Базовые серверные архитектуры

В небольших организациях, использующих несколько компью­теров, связь между ними может быть осуществлена посредством од­норанговой JIKC, в которой все рабочие станции (PC) практически равноправны. Каждая PC может обслуживать запросы от других PC и, в свою очередь, направлять им свои запросы; таким образом, любая PC может выполнять функции как клиента, так и сервера. В современных условиях PC является технологической основой орга­низации автоматизированного рабочего места (АРМ) пользователя практически в любой сфере деятельности (см. п. 4.2). При этом харак­теристики PC определяют возможности технического и программного (системного) обеспечения АРМ. Увеличение числа PC в одноранговой JIKC снижает ее эффективность, и, как следствие, требуется изме­нение топологии сети с вводом по крайней мере одного сервера, осуществляющего управление работой сети в целом. JIKC с выде­ленным сервером (серверами) реализует собой двуранговую сеть. Сервер представляет собой высокопроизводительный компьютер, имеющий современный процессор (зачастую два или более процес­соров), быстродействующие ОЗУ и винчестер большой емкости (во многих случаях RAID-массив). Функции управления сервером воз­лагаются на системного администратора; он организует размещение данных и ПО, регистрирует уникальные имена пользователей и их пароли, задает права доступа к находящимся на сервере разделяе­мым ресурсам. Сервер может выполнять функции клиента только по отношению к другому серверу более высокого уровня иерархии. В JIKC с выделенным сервером обеспечивается более высокая эф­фективность работы сети, практически снимается ограничение по числу PC, реализуются возможности проведения эффективной по­литики информационной безопасности, однако при этом стоимость сети в целом увеличивается.

Во многих компаниях с большим числом компьютеров в составе JIKC одновременно используются несколько специализированных серверов: файловый сервер, сервер баз данных, почтовый сервер, сервер безопасности и др.

На сервере баз данных размещаются необходимые для работы БД (например, базы информационно-справочной системы «Консуль- тантПлюс», основные базы автоматизированной банковской системы и др.). При необходимости содержимое БД может модифицироваться со стороны различных PC, с них же пользователи имеют возмож­ность отбирать требующиеся данные.

Почтовый сервер обеспечивает хранение получаемых и отправ­ляемых сообщений, что позволяет в удобное для пользователя время отправить через него собственное сообщение или прочитать принятое.

Сервер безопасности реализует основные операции проводимой политики информационной безопасности с активным использова­нием криптографических средств.

Любая компьютерная сеть (КС) в целом может быть представ­лена в виде двух взаимодействующих составляющих: коммутацион­ной системы и совокупности абонентов (включая их оборудование: PC, серверы и др.). Абоненты сети могут как предоставлять сетевые услуги, так и потреблять их. Изменение масштабов КС приводит к изменению сложности ее обеих составляющих. Типовым стандартом скорости передачи данных в Л КС в настоящее время является уровень в 100 Мбит/с, реже поддерживаются скорости 10 Мбит/с и 1 Гбит/с. В ЛКС для соединения устройств между собой обычно используют витую пару, реже коаксиальный и оптоволоконный ка­бель, иногда радиоканал и инфракрасный канал.

Основным назначением коммутационной системы является фор­мирование транспортной среды для связи абонентов друг с другом. Для передачи большого трафика на значительные расстояния ши­рокое применение находят спутниковые, радиорелейные, кабельные и оптоволоконные каналы связи. Трафик — объем передаваемых данных за определенный период времени. В целом телекоммуника­ционная система может быть представлена в виде совокупности объединенных с помощью специализированного коммуникацион­ного оборудования каналов связи. Ее свойства оценивают скоростью передачи данных по каналу связи (бит/с); пропускной способностью канала связи (количеством передаваемых символов за секунду); дос­товерностью передачи данных (количеством ошибок на один пере­данный символ); надежностью (средним временем безотказной ра­боты в часах).

Объединение КС различного масштаба позволяет создавать ие­рархические сетевые структуры, обеспечивающие доступ к множеству территориально распределенных информационных и вычислитель­ных ресурсов. Каждая из отдельных сетей может иметь собственную внутреннюю организацию коммутационной системы и специфиче­ские особенности управления доступом к ее ресурсам. Основным назначением устройств сопряжения является согласование формы представления сообщения при его передаче из одной сети в другую, в соответствии с принятыми в них стандартами.

