить определенное действие и выполняет поставленную задачу.

3. Программно-аппаратный комплекс отправляет клиенту результат выполненной работы, обработанного запроса.

Модель клиент-сервер предоставляет возможность разграничить поставленные задачи и работу над вычислениями между теми, кто заказывает услуги и теми, кто их поставляет.

Основные компоненты системы:

· клиент. Рабочая станция считается входной точкой конечного пользователя в данной системе. Отправляет запросы, получает ответы;

· сервер. Взаимодействует с многочисленными клиентами и решает поставленные ими задачи;

· сеть. Здесь происходит передача данных. Посредством сети можно соединить рабочие машины общими ресурсами;

· приложения. Могут обрабатывать информацию, организовывать физическое распределение данных между сервером и клиентом. Программным обеспечением оснащают серверные устройства для сбора данных, работы с ними и хранения. А также ПО устанавливают на компьютерной станции-клиенте.

О технологии клиент-сервер

Серверное устройство поддерживает многопользовательский режим и обеспечивает одновременно работу с несколькими клиентами. Конечно, машина не может решать в прямом смысле слова одновременно несколько поставленных задач, она выстраивает запросы в очередь по мере поступления, обрабатывает обращения и отправляет результаты работы. Запросы можно выстраивать в списке по приоритетности. Чем важнее запрос, тем быстрей его обрабатывают, даже, если он поступил позже.

Рядовые пользователи сети интернет даже не догадываются о том, как их запросы моментально обслуживаются, чтобы они читали новости, книги, тематические статьи, смотрели интересные видео и фильмы, ходили по форумам, «зависали» в социальных сетях, оплачивали счета, общались с друзьями, оформляли заказы на покупку товаров и т.д. Главное, что ответная реакция быстрая.

Именно технология клиент сервер предоставляет возможность реализовать вышеуказанные многочисленные поставленные задачи. Обычно клиент – это браузер конкретного пользователя. А серверами зачастую выступают:

· любые серверы http;

· наборы серверных машин (например, Denwer);

Обмен информацией между клиентом и сервером происходит благодаря сетевым протоколам в интернете. Каждой услуге соответствует определенный протокол, их предостаточно. Запросы, отсылаемые клиентом, классифицируют как http сообщения. Здесь четко указано, какие сведения нужно предоставить, в каком оформлении. Серверное устройство после анализа и обработки запроса, обычно отвечает html документом – дает свой http ответ.

Сообщение от клиента поступает с дополнительными данными, чтобы серверу было понятно, как с ним работать. Ответ машины также отправляется с кодами помимо полезных запрашиваемых данных, чтобы браузер оценил понятливость аппаратно-программного комплекса при обработке его запроса.

Смотря на каком уровне осуществляется взаимосвязь клиента с сервером, отсылаемые сообщения браузером упаковываются по-разному. Как будто они оборачиваются клиентом в несколько слоем обертки. После того, как послание поступило серверной станции, она приступает к разворачиванию всех этих слоев, проводит анализ информации и сбор данных.

Говоря больше о технологии клиент-сервер, следует уточнить, что браузер первый выходит на контакт и делает запрос серверной машине, которая лишь предоставляет услуги в ответ на сообщения и указывает, какие условия нужно при этом соблюдать. Разные компьютерные устройства используют, чтобы установить программное обеспечение клиента и серверного оборудования. Но есть случаи, когда они работали на одном ПК.

Когда на одном сайте одновременно находятся несколько посетителей, к серверу в один момент обращается много клиентов. Однако одномоментное поступление запросов ограничено мощностью и возможностями серверных устройств, а также характером отправляемых сообщений.

Архитектура клиент-сервер

Благодаря архитектуре клиент и сервер определены позиции взаимной связи между компьютерными машинами лишь в целом. Что же касается нюансов взаимодействия, они определены протоколами. Технология вполне прозрачно намекает на разделение в сети рабочих машин: серверы и клиенты. Рабочий контакт всегда инициирован клиентской машиной. Протокол же описывает, по каким правилам этот контакт установлен и действует.

