3. Понятие и модели архитектуры "клиент-сервер".
Архитектура «клиент-сервер» появилась в конце 80-х годах ХХ века в период децентрализации структур автономных вычислительных систем и разработки распределенных систем обработки данных в виде различных видов вычислительных сетей. Децентрализация архитектуры первых вычислительных систем стала возможной в связи с появлением ПК и мини-ЭВМ, к которым перешла часть функций центральных ЭВМ. При этом компьютеры, предоставляющие те или иные ресурсы в общее пользование всем остальным компьютерам сети, были названы серверами, а компьютеры, запрашивающие для использования общие ресурсы, - клиентами. Соответственно архитектуру таких распределенных вычислительных систем стали называть архитектурой «клиент-сервер».
В зависимости от вида предоставляемого ресурса различают файловый сервер, сервер баз данных (БД), сервер приложений, сервер печати, коммуникационный сервер, Интернет-сервер (WEB-сервер), почтовый сервер и другие виды серверов.
Файловый сервер выполняет функции управления ЛВС, осуществляет коммуникационные связи, хранит файлы, разделяемые в сети, предоставляет доступ к совместно используемому дисковому пространству.
Сервер БД содержит всю или большую часть данных, используемых компьютерами сети, и является одним из основных компонентов сети, так как все запросы к данным выполняются при его непосредственном участии. Помимо управления доступом к базам данных сервер обеспечивает безопасность и синхронизацию обращений к БД. Обеспечение безопасности БД заключается в предоставлении права доступа к БД только авторизованным пользователям. Сервер приложений выполняет одну или несколько прикладных задач, которые запускаются по командам с рабочих станций сети. Принцип работы сервера приложений заключается в выполнении на сервере всех вычислительных операций с использованием процессов получения данных с сервера БД и организации интерфейса с рабочими станциями, на мониторах которых высвечиваются результаты решений, и инициируются очередные шаги для решения задач.
Сервер печати обеспечивает доступ станций сети к общим ресурсам печати. Запросы на печать, поступающие от рабочих станций, разделяются сервером на отдельные задания, ставятся в очередь и выполняются на сетевом принтере.
Коммуникационный сервер организует доступ любых удаленных компьютеров к информационным ресурсам сети, используя модем и телефонные линии связи. Некоторые коммуникационные серверы обеспечивают средства эмуляции терминала для связи с мэйнфреймом или мини-ЭВМ.
Интернет-сервер(WEB-сервер) служит для организации и размещения WEB-страниц и обеспечения WWW-сервиса Интернет.
Почтовый сервер управляет получением и отправкой электронной почты, регистрирует почтовые сообщения, создает и поддерживает работу электронных почтовых ящиков, обеспечивает защиту сети от поступления непрофильных сообщений.
Модели архитектуры «клиент-сервер» различаются распределением компонентов программного обеспечения между серверами и рабочими станциями сети. При этом в качестве программных компонентов выступают:
• программа реализации интерфейса с пользователем для ввода данных, запросов и отображения результатов решения задачи (компонент представления);
• прикладные программы, реализующие функции и задачи предметной области (прикладной компонент);
• программы, обеспечивающие доступ и управление информационными ресурсами сети (менеджер ресурсов).
В настоящее время существуют и используются в практической работе четыре модели архитектуры «клиент-сервер»:
1. В модели «файл-сервер», приведенной на рис. 6.5, на сервере располагаются только данные. Вся обработка данных ведется на компьютере клиента.
Рис. 6.5 Модель «файл-сервер»
2. Модель «доступа к удаленным данным», представленная на рис 6.6, требует размещения на сервере, в дополнение к данным, менеджера информационных ресурсов.
Рис. 6.6 Модель «доступа к удаленным данным»
3. Модель «комплексный сервер», изображенная на рис. 6.7, предполагает выполнение сервером прикладных функций и функций доступа к данным за счет размещения данных, менеджера ресурсов и прикладного компонента на сервере.
Рис. 6.7 Модель «комплексный сервер»
Модель комплексного сервера является наиболее привлекательной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших, увеличивающихся со временем объемов информации.