В глобальных сетях и в локальных сетях со сложной структурой направление пакетов (сообщений) по конкретным каналам связи

газаторов. Для связи сетей между

Мост — устройство, обеспечи-

вающее обмен данными между сетями с одинаковыми методами передачи данных. Шлюз — устройство, реализующее обмен данными между сетями с различными протоколами взаимодействия; шлюз обеспечивает согласование протоколов и реализует подключение ЛКС к глобальной сети.

JIKC структурных подразделений компаний являются базой по­строения единой корпоративной КС, служащей основой автомати­зированной системы управления компанией, и обеспечивающей ор­ганизацию единого информационного пространства. Значительный рост числа корпоративных сетей объясняется присущими им воз­можностями совместного использования распределенных сетевых ресурсов, реализацией режима удаленного доступа, поддержкой сложившейся традиционной технологии работы пользователей. Как правило, корпоративные сети используют в своей основе техноло­гию сети Интернет (протоколы TCP/IP, систему адресации ресур­сов, гипертекст), и, соответственно, их называют интранет-сетями. Семейство протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей данных, Internet Protocol — межсе­тевой протокол) обеспечивает взаимодействие между компьютерами различных архитектур, работающих под управлением различных операционных систем. Для развертывания интранет-сетей необхбди-
мо наличие унифицированных аппаратных и программных средств, поддерживающих технологию сети Интернет.

Файловый сервер

□

Общая технология выполнения программ предполагает до нача­ла выполнения программы ее размещение в быстродействующей оперативной памяти компьютера. Поэтому, где бы ни находились обрабатываемые данные и обрабатывающая их программа, они долж­ны «встретиться» в процессоре выполнения программ реализации решения задач, формирования ответов на запросы пользователей. Технологии файл-сервер и клиент-сервер по-разному решают во­прос организации процесса обработки данных. Технология файл- сервер (рис. 4.1) благодаря сетевым возможностям позволяет выпол­нять обработку данных на PC, при расположении данных (файлов) на файловом сервере (другой PC). В процессе выполнения про­граммы подлежащие обработке данные в нужной последовательности скачиваются с сервера, при необходимости обработанные данные пе­редаются (возвращаются) на сервер для сохранения. Таким образом, для технологии файл-сервер характерен интенсивный трафик, предъ­являющий жесткие требования к пропускной способности канала.

□ □

Операции с файлами

Рис. 4.1. Модель технологии файл-сервер

Основными функциями файл-сервера являются: хранение и ар­хивирование данных, обеспечение одновременного доступа мно­гих пользователей к данным с сохранением их целостности, пере­дача данных. В общем случае на файл-сервере помимо совместно используемых файлов с данными могут находиться и программы, запускаемые с различных PC. Однако технология файл-сервер не ориентирована на выполнение основного объема операций обра­ботки данных непосредственно на сервере. На такой технологии работают СУБД старого поколения — Clipper, FoxPro и др. При этом вся бизнес-логика реализуется посредством установленного на PC прикладного ПО.

Более производительная технология клиент-сервер предполагает размещение обрабатывающих программ на сервере совместно с об­
рабатываемыми данными. При необходимости обработки данных клиент (в качестве клиента можно рассматривать АРМ, выполняе­мую программу или работающего пользователя) обращается к серверу за предоставлением определенного ресурса, в частности для выборки в соответствии с заданным условием отбора данных из находящейся на сервере БД. Выполнив необходимую обработку, программа отправляет результаты обработки клиенту (рис. 4.2). Поскольку, как правило, ре­зультаты обработки по объему гораздо меньше, чем объем обраба­тываемых данных, то имеет место значительное снижение сетевого трафика по сравнению с технологией файл-сервер; кроме того, зна­чительно снижаются требования к ресурсам PC.

Запросы к СУБД (SQL- запросы)

Результаты выполнения запросов

Рис. 4.2. Модель технологии клиент-сервер (двухзвенная система)

Технология клиент-сервер реализуется при работе с современ­ными СУБД — Oracle, DB2, Microsoft SQL Server и др. При этом на клиентском месте (в составе АРМ) должно находиться специализи­рованное ПО, предназначенное для осуществления взаимодействия с СУБД, включая формирование пользовательских запросов, отобра­жение полученных результатов и др. Работа с некоторыми СУБД, например Oracle, предполагает установку на PC фирменного ПО — клиента Oracle, реализующего протоколы связи с находящейся на сервере СУБД Oracle. На сервере помимо СУБД функционирует ОС (как правило, ОС из семейств Unix или Windows), причем СУБД в максимальной степени использует реализованные в ОС возможности управления файлами, обеспечения безопасности данных и др. При реализации технологии клиент-сервер, как правило ^основная часть обработки данных осуществляется непосредственно на АРМ. Неко­торые СУБД, например Oracle, позволяют реализовать ту или иную часть решения аналитических задач средствами СУБД.

