Базові серверні архітектури

Базові серверні архітектури

У невеликих організаціях, що використовують кілька комп'ютерів, зв'язок між ними може бути здійснений за допомогою однорангової ЛКМ, у якій всі робочі станції (PC) практично рівноправні. Кожна PC може обслуговувати запити від інших PC і, у свою чергу, направляти їм свої запити; таким чином, будь-яка PC може виконувати функції як клієнта, так і сервера. В сучасних умовах PC є технологічною основою організації автоматизованого робочого місця (АРМ) користувача практично в будь-якій сфері діяльності. При цьому характеристики PC визначають можливості технічного і програмного (системного) забезпечення АРМ. Збільшення числа PC в однорангової ЛКМ знижує її ефективність, і, як наслідок, потрібна зміна топології мережі з введенням принаймні   одного сервера, що здійснює управління роботою мережі в цілому. ЛКМ із виділеним сервером (серверами) реалізує собою двуранговую мережу. Сервер являє собою високопродуктивний комп'ютер, що має сучасний процесор (найчастіше два або більше процесори), швидкодіючі ОЗУ і вінчестер великої ємності (у багатьох випадках RAі- Масив). Функції керування сервером покладають на системного адміністратора. Він організує розміщення даних і ПЗ, реєструє унікальні імена користувачів і їх паролі, задає права доступу до    поділюваних ресурсів, що перебувають на сервері. Сервер може виконувати функції клієнта тільки стосовно   іншого сервера більш високого рівня ієрархії. У ЛКМ із виділеним сервером забезпечується більш висока ефективність роботи мережі, практично знімаються обмеження щодо числа PC, реалізуються можливості проведення ефективної політики інформаційної безпеки, однак при цьому вартість мережі в цілому збільшується.

У багатьох компаніях з великим числом комп'ютерів у складі ЛКМ одночасно використовуються кілька спеціалізованих серверів: файловий сервер, сервер баз даних, поштовий сервер, сервер безпеки та ін.

На сервері баз даних розміщаються необхідні для роботи БД (наприклад, бази інформаційно-довідкової системи "Консультант Плюс", основні бази автоматизованої банківської системи та ін.). При необхідності вміст БД може модифікуватися з боку різних PC, з них користувачі мають можливість відбирати вимагаємі дані.

Поштовий сервер забезпечує зберігання одержуваних і відправляємих повідомлень, що дозволяє в зручний для користувача час відправити через нього власне повідомлення або прочитати прийняте.

Сервер безпеки реалізує основні операції проведеної політики інформаційної безпеки з активним використанням криптографічних засобів.

Будь-яка комп'ютерна мережа (КС) у цілому може бути представлена у вигляді двох взаємодіючих складових: комутаційної системи й сукупності абонентів (включаючи їх устаткування: PC, сервери й ін.). Абоненти мережі можуть як надавати мережні послуги, так і споживати їх. Зміна масштабів КС приводить до зміни складності її обох складових. Типовим стандартом швидкості передачі даних у ЛКМ у цей час є рівень в 100 Мбіт/с, рідше підтримуються швидкості 10 Мбіт/с і 1 Гбіт/с. У ЛКМ для з'єднання пристроїв між собою звичайно використовують кручену пару, рідше коаксіальний і оптоволоконний кабель, іноді радіо- і інфрачервоний канал.

Основним призначенням комутаційної системи є формування транспортного середовища для зв'язку абонентів один з одним. Для передачі великого трафика на значну відстань широке застосування знаходять супутникові, радіорелейні, кабельні і оптоволоконні канали зв'язку.

Трафик - обсяг переданих даних за певний період часу. У цілому телекомунікаційна система може бути представлена у вигляді сукупності об'єднаних за допомогою спеціалізованого комунікаційного устаткування каналів зв'язку. Її властивості оцінюють швидкістю передачі даних по каналу зв'язку (біт/с); пропускною здатністю каналу зв'язку (кількістю переданих символів за секунду); вірогідністю передачі даних (кількістю помилок на один переданий символ); надійністю (середнім часом безвідмовної роботи в годинах).

Об'єднання КС різного масштабу дозволяє створювати ієрархічні мережні структури, що забезпечують доступ до багатьох територіально розподілених інформаційних і обчислювальних ресурсів. Кожна з окремих мереж може мати власну внутрішню організацію комутаційної системи і специфічні особливості керування доступом до її ресурсів. Основним призначенням пристроїв сполучення є узгодження форми подання повідомлення при його передачі з однієї мережі в іншу відповідно до  прийнятого в них стандартами.