Архитектура взаимодействия между клиентом и сервером подразделяется на два вида:

· двухзвенная. Сторонние ресурсы не задействованы. Одна машина обрабатывает поступившие сообщения. В этом случае сервер должен быть высокопроизводительным. Несмотря на эти жесткие требования, архитектура очень надежная. Первый уровень – клиент отправляет запрос. Второй уровень – сервером принимается сообщение, обрабатывается и отправляется ответ.

· многоуровневая. Речь идет о любой современной архитектуре СУБД. Принципиальное отличие и особенность: запросом клиента занимаются одновременно несколько серверных устройств. Операции перераспределяются, нагрузка на серверную машину снижена и оптимальная. Единственный минус: низкая надежность по сравнению с предыдущим вариантом.

Многоуровневая клиент-серверная архитектура

Обработкой данных занимаются несколько разных серверов. Благодаря такому подходу возможности серверов и клиентов используются более эффективно за счет разделения функций:

К тому же, систему можно точнее разделить на функциональные блоки для выполнения конкретной роли. Для этого между собой взаимодействуют разнообразные серверы приложений. К примеру, реально выделить сервер, необходимый для выполнения всего функционала по управлению персоналом. При этом реально сделать такую настройку, что пользователи смогут пользоваться только его общедоступным функционалом, а детали реализации серверной машины будут недоступны, так как с ней свяжут отдельную базу данных. Подобные системы легко адаптируются под веб, ведь легче организовать доступ пользователей к конкретному функционалу БД посредством html форм, чем ко всей БД.

На веб-технологию очень просто перевести многоуровневую систему. Заменяют клиентскую часть браузером спецтипа или универсального назначения. При этом дополняют веб-сервером и компактными программными модулями сервер приложений. Многоуровневая архитектура также использует менеджеры транзакций. Обмен информацией одновременно происходит между одной серверной машиной приложений и несколькими серверами БД.

· информация защищена и безопасно хранится. Так как серверная машина БД ведет базы данных, можно независимо от программ пользователя обрабатывать информацию в базе;

· повышенная стойкость к сбоям. Сохранена целостность информационных запросов, они доступны другим пользователям, если во время работы клиента случился сбой;

· масштабируемость. Архитектура адаптируется к увеличению количества пользователей. База данных также расширяется в объеме. Однако при этом не поставлена задача менять ПО. Система наращивает аппаратные средства, так происходит подстройка под меняющиеся факторы;

· повышенная защита данных от взлома и опасных атак;

· один пользователь меньше нагружает сеть, поэтому увеличивается ее пропускная способность. Можно удовлетворить запросы большего количества пользователей;

Преимущества и недостатки архитектуры клиент-сервер

Разделен код программы клиентского и серверного приложения. Это главное преимущество архитектуры. Выбрана локальная сеть. Поэтому плюсы следующие:

· к клиентским рабочим станциям выдвигают низкие запросы;

· преимущественно все вычислительные операции выполняются на серверах;

· реально повысить защиту локальной сети.

Но не все так гладко с клиент-серверной архитектурой, есть и недостатки:

· серверные машины стоят в разы дороже, чем клиентские рабочие станции;

· обслуживание серверов доверяют только квалифицированным и профессионально подготовленным специалистам;

· работа клиентских компьютерных устройств остановлена, если в локальной сети «полетело» серверное оборудование.

Важно понимать, что нет четкого разделения оборудования на клиентское и серверное. Просто архитектура к/с дает возможность перераспределить и оптимизировать загруженность и распределить функциональность между этими рабочими станциями.