Сервер БД (с СУБД)

В последние годы проявляется тенденция сближения двух кон­цептуально отличающихся направлений в развитии систем обработ­
ки данных. Одно из них представлено централизованными структу­рами на базе мэйнфреймов, другое — распределенными системами. В системе классификации компьютеров мэйнфреймы занимают ме­сто между суперкомпьтерами и персональными компьютерами. Об­ладая большими вычислительными ресурсами, мэйнфреймы обес­печивают реализацию централизованных систем обработки данных, обеспечивающих параллельное решение задач многих клиентов (пользователей) в реальном времени; мэйнфреймы широко исполь­зуются в узлах коммутации сети Интернет. В распределенных сис­темах основным средством обработки данных является ПК. Среди новых решений выделяются системы с серверами приложений, реа­лизующие трехзвенную архитектуру клиент-сервер (трехранговую сеть). Основным устройством трехзвенной системы является сервер приложений. Под приложением понимается пакет прикладных про­грамм (программа), ориентированный на обработку данных, реше­ние функциональных задач в конкретной предметной области, лег­ко переносимый на различные компьютеры (рис. 4.3). Такой пакет реализует нужное число специализированных приложений, каждое из которых может быть запущено с любого клиентского места (с уче­том прав доступа). Приложения в процессе их выполнения взаимо­действуют с сервером БД, при этом, как правило, взаимодействие сервера приложений с сервером БД осуществляется в пакетном ре­жиме работы. Таким образом, клиент полностью лишен непосред­ственного доступа к обрабатываемым данным, поскольку между ним и БД находится исполняемое приложение. В крупных корпора­тивных ИС приложения могут быть распределены по различным серверам приложений. Подобное решение с технической точки зре­ния является более сложным по сравнению с двухзвенными систе­мами, поэтому они получили название трехзвенных систем. Такие системы обладают большей гибкостью и повышенной безопасно­стью, так как все возможности клиента при работе с хранящимися на сервере БД данными определяются (ограничиваются) допусти­мыми операциями конкретного приложения; при этом внутренние особенности выполнения приложения и характер его взаимодейст­вия с БД полностью скрыты от клиента.

Базирующиеся на трехзвенных клиент-серверных архитектурах технологии воссоздают своего рода виртуальные мэйнфреймы, пред­полагающие взаимодействие с пользователями посредством простых терминалов, определяемых термином «тонкий» клиент. «Тонкий» клиент — клиентское устройство (АРМ пользователя), где основная (бблыная) часть операций обработки данных передана для выпол­нения на сервер. Соответственно под термином «толстый» клиент понимают клиента, не относящегося к категории «тонких» клиентов, т.е. клиентское устройство, обеспечивающее выполнение основной части операций по обработке данных средствами самого клиентского
устройства. До настоящего времени при реализации АРМ различ­ной предметной направленности клиентские устройства преимуще­ственно выполняются в виде «толстого» клиента (на базе современ­ного ПК с избыточными вычислительными ресурсами).

Сервер приложений

Результаты выполнения запросов

□

Операции взаимодействия с приложениями (интерфейс приложений)

Сервер БД Запросы _(с СУБД) к СУБД (SQL- запросы)

Рис. 4.3. Модель технологии клиент-сервер (трехзвенная система) с сервером приложений

Современная тенденция возврата к «тонкому» клиенту является прямым решением проблемы сложности, порожденной архитекту­рой клиент-сервер, консолидирующей ресурсы в одном месте. Наи­более широко «тонкий» клиент («тонкий» Web-клиент) использует­ся при работе в сети Интернет. Web-технологии обеспечивают пользователям удобный единообразный доступ к данным с любых компьютеров, устраняют зависимость от аппаратно-операционной платформы клиента, обеспечивают возможность применения типо­вых решений (браузеров, протоколов и др.), реализуют полезные для аналитических приложений возможности (просмотр не полностью загруженных страниц, асинхронную обработку, сжатие и кодирование данных и др.), снижают общую стоимость решений и др. (рис. 4.4). Работа пользователя осуществляется, как правило, через браузер Internet Explorer, реализующий типовой Web-интерфейс с широкими возможностями навигации по информационным ресурсам сети на основе имеющихся на Web-страницах гиперссылок.