У глобальних мережах і в локальних мережах зі складною структурою напрямок пакетів (повідомлень) по конкретних каналах зв'язку оптимізується за допомогою маршрутизаторів. Для зв'язку мереж між собою використовують мости і шлюзи.

Міст - пристрій, що забезпечує обмін даними між мережами з однаковими методами передачі даних.  Шлюз - пристрій, що реалізує обмін даними між мережами з різними протоколами взаємодії; шлюз забезпечує узгодження протоколів і реалізує підключення ЛКМ до глобальної мережі.

ЛКМ структурних підрозділів компаній є базою побудови єдиної корпоративної КС, що служить основою автоматизованої системи управління компанією, що забезпечує організацію єдиного інформаційного простору. Значний ріст числа корпоративних мереж пояснюється властивими їм можливостями спільного використання розподілених мережних ресурсів, реалізацією режиму вилученого доступу, підтримкою сформованої традиційної технології роботи користувачів. Як правило, корпоративні мережі використовують у своїй основі технологію мережі Інтернет (протоколи TCP/ІP, систему адресації ресурсів, гіпертекст), і, відповідно, їх називають інтранет-мережами. Сімейство протоколів TCP/ІP (Transmіssіon Control Protocol - протокол керування передачею даних, Іnternet Protocol - межмережевий протокол) забезпечує взаємодію між комп'ютерами різних архитектур, що працюють під керуванням різних операційних систем. Для розгортання Інтранет- мереж необхідна наявність уніфікованих апаратних і програмних засобів, що підтримують технологію мережі Інтернет.

Загальна технологія виконання програм припускає до початку виконання програми її розміщення у швидкодіючій оперативній пам'яті комп'ютера. Тому, де б не перебували оброблювані дані і обробляюча програма, вони повинні "зустрітися" у процесорі виконання програм реалізації рішення задач для формування відповідей на запити користувачів. Технології файл-сервер і клієнта-сервер по-різному вирішують питання організації процесу обробки даних. Технологія файл-сервер (рис. 3.1) завдяки мережним можливостям дозволяє виконувати обробку даних на PC, при розташуванні даних (файлів) на файловому сервері (інший PC). В процесі виконання програми підмети обробки, що надані в потрібній послідовності скачиваються з сервера, при необхідності оброблені дані передаються (вертаються) на сервер для збереження. Таким чином, для технології файл- сервер характерним є інтенсивний трафик, що пред'являє тверді вимоги до пропускної  здатності каналу.

Рис. 3.1 - Модель технології файл-сервер

Основними функціями файл-сервера є: зберігання і архівування даних, забезпечення одночасного доступу багатьох користувачів до даних зі збереженням їх цілісності, передача даних. У загальному випадку на файл- сервері крім спільно використовуваних файлів з даними можуть перебувати і програми, що запускаються з різних PC. Однак технологія файл-сервер не орієнтована на виконання основного обсягу операцій обробки даних безпосередньо на сервері. На такій технології працюють СУБД старого покоління - Clіpper, FoxPro і ін. При цьому вся бізнес- логіка реалізується за допомогою встановленого на PC прикладного ПЗ.

Більш продуктивна технологія клієнт-сервер припускає розміщення обробних програм на сервері разом з оброблюваними даними. При необхідності обробки даних клієнт (як  клієнт можна розглядати АРМ, виконувану програму або працюючого користувача) звертається до сервера за наданням певного ресурсу, зокрема  для вибірки відповідно до  заданої умови відбору даних з БД, що знаходиться на сервері. Виконавши необхідну обробку, програма відправляє результати обробки клієнтові (рис. 3.2). Оскільки результати обробки за об’ємом набагато менші, ніж об’єм оброблюваних даних, то має місце значне зниження мережного трафика в порівнянні з технологією файл-сервер; крім того, значно знижуються вимоги до ресурсів PC.

Технологія клієнт- сервер реалізується при роботі із сучасними СУБД - Oracle, DB2, Mіcrosoft SQL Server і ін. При цьому на клієнтському місці (у складі АРМ) повинне перебувати спеціалізоване ПЗ, призначене для здійснення взаємодії із СУБД, включаючи формування користувальницьких запитів, відображення отриманих результатів та ін. Робота з деякими СУБД, наприклад Oracle, припускає установку на PC фірмового ПЗ-клієнта Oracle, що реалізує протоколи зв'язку з Oracle, що знаходиться на сервері СУБД. На сервері крім СУБД функціонує ОС (як правило, ОС із сімейств Unіx або Wіndows), причому СУБД у максимальному ступені використовує реалізовані в ОС можливості управління файлами, забезпечення безпеки даних та ін.