Источник

Технология «Клиент-Сервер»

По мере развития представлений о распределенных вычислительных процессах и процессах обработки данных скалывается концепция архитектуры «клиент-сервер» – обобщенное представление о взаимодействии двух компонентов информационной технологии (технического и/или программного обеспечения) в вычислительных системах и сетях, среди которых логически или физически могут быть выделены:

· активная сторона (источник запросов, клиент);

· пассивная сторона (сервер, обслуживание запросов, источник ответов). Например:

Локальная сеть (технология FS-файл-сервер)

Компьютер пользователя

Обычно клиент и сервер работают в рамках единого протокола (рисунок а) – Telnet, Gopher, HTTP, однако с недостаточностью такого подхода появляются мультипротокольные клиенты и серверы (рисунок б), например браузер Netscape Navigator. Появляются серверные приложения (брокеры, роботы), которые устанавливаются между разнопротокольными компонентами (рисунок в) и осуществляют трансформацию протоколов.

ФУНКЦИИ «КЛИЕНТА» И «СЕРВЕРА».

Компьютер (процесс), управляющий тем или иным ресурсом, является сервером этого ресурса, а компьютер, пользующийся им – клиентом.

В функции «клиента» входит:

1) Предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на определённые производственные обязанности и полномочия;

2) Формирования запросов к серверу;

3) Анализ ответов сервера на запросы и предъявление их пользователю.

Основная функция сервера – выполнение специфический действий по запросам клиента (например, решение сложной математической задачи, поиск данных в базе, соединение клиента с другим клиентом и другое); при этом сам сервер не имеет никаких взаимодействий с клиентом. Если сервер, к которому обратился клиент, не в состоянии решить задачу из-за нехватки ресурсов, то в идеале он сам находит другой, более мощный, сервер и передаёт задачу ему, становясь, в свою очередь, клиентом, но не информируя об этом без нужды начального клиента.

Этот принцип распространяется и на взаимодействие программ программа, выполняющая предоставление соответствующего набора услуг, рассматривается в качестве сервера, а программы, пользующиеся этими услугами, называют 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.

ФУНКЦИИ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ.

Один из принципов технологии «Клиент-Сервер» заключается в разделение функций стандартного интерактивного (диалогового) приложения на четыре группы, имеющие различную природу.

Первая группа – это функции ввода и отображения данных.

Вторая группа – объединяет число прикладных функций, характерные для данной предметной области (например, для банковской системы, открытие счета, перевод денег и т. д.).

Третья группа – фундаментальные функции хранения и управления информационно-вычислительными ресурсами (БД, 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 принцип 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).

РАЗНОВИДНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР «КЛИЕНТ-СЕРВЕР»

Различия в реализации технологии «Клиент-Сервер» определяются следующими факторами:

· Виды программного обеспечения, в которые интегрирован каждый из этих компонентов;

· Механизмы программного обеспечения, используемые для реализации функций всех трех групп;

· Способы распределения логических компонентов между компьютерами в сети;

· Механизмы, используемые для связи компонентов между собой.

Выделяются четыре подхода, реализованные в следующих технологиях:

Этот подход является базовым для локальных сетей ПК. Один из компьютеров сети назначается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Файловый сервер работает под управлением сетевой ОС 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 (рисунок 1).

Рисунок 1 – Технология файлового сервера

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

К недостаткам данной технологии относятся:

v низкий сетевой трафик (передача множества файлов, необходимых приложению),

v небольшое количество операций манипуляции с данными (файлами),

v отсутствие адекватных средств безопасности доступа к данным (защита только на уровне файловой системы).

Доступ к удаленным данным (RDA).

Этот подход существенно отличается от FS методом доступа к информационным ресурсам. В данной техноло­гии программы компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к ин­формационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка (например, языка запросов 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 (рисунок 2).

Рисунок 2 – Модель доступа к удаленным данным

Достоинство RDA заключается в унификации интерфейса «кли­ент-сервер» в виде языка запросов и широком выборе средств раз­работки приложений.

