Клиент/серверные системы: клиенты, серверы, клиентские приложения, серверы баз данных.

Клиент-сервер (англ. Client-server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению. В зависимости от того, как распределены логические компоненты приложения между клиентами и серверами, различают четыре модели архитектуры клиент-сервер:

-модель"файл-сервер";

-модель"сервер/БД";

-модель"сервер/транзакций";

- модель "сервер приложений".

В информационных технологиях клиент — это аппаратный или программный компонент вычислительной системы, посылающий запросы серверу. Программа, являющаяся клиентом, взаимодействует с сервером, используя определенный протокол. Она может запрашивать с сервера какие-либо данные, манипулировать данными непосредственно на сервере, запускать на сервере новые процессы и т. п. Полученные от сервера данные клиентская программа может предоставлять пользователю или использовать как-либо иначе, в зависимости от назначения программы. Программа-клиент и программа-сервер могут работать как на одном и том же компьютере, так и на разных. Во втором случае для обмена информацией между ними используется сетевое соединение.

Тем не менее, не всегда под клиентом подразумевается компьютер со слабыми вычислительными ресурсами. Чаще всего понятия «клиент» и «сервер» описывают распределение ролей при выполнении конкретной задачи, а не вычислительные мощности. На одном и том же компьютере могут одновременно работать программы, выполняющие как клиентские, так и серверные функции.

 

Функции клиентского приложения и сервера баз данных при обработке запросов. Преимущества клиент/серверной обработки.

Сервер — в информационных технологиях — программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные (обслуживающие) функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам или услугам.

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 даных и т.д.)

Поэтому, в любом приложении выделяются следующие компоненты:

компонент представления данных

прикладной компонент

компонент управления ресурсом

Связь между компонентами осуществляется по определенным правилам, которые называют "протокол взаимодействия".

Основной принцип технологии "клиент—сервер" применительно к технологии баз данных заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на 5 групп, имеющих различную природу:

- функции ввода и отображения данных (Presentation Logic);

- прикладные функции, определяющие основные алгоритмы решения задач приложения (Business Logic);

- функции обработки данных внутри приложения (Database Logic);

- функции управления информационными ресурсами (Database Manager System);

- служебные функции, играющие роль связок между функциями первых четырех групп.

Характеристики серверов баз данных.

Современные серверные СУБД:

- существуют в нескольких версиях для различных платформ, как правило, для различных коммерческих версий UNIX – Solaris, HP/UX. Многие производители также выпускают версии своих серверов баз данных для Windows NT Workstation Windows 95/98, а также версии для Linux;

- в большинстве случаев поставляются с удобными административными утилитами;

- осуществляют резервное копирование и архивацию данных и журналов транзакций;

- поддерживают несколько сценариев репликаций;

- позволяют осуществлять параллельную обработку данных в многопроцессорных системах. Серверы, допускающие параллельную обработку, разрешают нескольким процессорам обращаться к одной БД, что обеспечивает высокую скорость обработки транзакций;

- поддерживают создание хранилищ данных и OLAP. Хранилище данных – это совокупность данных, полученных прямо или косвенно их информационных систем, которые содержат текущую и деловую информацию, а также из некоторых внешних источников.

- выполняют распределенные запросы и транзакции;

- дают возможность использовать различные средства проектирования схем данных – универсальные или ориентированные на конкретную СУБД;

- имеют средства разработки клиентских приложений и генераторы отчетов;

- поддерживают публикацию баз данных в Интернет;

- обладают широкими возможностями управления пользовательскими привилегиями и правами доступа к различным объектам БД.

К современным серверам баз данных относятся Oracle 9 (Oracle), MS SQL Server 2000 (MS), Informix (Informix), Sybase (Sybase), Db2 (IBM). Краткий обзор серверных СУБД приведен в пособии [2].

Механизмы доступа к данным базы на сервере.

Все серверные СУБД имеют клиентскую часть, которая обращается к БД посредством СУБД. Между клиентским приложением и СУБД не существует прямой связи и дополнительно встраиваются программные модули, позволяющие клиентскому приложению получать доступ к БД, создаваемым с помощью разных СУБД. Такие модули называются механизмами доступа к данным.

Существует два основных способа доступа к данным из клиентских приложений: использование прикладного интерфейса и использование универсального программного интерфейса.

Прикладной программный интерфейс (API – Application Programming Interface) представляет собой набор функций, вызываемых из клиентского приложения. Он может работать только с СУБД данного производителя и при ее замене придется переписывать значительную часть кода клиентского приложения. Прикладной программный интерфейс различен для разных СУБД.

Универсальный механизм доступа к данным обеспечивает возможность использования одного и того же интерфейса для доступа к разным типам СУБД. Обычно он реализован в виде специальных дополнительных модулей, называемых драйверами.

Наиболее распространенным программным интерфейсом, обеспечивающим доступ к данным конкретной базы данных является ODBC (Open Database Connectivity) фирмы Microsoft. В рамках ODBC программное приложение непосредственно взаимодействует с диспетчером драйвером, посылая ему ODBC-вызовы. Диспетчер драйверов отвечает за динамическую загрузку нужного ODBC-драйвера, через который обращается с серверу баз данных. ODBC-драйвер выполняет все вызовы ODBC-функций и «переводит» их на язык источника данных. СУБД хранит и выводит данные в ответ на запросы со стороны ODBC-драйвера.