4. При сложном и объемном прикладном компоненте для него выделяется отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае модель предполагает наличие трехзвенной архитектуры «клиент-сервер». Такая архитектура приведена на рис. 6.8.
Рис. 6.8 Трехзвенная архитектура «клиент-сервер».
При выполнения на каждом компьютере только своих локальных программ исключается миграция программ по сети при обработке серверами запросов со стороны клиентов. Соответственно, проще обеспечить доступ по паролю к необходимым программам, при этом также снижается вероятность появления в системе компьютерных вирусов.
4. Назначение и классификация локальных компьютерных сетей.
I. Классификация компьютерных сетей по размеру является наиболее известной и распространенной. В качестве критерия отнесения сети к определенному виду является размер площади, на которой располагаются входящие в сеть узлы. При этом количество узлов не имеет принципиального значения. В соответствии с этим критерием выделяют следующие виды компьютерных сетей:
1. Локальные компьютерные сети (LAN-сети, lokal-area networks), расположение узлов которых ограничено рамками небольших территорий.
2. Территориально-распределенные компьютерные сети (MAN-сети, metropolitan-area networks). Разновидностью этой категории сетей являются федеральные, региональные, общегородские, районные сети, а также сети корпораций и объединений.
5. Глобальные компьютерные сети (WAN-сети, wide-area networks). Глобальные сети не имеют ограничений по размеру, количеству узлов сети и представляют собой объединение множества других сетей разных видов. Наиболее известной глобальной сетью является Интернет, к глобальным сетям относятся также Sprint, America on Line и другие.
II. По ведомственной принадлежности различают отраслевые компьютерные сети, сети объединений и организаций. В качестве примеров таких сетей выступают компьютерные сети «РАО ЕС», объединения «Сургутнефтегаз», Сберегательного банка России и другие.
III. По методам доступа к среде передачи данных различают сети ARCnet, Ethernet, Token Ring, FDDI.
VI. По методам организации передачи данных в компьютерной сети выделяют сети с разделяемой средой передачи и коммутируемые сети.
В сетях с разделяемой средой передачи таких, как Ethernet, ARCnet, Token Ring, FDDI в каждый момент времени передача данных может вестись только одним узлом. При этом каналы передачи закреплены за определенными узлами. Добавление новых узлов к сетям с разделением среды приводит к уменьшению производительности сети. Способ получения узлом права на передачу данных определяется используемым методом доступа.
В коммутируемых сетях соединения между отдельными узлами устанавливаются по мере необходимости в зависимости от принятого принципа коммутации в сети. Под коммутацией данных понимается их передача, при которой канал передачи может использоваться попеременно для разных узлов сети. Различают сети с коммутацией каналов, пакетов и сообщений.
В сетях с коммутацией каналов передача данных осуществляется через непрерывный физический канал, образованный путем временного соединения отдельных участков сети.
После окончания сеанса обмена все соединения канала разрываются. Приоритетным фактором в работе сетей с коммутацией каналов является минимизация времени на подготовку и подключение каналов.
Сеть с коммутацией пакетов выполняет одновременную передачу нескольких пакетов данных, адресованных одному или разным узлам. Каждый передаваемый по сети пакет содержит адреса получателя, отправителя, порядковый номер в последовательности пакетов, собственно передаваемые данные и информацию для контроля правильности передачи данных. При этом методе возможна параллельная передача пакетов одного сообщения на разных участках сети. Адресная информация позволяет доставить пакет по назначению и восстановить его в исходной последовательности в приемном узле. Передача пакетов по сети происходит по любому доступному маршруту. Метод коммутации пакетов широко используется в Интернет.
В сетях с коммутацией сообщений (метод аналогичный коммутации пакетов) для передачи данных между двумя узлами сети необязательно наличие единого физического канала. Передача данных может осуществляться через отдельные физические участки сети с использованием буферной памяти для промежуточного хранения сообщений между этими участками.
Сети с интеграцией услуг ISDN (Integrated Services Digital Network) в последние годы стали стандартом при передачи речевых, цифровых и видеоданных. Информационные службы ISDN ориентируются на предоставление телесервисных услуг по использованию телефакса, телетекса, видеотекса, а также организации видеоконференций.