К недостаткам можно отнести:

v существенную загрузку сети при взаимодействии клиента и сервера посредством запросов;

v невозможность администрирования приложений в RDA, так как в одной программе совмещаются различные по своей при­роде функции (представления и прикладные).

Эта технология реализована в некоторых реляционных (табличных) СУБД (Informix, Ingres, Sybase, Oracle) (рисунок 3).

Рисунок 3 – Технология сервера баз данных

Ее основу составляет механизм хранимых процедур — средство программирования SQL-сервера. Процедуры хранятся в словаре баз данных ресурсов, избавляет от необходимости направления SQL-запро­сов по сети, что повышает производительность системы.

Технологии RDA и DBS опираются на двухзвенную схему разде­ления функций:

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

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

Сервер приложений (AS).

В AS реализована трехзвенная схема разделения функций. Здесь прикладной компонент выделен как важнейший изолированный элемент приложения (Рисунок 4). Сравнивая модели, можно заключить, что AS обладает наибольшей гибкостью и имеет универсальный характер.

Источник

Архитектура клиент-сервер

Веб-приложение – это клиент-серверное приложение, в котором клиентом выступает браузер, а сервером – веб-сервер (в широком смысле).

Основная часть приложения, как правило, находится на стороне веб-сервера, который обрабатывает полученные запросы в соответствии с бизнес-логикой продукта и формирует ответ, отправляемый пользователю. На этом этапе в работу включается браузер, именно он преобразовывает полученный ответ от сервера в графический интерфейс, понятный пользователю.

Архитектура «клиент-сервер» определяет общие принципы организации взаимодействия в сети, где имеются серверы, узлы-поставщики некоторых специфичных функций (сервисов) и клиенты (потребители этих функций).
Практические реализации такой архитектуры называются клиент-серверными технологиями.

Расположение компонентов на стороне клиента или сервера определяет следующие основные модели их взаимодействия в рамках двухзвенной архитектуры:

Клиент – это браузер, но встречаются и исключения (в тех случаях, когда один веб-сервер (ВС1) выполняет запрос к другому (ВС2), роль клиента играет веб-сервер ВС1). В классической ситуации (когда роль клиента выполняет браузер) для того, чтобы пользователь увидел графический интерфейс приложения в окне браузера, последний должен обработать полученный ответ веб-сервера, в котором будет содержаться информация, реализованная с применением HTML, CSS, JS (самые используемые технологии). Именно эти технологии «дают понять» браузеру, как именно необходимо «отрисовать» все, что он получил в ответе.

Веб-сервер – это сервер, принимающий HTTP-запросы от клиентов и выдающий им HTTP-ответы. Веб-сервером называют как программное обеспечение, выполняющее функции веб-сервера, так и непосредственно компьютер, на котором это программное обеспечение работает. Наиболее распространенными видами ПО веб-серверов являются Apache, IIS и NGINX. На веб-сервере функционирует тестируемое приложение, которое может быть реализовано с применением самых разнообразных языков программирования: PHP, Python, Ruby, Java, Perl и пр.

База данных фактически не является частью веб-сервера, но большинство приложений просто не могут выполнять все возложенные на них функции без нее, так как именно в базе данных хранится вся динамическая информация приложения (учетные, пользовательские данные и пр).

Третьим звеном в трехзвенной архитектуре становится сервер приложений, т.е. компоненты распределяются следующим образом:

Трехзвенная архитектура может быть расширена до многозвенной (N-tier, Multi-tier) путем выделения дополнительных серверов, каждый из которых будет представлять собственные сервисы и пользоваться услугами прочих серверов разного уровня.

Двухзвенная архитектура проще, так как все запросы обслуживаются одним сервером, но именно из-за этого она менее надежна и предъявляет повышенные требования к производительности сервера.

Трехзвенная архитектура сложнее, но, благодаря тому, что функции распределены между серверами второго и третьего уровня, эта архитектура предоставляет:

Клиент-серверные технологии

Архитектура клиент-сервер применяется в большом числе сетевых технологий, используемых для доступа к различным сетевым сервисам.