Задание ODBC-источникаданных является действием, которое осуществляется средствами операционной системы, управляющей компьютером.В операционной системе Windows в Панели управления предусмотрен пункт Исочники данных ODBC (32 разр) из которого вызывается Администратор источников данных ODBC. С его помощью могут быть заданы:

- пользовательский DSN – источник данных, доступный только текущему пользователю на текущем компьютере;

- файловый DSN – источник данных, которые могут применять совместно различные пользователи, у которых установлены одинаковые ODBC-драйверы;

- системный DSN – источник данных, доступный всем пользователям и службам текущего компьютера.

Понятие и архитектура распределенных баз данных (РаБД). Гомогенные и гетерогенные РаБД. Стратегии распределения данных в РаБД.

Распределенная БД (РаБД) – набор логически связанных между собой разделяемых данных и их описаний, которые физически распределены по нескольким компьютерам (узлам) в некоторой компьютерной сети.

Каждая таблица в РАБД может быть разделена на некоторое количество частей, называемых фрагментами. Фрагменты могут быть горизонтальными, вертикальными и смешанными. Горизонтальные фрагменты представляют собой подмножества строк, а вертикальные – подмножества столбцов. Фрагменты распределяются на одном или нескольких узлах.

РаБД можно классифицировать на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенной РаБД управляет один и тот же тип СУБД. Гетерогенной РаБД управляют различные типы СУБД, использующие разные модели данных – реляционные, сетевые, иерархические или объектно-ориентированные СУБД.

Гомогенные РаБД значительно проще проектировать и сопровождать. Кроме того, подобный подход позволяет поэтапно наращивать размеры РаБД, последовательно добавляя новые узлы к уже существующей РаБД. Гетерогенные РаБД обычно возникают в тех случаях, когда независимые узлы, управляемые своей собственной СУБД, интегрируются во вновь создаваемую РаБД.

Распределенные СУБД (РаСУБД). Двенадцать правил К. Дейта. Преимущества и недостатки РаСУБД.

Работу с РаБД обеспечивают распределенные СУБД. Распределенная СУБД (РаСУБД) – комплекс программ, предназначенный для управления распределенной БД и позволяющий сделать распределенность информации «прозрачной» для конечного пользователя. Из определения РаСУБД следует, что для конечного пользователя должен быть полностью скрыт тот факт, что распределенная БД состоит из нескольких фрагментов, которые могут размещаться на нескольких компьютерах, расположенных в сети и к ней возможен параллельный доступ нескольких пользователей. Назначение обеспечения «прозрачности» состоит в том, чтобы распределенная система внешне вела себя точно так же, как и централизованная. Такое распределение данных позволяет, например, хранить в узле сети те данные, которые наиболее часто используются в этом узле. Такой подход облегчает и ускоряет работу с этими данными и оставляет возможность работать с остальными данными БД, хотя для доступа к ним требуется потратить некоторое время на передачу данных по сети.

Основная задача РаСУБД состоит в обеспечении средств интеграции локальных баз данных, располагающихся в некоторых узлах компьютерной сети, с тем, чтобы пользователь, работающий в любом узле сети, имел доступ ко всем этим БД как к единой БД. Другими словами, для клиентских приложений РаБД представляется не набором баз, а единым целым.

К. Дейтом были сформулированы 12 правил (1987) для типичной РаБД. Основой этих правил является то, что РАБД должна восприниматься пользователем точно так же, как и привычная централизованная БД.

1. Локальная автономность. В данном контексте автономность означает следующее:

· локальные данные принадлежат локальным владельцам и сопровождаются локально;

· все локальные процессы остаются чисто локальными;

· все процессы на заданном узле контролируются только этим узлом.

2. Отсутствие опоры на центральный узел. В системе не должно быть ни одного узла, без которого система не сможет функционировать, т.е. никакой конкретный сервис (управление транзакциями, оптимизация запросов и др.) не должен возлагаться на какой-либо специально выделенный центральный узел.

3. Непрерывное функционирование. В идеале в системе не должна возникать потребность в плановом останове ее функционирования.

4. Независимость от расположения. Пользователь должен получать доступ к базе данных с любого узла, причем получать доступ к любым данным, независимо от того, где они физически сохраняются.

5. Независимость от фрагментации. Пользователь должен получать доступ к данным независимо от способа их фрагментации.

6. Независимость от репликации. Пользователь не должен нуждаться в сведениях о наличии репликации данных, т.е. пользователь не будет иметь средств для получения прямого доступа к конкретной копии элемента данных, а также не должен заботиться об обновлении уже имеющейся копии.

7. Обработка распределенных запросов. Система должна поддерживать обработку запросов, ссылающиеся на данные, расположенные более чем на одном узле.

8. Обработка распределенных транзакций. Система должна поддерживать выполнение транзакций.

9. Независимость от типа оборудования. Система должна быть способна функционировать на оборудовании с различными вычислительными платформами.

10. Независимость от сетевой архитектуры. Система должна быть способна функционировать в сетях с различной архитектурой.

11. Независимость от операционной системы. Система должна быть способна функционировать под управлением различных операционных систем.

12. Независимость от типа СУБД.