Понятие и модели архитектуры "клиент-сервер"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО

Всероссийский заочный финансово-экономический институт

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Информатика»

На тему: «Понятие и модели архитектуры клиент-сервер»

Вариант №25

Работу выполнила: Дронова Е.А.

Факультет: «финансово-кредитный»

Специальность: «Финансы и кредит»

2 курс. ФНО.

Владимир 2011г.

Введение

архитектура клиент сервер

Применительно к системам баз данных архитектура клиент-сервер интересна и актуальна главным образом потому, что обеспечивает простое и относительно дешевое решение проблемы коллективного доступа к базам данных в локальной сети.

Реальное распространение архитектуры "клиент-сервер" стало возможным благодаря развитию и широкому внедрению в практику концепции открытых систем.

Основным смыслом подхода открытых систем является упрощение комплексирования вычислительных систем за счет международной и национальной стандартизации аппаратных и программных интерфейсов.

В основе широкого распространения локальных сетей компьютеров лежит известная идея разделения ресурсов. Высокая пропускная способность локальных сетей обеспечивает эффективный доступ из одного узла локальной сети к ресурсам, находящимся в других узлах.

Развитие этой идеи приводит к функциональному выделению компонентов сети: разумно иметь не только доступ к ресурсам удаленного компьютера, но также получать от этого компьютера некоторый сервис, который специфичен для ресурсов данного рода и программные средства. Так мы приходим к различению клиентов (рабочих станций) и серверов локальной сети.

Технология “клиент-сервер” применительно к СУБД сводится к разделению системы на две части - приложение-клиент и сервер базы данных. Эта архитектура совмещает лучшие черты обработки данных.Со времени возникновения архитектуры клиент-сервер появилось много вариантов архитектуры процессора БД, поскольку он во многом определяет успех всей системы.

1. Архитектура клиент-сервер как концепция локальной сети

Клиент-сервер - технология, разделяющая СУБД на две части: клиентскую и серверную. На клиентской части формируются запросы к серверу и приходят результаты этих запросов для просмотра и дальнейшего использования, т.е. происходит «контакт с внешним миром». На компьютере-сервере расположены общие для всех клиентов данные и работает специальная программа - сервер баз данных, оптимизирующая выполнение запросов клиентов.

Главная мысль, заложенная в эту технологию - минимизировать объем данных, передаваемых по сети, поскольку основные потери времени и сбои происходят именно из-за недостаточно высокой пропускной способности сети.

Двухуровневая система клиент-сервер это:

Клиент - программа обработки, пользовательская и прикладная программа. Занимается обычно интерфейсом с пользователем, а всю фактическую работу с базой данных осуществляет сервер базы данных.

Сервер базы данных - компьютер или программа, предназначенные для обработки запросов от программ-клиентов. Серверы обычно обеспечивают работу сетевых служб, но иногда могут использоваться и в рамках одного компьютера. В отличие от обычных программ, которые запускаются, выполняют определенное задание и заканчивают работу, программа-сервер запускается и находится в пассивном состоянии ожидания запроса. Обработав поступивший запрос, сервер, ожидает поступление следующего. Основное требование к серверу БД - обеспечение минимального времени выполнения запросов при максимально возможном числе пользователей.

Технология клиент-сервер применяется, когда размеры баз данных велики, когда велики размеры вычислительной сети, и производительность при обработке данных, хранящихся не на компьютере пользователя. Если данная технология не применяется, то для обработки даже нескольких записей весь файл копируется на компьютер пользователя и только затем обрабатывается. При этом резко возрастает загрузка сети, и снижается производительность труда многих сотрудников.

Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается несколько независимых и несогласованных между собой процессов. Кроме того, для осуществления любой обработки (поиск, модификация, суммирование и т.п.) все данные необходимо передать по сети с сервера на рабочую станцию (см. рис. Сравнение файл-серверной и клиент-серверной моделей)

Рис. Сравнение файл-серверной и клиент-серверной моделей

Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается один процесс. При этом, обработка данных происходит там же, где данные хранятся - на сервере, что исключает необходимость передачи больших объемов данных по сети.