Типы сервисов:

Изначально предоставляли доступ к гипертекстовым документам по протоколу HTTP (Hyper Text Transfer Protocol). Сейчас поддерживают расширенные возможности, в частности, работу с бинарными файлами (изображения, мультимедиа и т.п.).

Предназначены для централизованного решения прикладных задач в некоторой предметной области. Для этого пользователи имеют право запускать серверные программы на исполнение. Использование серверов приложений позволяет снизить требования к конфигурации клиентов и упрощает общее управление сетью.

Серверы баз данных используются для обработки пользовательских запросов на языке SQL. При этом, СУБД находится на сервере, к которому и подключаются клиентские приложения.

Файл-сервер хранит информацию в виде файлов и предоставляет пользователям доступ к ней. Как правило, файл-сервер обеспечивает и определенный уровень защиты от несанкционированного доступа

Во-первых, действует как посредник, помогая пользователям получить информацию из Интернета и, при этом, обеспечивая защиту сети.

Во-вторых, сохраняет часто запрашиваемую информацию в кэш-памяти на локальном диске, быстро доставляя ее пользователям, без повторного обращения к Интернету.

Межсетевые экраны, анализирующие и фильтрующие проходящий сетевой трафик, с целью обеспечения безопасности сети.

Предоставляют услуги по отправке и получению электронных почтовых сообщений.

Эти системы обеспечивают связь с сетью по коммутируемым линиям. Удаленный сотрудник может использовать ресурсы корпоративной ЛВС, подключившись к ней с помощью обычного модема.

Для доступа к тем или иным сетевым сервисам используются клиенты, возможности которых характеризуются понятием «толщины». Оно определяет конфигурацию оборудования и программное обеспечение, имеющиеся у клиента. Рассмотрим возможные граничные значения:

«Тонкий» клиент

Этот термин определяет клиента, вычислительных ресурсов которого достаточно лишь для запуска необходимого сетевого приложения через web-интерфейс. Пользовательский интерфейс такого приложения формируется средствами статического HTML (выполнение JavaScript не предусматривается), вся прикладная логика выполняется на сервере. Для работы тонкого клиента достаточно лишь обеспечить возможность запуска web-браузера, в окне которого и осуществляются все действия. По этой причине web-браузер часто называют «универсальным клиентом».

«Толстый» клиент

Таковым является рабочая станция или персональный компьютер, работающие под управлением собственной дисковой операционной системы и имеющие необходимый набор программного обеспечения. К сетевым серверам «толстые» клиенты обращаются, в основном, за дополнительными услугами (например, доступ к web-серверу или корпоративной базе данных).

Так же под «толстым» клиентом подразумевается и клиентское сетевое приложение, запущенное под управлением локальной ОС. Такое приложение совмещает компонент представления данных (графический пользовательский интерфейс ОС) и прикладной компонент (вычислительные мощности клиентского компьютера).

Прикладная логика «rich»-клиента также реализована на сервере. Данные отправляются в стандартном формате обмена, на основе того же XML (протоколы SOAP, XML-RPC) и интерпретируются клиентом.

Некоторые основные протоколы «rich»-клиентов на базе XML приведены ниже:

Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии ПО.

Сетевой протокол — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Сетевые протоколы:

TCP/IP — набор протоколов передачи данных, получивший название от двух принадлежащих ему протоколов: TCP (англ. Transmission Control Protocol) и IP (англ. Internet Protocol).

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста.

SSL ( Secure Sockets Layer — уровень защищённых cокетов) — криптографический протокол, который подразумевает более безопасную связь.

FTP (File Transfer Protocol) — это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя.

POP3 (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты.

TELNET — это протокол удаленного доступа.

DTN — протокол, предназначенный для сетей дальней космической связи IPN, которые используются NASA.

Всё ПО для работы с протоколом HTTP разделяется на три большие категории:

Источник