Курсовая работа: Технология «клиент-сервер» (Сферы применения распределенных систем)

Разбиение на подзадачи требует аккуратности и зависит от специфики приложения. Например, в системах управления базами данных выделяют три функциональных слоя:

• пользовательский интерфейс;
• слой обработки данных;
• слой хранения данных.

Эти слои могут быть разнесены по разным узлам, что порождает множество вариантов реализации. При этом могут возникать «тонкие» и «толстые» в зависимости от объема функционирующего программного обеспечения клиенты и серверы (рисунок 15).

Рисунок 16 – Архитектура «клиент-сервер»

В тех случаях, когда серверы, в свою очередь, выступают в роли клиентов, возникают так называемые многозвенные архитектуры, где цепочка вовлеченных в обработку транзакции серверов располагается на разных узлах. Подобная организация распределенной обработки носит название вертикального распределения. Альтернативный способ организации, когда клиент и сервер содержат физически разделенные части одного модуля, носит название горизонтального распределения.

Для работы пользователей сети необходимы:

• Программа-клиент, установленная на компьютере пользователя, которая может осуществлять сетевой запрос.
• Программа-сервер, установленная, на компьютере, где расположен информационный объект, которая может осуществлять по запросу поиск и пересылку объекта
• Протоколы (правила) взаимодействия между этими программами.

Функции, выполняемые в среде «клиент-сервер», представлены на рисунке 17.

Рисунок 17 – Функции, выполняемые в среде «клиент-сервер»

«Толстый клиент»:

на сервере реализованы главным образом функции доступа к базам данных, а основные прикладные вычисления выполняются на стороне клиента (рисунок 18).

Рисунок 18 – «Толстый клиент»

«Тонкий клиент»:

на сервере выполняется основная часть прикладной обработки данных, а на клиентские рабочие станции передаются уже результаты обработки данных для просмотра и анализа пользователем с возможностью их последующей обработки (в минимальном объеме) – рисунок 19.

Рисунок 19 – «Тонкий клиент»

2.4 Модели архитектуры «клиент-сервер»

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 данных и т.д.).

Поэтому в любом приложении выделяются следующие компоненты:

• компонент представления данных;
• прикладной компонент;
• компонент управления ресурсом.

На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры «клиент-сервер»:

• модель доступа к удаленным данным;
• модель сервера управления данными;
• модель комплексного сервера;
• трехзвенная архитектура «клиент – сервер».

Модель доступа к удаленным данным, при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:

• невысокая производительность, так как вся информация обрабатывается на рабочих станциях;
• снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.

При использовании модели сервера управления данными кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (например, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (например, SQL в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети менеджеру ресурсов (например, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных.

Наиболее существенные особенности данной модели:

• уменьшение объемов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;
• унификация и широкий выбор средств создания приложений;
• отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.

Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объемов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.

Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером.

Преимущества модели комплексного сервера:

• высокая производительность;
• централизованное администрирование;
• экономия ресурсов сети.

Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объемов информации.

Архитектура «клиент-сервер», при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.

При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него может быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трехзвенной архитектуре «клиент-сервер».

Первое звено – компьютер-клиент, второе – сервер приложений, третье – сервер управления данными (рисунок 16).

Рисунок 20 – Трехзвенная архитектура «клиент-серсер»

В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуг.

В настоящее время наиболее перспективной является архитектура «клиент-сервер», основанная на Web-технологии. Обмен информацией по Web-технологи не отличается от информационного обмена, реализуемого по принципу «клиент-сервер», когда программа-сервер осуществляет обработку запросов, поступающих от программы-клиента.

В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-броузер), функционирующей на рабочей станции. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:

• другую часть Web-документа;
• другой Web-документ или документ другого формата (например, документ Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;
• мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);
• программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;
• любой другой сервис – электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.

Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение.

Таким образом, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.

Архитектура интернет-приложений представлена на рисунке 20.

Рисунок 21 – Архитектура интернет-приложений

По результатам изучения технологии «клиент-сервер» можно выделить следующие преимущества и недостатки этой технологии.

К преимуществам относят следующие особенности:

• большая часть работы выполняется мощным сервером при минимальной нагрузке на клиента;
• хранение основной части данных на сервере;
• кроссплатформенность, независимость от используемой ОС.

Среди недостатков отмечают:

• зависимость системы от состояния сервера;
• высокую стоимость серверной части и ее обслуживания;
• высокую нагрузку на серверное оборудование и канал связи до него.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный человек в большинстве вопросов и задач, касающихся обработки информации, полагается на компьютерную технику. При этом непосредственно помимо компьютера используются и другие виды микропроцессорных устройств - принтеры, сканеры, сетевые устройства, мобильные телефоны и т.п. Активно развивается мир вещей, подключенных к глобальной вычислительной сети – Интернет вещей.