2. Преимущества архитектуры клиент-сервер

Несомненным преимуществом является приближенность данных к процессам вычисления. Практически, все расчеты выполняются на сервере, что увеличивает быстродействие в десятки и сотни раз.

В большинстве случаев программа обработки (клиентская часть) расположена на одном компьютере, а сама база данных хранится на другом. Помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) обеспечивает выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту. Причем, по сети передается только полезная информация.

Быстродействие - основной фактор целесообразности разработки систем для архитектуры клиент-сервер . Применение средств быстрой разработки программ (Rapid Application Development - RAD) позволяет разработчикам создавать прикладные системы для архитектуры клиент-сервер в рекордно короткие сроки. Технология серверов баз данных также становится проще в использовании и сочетается в одних системах со средствами RAD. Таким образом, сокращается время, необходимое для подготовки и передачи прикладной программы пользователю.

Microsoft Access, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic обеспечивают средства для создания клиентских частей в приложениях клиент-сервер, которые сочетают в себе средства просмотра, графический интерфейс и средства построения запросов, а Microsoft SQL Server является на сегодняшний день одним из самых мощных серверов баз данных.

3. Компоненты архитектуры клиент-сервер

Существуют три основных программных компонента архитектуры клиент-сервер :

· Программное обеспечение конечного пользователя.

· Промежуточное обеспечение.

· Программное обеспечение сервера.

1. К ПО конечного пользователя относятся средства разработки программ и генераторы отчетов, в том числе электронные таблицы и текстовые процессоры. С помощью этого ПО пользователи устанавливают связь с серверами, отправляют на рассмотрение серверу запросы и получают ответную информацию.

2. Промежуточное обеспечение предоставляет общий интерфейс для ПО конечного пользователя и сервера, проникающий сквозь сквозь слои GUI (графический интерфейс пользователя), операционную систему, вычислительной сети и собственных драйверов базы данных с помощью общих вызовов. Для завершения операции сервер базы данных выполняет запрос и передает клиенту затребованные данные для обработки их программой клиента.

3. Под ПО сервера подразумевается операционная система и конкретный сервер базы данных, используемый для обработки запросов клиентской части информационной системы.

Серверы баз данных занимаются не только обслуживанием данных. В них предусмотрены также механизмы блокировок и элементы управления многопользовательским доступом, которые обеспечивают защиту данных от опасности параллельного доступа. Кроме этого, серверу баз данных приходится ограждать данные от несанкционированного доступа, оптимизировать запросы к базе данных, обеспечивать кэширование и предоставлять место для размещения словаря данных.

4. Модели архитектуры «клиент-сервер»

Одна из моделей взаимодействия компьютеров в сети получила название «клиент-сервер» (Рис. 1.). Каждый из составляющих эту архитектуру элементов играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность воспользоваться ими.

Рис. 1. Архитектура «клиент-сервер»

Сервер базы данных представляет собой мультипользовательскую версию СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. В его задачу входит реализация логики обработки транзакций с применением необходимой техники синхронизации - поддержки протоколов блокирования ресурсов, обеспечение, предотвращение и/или устранения тупиковых ситуаций.

В ответ на пользовательский запрос рабочая станция получит не «сырье» для последующей обработки, а готовые результаты. Программное обеспечение рабочей станции при такой архитектуре играет роль только внешнего интерфейса (Front - end) централизованной системы управления данными. Это позволяет существенно уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов данных в мультипользовательском режиме, разгрузить рабочие станции и при достаточно мощной центральной машине использовать для них более дешевое оборудование.

Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая информация будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, т. е. часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая - в программе-сервере. Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы:

· функции ввода и отображения данных;

· прикладные функции, характерные для предметной области;

· фундаментальные функции хранения и управления ресурсами (базами данных);

· служебные функции.

Исходя из этого, рассмотрим три подхода, реализованные в моделях технологии «клиент-сервер».

RDA-модель

Основные свойства:

· коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте;

· доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами непроцедурного языка SQL.

