Учебное пособие по теме "Архитектура клиент-сервер"

Тема №2. 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:

-       хранения;

-       обработки;

-       предложения информации.

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.

Преимущества системы:

-       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;

-       гибкость системы.

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;

-       гибкая система;

-       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.

Процесс исполнения клиент-сервер

Подсистема клиент/сервер времени выполнения (англ. Client/Server Runtime Subsystem, CSRSS) или csrss.exe, входит в состав операционной системы Microsoft Windows NT, и представляет собой часть пользовательского режима подсистемы Win32. Включена в состав Windows 2000, Windows XP, Windows 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7, Windows 8 (8.1) и Windows 10. Поскольку большинство операций подсистемы Win32 были перенесены в режим ядра, а конкретнее в драйверы режима ядра, в Windows NT 4 и выше CSRSS в основном отвечает за обработку консоли в Win32 и графический интерфейс выключения ОС. Подсистема имеет решающее значение для функционирования ОС; поэтому завершение этого процесса приведёт к отказу системы. При нормальных условиях CSRSS не может быть завершена применением команды Taskkill или с помощью диспетчера задач Windows, хотя это возможно с Windows Vista, если диспетчер задач запускается в режиме администратора. Начиная с Windows 7, диспетчер задач сообщит пользователю, что завершение процесса приведёт к отказу системы, и покажет запрос, хочет ли пользователь продолжить.

Завершение csrss.exe ведёт к BSOD и аварийной перезагрузке Windows. Исполняемый файл csrss.exe хранится в папке %SYSTEMROOT%\system32.

Преимущества и недостатки архитектуры клиент-сервер

Преимуществом модели взаимодействия клиент-сервер является то, что программный код клиентского приложения и серверного разделен. Если мы говорим про локальные компьютерные сети, то к преимуществам архитектуры клиент-сервер можно отнести пониженные требования к машинам клиентов, так как большая часть вычислительных операций будет производиться на сервере, а также архитектура клиент-сервер довольно гибкая и позволяет администратору сделать локальную сеть более защищенной.

К недостаткам модели взаимодействия клиент-сервер можно отнести то, что стоимость серверного оборудования значительно выше клиентского. Сервер должен обслуживать специально обученный и подготовленный человек. Если в локальной сети ложится сервер, то и клиенты не смогут работать (в качестве частного случая можно привести пример: мощности сервера не всегда хватает, чтобы удовлетворит запросы клиентов, если вы хоть раз работали с биллинговыми системами, то понимаете о чем я: время ожидания ответа от сервера может быть очень большим).

Обратите  внимание на том, что архитектура клиент-сервер не делит машины на только клиент или только сервер, а скорее позволяет распределить нагрузку и разделить функционал между клиентской частью и серверной.