Такое положение дел привело к появлению, формированию и развитию распределенных информационных систем, в которых функции обработки и хранения информации распределены между разными устройствами и узлами, объединенными в вычислительную сеть.

Одной из самых распределенных технологий реализации распределенных информационных систем является технология «клиент-сервер». Эта технология предусматривает, что задача сервера (в роли которого может выступать отдельный узел сети, сетевое устройства или приложение) – обработка и выполнение запросов, поступающих от клиентов. На сервере чаще всего информация обрабатывается и хранится, клиенту передаются лишь необходимые в рамках запроса данные.

Клиент, в свою очередь, предназначен для организации запросов к серверу и манипуляции полученной от сервера информацией.

В рамках технологии «клиент-сервер» различают «толстых» и «тонких» клиентов, различающихся функциональной нагруженностью клиента.

В процессе выполнения курсовой работы изучены особенности распределенных информационных систем, технология и архитектура «клиент-сервер», рассмотрены сферы ее применения.

Цель курсовой работы реализована, задачи выполнены.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев Г.В. Компьютерные технологии при проектировании и эксплуатации технологического оборудования. - СПб.: ГИОРД, 2016. - 256 c.
2. Белый Ю.А. Электронные микрокалькуляторы и техника вычислений. - М.: Знание, 2016. - 271 c.
3. Борисов, В.В. Компьютерная поддержка сложных организационно-технических систем / В.В. Борисов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2019. - 200 c.
4. Брэгг Р. Безопасность сетей: полное руководство. – М.: Эком, 2017. - 348 c.
5. Варфоломеев В.И. Программные средства офисного назначения. Практикум. – М.: МГУК, 2015. – 178 с.
6. Васильков Ю.В. Компьютерные технологии вычислений в математическом планировании. - М.: Финансы и статистика, 2015. - 256 c.
7. Васкевич Д. «Стратегии клиент-сервер» / Д. Васкевич – К.: Диалектика, 2016. – 384с.
8. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник. - М.: КноРус, 2018. - 800 c.
9. Калашников В.И. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник для студ. учреждений высш. проф. обр. - М.: ИЦ Академия, 2015. - 368 c.
10. Кузин А.В. Микропроцессорная техника. - М.: ИЦ Академия, 2017. - 304 c.
11. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. - М.: Олма-пресс, 2016. – 549 с.
12. Лодыженский Г.М. «Разработка систем клиент-сервер» / Г.М. Лодыженский – М.: Открытые системы, 2015. – 103c.
13. Мельников П.П. Компьютерные технологии в экономике. - М.: КноРус, 2017. - 224 c.
14. Могилев А.В. Информатика: Учебное пособие для вузов. - М.: ИД Академия, 2015. – 347 с.
15. Мюллер С. Ремонт и модернизация ПК. – СПб.: БХВ Петербург, 2015. – 611 с.
16. Новиков, Ю.В. Основы микропроцессорной техники. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. - 357 c.
17. Онокой Л.С. Компьютерные технологии в науке и образовании: Учебное пособие. - М.: ИД Форум, ИНФРА-М, 2015. - 224 c.
18. Пономарев Г.В. Понятный самоучитель. Как выбрать компьютер. - СПб: Питер, 2016. - 112 c.
19. Пресс Б. Ремонт и модернизация ПК. Библия пользователя. – СПб.: БХВ Петербург, 2015. – 427 с.
20. Рудометов Е.А. Электроника и шпионские страсти - 3: Электронные устройства двойного применения. - СПб: Пергамент, 2015. - 251 c.
21. Современные информационные технологии в управлении экономической деятельностью. Теория и практика: учеб. пособие / Б. Е. Одинцов, А. Н. Романов, С. М. Догучаева. ИНФРА-М, 2017. – 372 с.
22. Тузовский, А. Ф. Проектирование и разработка web-приложений: учебное пособие для академического бакалавриата / А. Ф. Тузовский. – М.: Издательство Юрайт, 2018. — 218 с.
23. Шварц М.А. Сети и ЭВМ. Анализ и проектирование. – М.: Радио и связь, 2016. - 336 c.
24. Шустов М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. - СПб.: Накка и техника, 2017. - 352 c.
25. Юрчук С.Ю. Компьютерное моделирование нанотехнологий, наноматериалов и наноструктур: моделирование наносистем методами молекулярной динамики. - М.: МИСиС, 2015. - 47 c.