При реалізації технології клієнт-сервер, як правило, основна частина обробки даних здійснюється безпосередньо на АРМ. Деякі СУБД, наприклад Oracle, дозволяють реалізувати ту або іншу частину рішення аналітичних задач засобами СУБД.

Рис. 3.2  -  Модель технології клієнт- сервер (двохланкова система)

В останні роки проявляється тенденція зближення двох концептуальних напрямків у розвитку систем обробки даних. Один з них представлений централізованими структурами на базі мейнфреймів, інший - розподіленими системами. У системі класифікації комп'ютерів мейнфрейми займають місце між суперкомп’терами і персональними комп'ютерами. Маючи більші обчислювальні ресурси, мейнфрейми забезпечують реалізацію централізованих систем обробки даних, що забезпечують паралельне рішення задач багатьох клієнтів (користувачів) у реальному часі; мейнфрейми широко використовуються у вузлах комутації мережі Інтернет. У розподілених системах основним засобом обробки даних є ПК. Серед нових рішень виділяються системи із серверами додатків, що реалізують триланкову архітектуру клієнт-сервер (трирангова мережа). Основним пристроєм триланкової системи є сервер додатків. Під додатком розуміється пакет прикладних програм (програма), орієнтований на обробку даних, рішення функціональних задач у конкретній предметній області, легко встановлюємий на різні комп'ютери (рис. 3.3). Такий пакет реалізує потрібне число спеціалізованих додатків, кожен з яких може бути запущений з будь-якого клієнтського місця (з урахуванням прав доступу). Додатки в процесі їх виконання взаємодіють із сервером БД, при цьому, як правило, взаємодія сервера додатків із сервером БД здійснюється в пакетному режимі роботи. Таким чином, клієнт повністю позбавлений безпосереднього доступу до оброблюваних даних, оскільки між ним і БД перебуває виконуємий додаток. У великих корпоративних ІС додатки можуть бути розподілені по різних серверах додатків. Подібне рішення з технічної точки зору є більше складним у порівнянні із дволаковими системами, тому вони одержали назву триланкових систем. Такі системи мають більшу гнучкість і підвищену безпеку, оскільки всі можливості клієнта при роботі з даними, що зберігаються на сервері БД, визначаються (обмежуються) припустимими операціями конкретного додатка, при цьому внутрішні особливості виконання додатка і характер його взаємодії із БД повністю сховані від клієнта.

Рис. 3.3 - Модель технології клієнт-сервер (триланкова система) із сервером додатків

Базовані на триланкових клієнт-серверних архітектурах, технології відтворяють свого роду віртуальні мейнфрейми, що припускають взаємодію з користувачами за допомогою простих терміналів, обумовлених терміном "тонкий" клієнт. "Тонкий" клієнт - клієнтський пристрій (АРМ користувача), де основна частина операцій обробки даних передана для виконання на сервер. Відповідно під терміном "товстий" клієнт розуміють клієнта, що не ставиться до категорії "тонких" клієнтів, тобто клієнтський пристрій, що забезпечує виконання основної частини операцій по обробці даних засобами самого клієнтського пристрою. Дотепер при реалізації АРМ різної предметної спрямованості клієнтські пристрої переважно виконуються у вигляді "товстого" клієнта (на базі сучасного ПК із надлишковими обчислювальними ресурсами).

Сучасна тенденція повернення до "тонкого" клієнта є прямим рішенням проблеми складності, породженою архітектурою клієнт-сервер, що консолідує ресурси в одному місці. Найбільше широко "тонкий" клієнт ("тонкий" Web-Клієнт) використовується при роботі в мережі Інтернет.Web- Технології забезпечують користувачам зручний однаковий доступ до даних з будь-яких комп'ютерів, усувають залежність від апаратно-операційної платформи клієнта, забезпечують можливість застосування типових рішень (браузерів, протоколів і ін.), реалізують корисні для аналітичних додатків можливості (перегляд не повністю завантажених сторінок, асинхронну обробку, стиск і кодування даних і ін.), знижують загальну вартість рішень та ін. Робота користувача здійснюється, як правило, через браузер Іnternet Explorer, що реалізує типовий Web- Інтерфейс із широкими можливостями навігації по інформаційних ресурсах мережі на основі наявних на Web-Сторінках гіперпосилань.