Технология:

· клиентский запрос направляется на сервер, где функционирующее ядро СУБД обрабатывает запрос и возвращает результат (блок данных) клиенту. Ядро СУБД выполняет пассивную роль;

· инициатор манипуляций с данными - программы на компьютере-клиенте.

Достоинства:

· процессор сервера загружается операциями обработки данных;

· уменьшается загрузка сети, т.к. по сети передаются запросы на языке SQL;

· унификация интерфейса «клиент-сервер» в виде языка SQL; использование его в качестве стандарта общения клиента и сервера.

Недостатки:

· удовлетворительное администрирование приложений в RDA-модели невозможно из-за совмещения в одной программе различных по своей природе функций (представления и прикладных).

DBS-модель

Реализована в реляционных СУБД Informix, Ingres, Oracle.

Основные свойства:

· основа модель-механизм хранимых процедур - средство программирования SQL-сервера;

· процедуры хранятся в словаре базы данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на компьютере, где функционирует SQL-сервер;

· компонент представления выполняется на компьютере-клиенте;

· прикладной компонент и ядро СУБД на компьютере-сервере базы данных.

Достоинства:

· возможность централизованного администрирования;

· вместо SQL-запросов по сети передаются вызовы хранимых процедур, что ведет к снижению сетевого трафика.

Недостатки:

· в большинстве СУБД недостаточно возможностей для отладки и типизирования хранимых процедур;

· ограниченность средств для написания хранимых процедур.

На практике чаще используется разумный синтез RDA- и DBS-моделей для построения многопользовательских информационных систем.

AS-модель

Основные свойства:

· на компьютере-клиенте выполняется процесс, отвечающий за интерфейс с пользователем;

· этот процесс, обращаясь за выполнением услуг к прикладному компоненту, играет роль клиента приложения (АС);

· прикладной компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения (AS);

· все операции над БД выполняются соответствующим компонентом, для которого AS - клиент.

RDA- и DBS-модели имеют в основе двухзвенную схему разделения функций. В RDA-модели прикладные функции отданы клиенту, в DBS-модели их реализация осуществляется через ядро СУБД. В RDA-модели прикладной компонент сливается с компонентом представления, в DBS-модели интегрируется в компонент доступа к ресурсам.

В AS-модели реализована трехзвенная схема разделения функций, где прикладной компонент выделен как важнейший изолированный элемент приложения, имеющий стандартизированные интерфейсы с двумя другими компонентами.

В последнее время также наблюдается тенденция ко все большему использованию модели распределенного приложения. Характерной чертой таких приложений является логическое разделение приложения на две и более частей, каждая из которых может выполняться на отдельном компьютере. Выделенные части приложения взаимодействуют друг с другом, обмениваясь сообщениями в заранее согласованном формате. В этом случае двухзвенная архитектура клиент-сервер становится трехзвенной, а к некоторых случаях, она может включать и больше звеньев.

Заключение

Архитектура клиент-сервер значительно упрощает и ускоряет разработку приложений за счет того, что правила проверки целостности данных находятся на сервере. Неправильно работающее клиентское приложение не может привести к потере или искажению данных. Все эти возможности, ранее свойственные только сложным и дорогостоящим системам, сейчас доступны даже небольшим организациям. Стоимость оборудования, программного обеспечения и обслуживания для персональных компьютеров в десятки раз ниже, чем для мэйнфреймов.

Реальное распространение архитектуры клиент-сервер стало возможным благодаря развитию и широкому внедрению в практику концепции открытых систем.

Основной проблемой систем, основанных на архитектуре клиент-сервер, является то, что в соответствии с этой концепцией от них требуется мобильность в как можно более широком классе аппаратно-программных решений открытых систем.

В заключение стоит отметить что архитектура клиент-сервер предоставляет разработчикам ПО исключительную свободу выбора и согласования различных типов компонентов для клиента, сервера и всех промежуточных звеньев.

Практическая часть

Вариант 1

Предприятие ООО «Энергосбыт» осуществляет деятельность, связанную с обеспечением электроэнергией физических и юридических лиц, и производит расчеты по предоставленным услугам. Данные, на основании которых производятся расчеты по оплате, представлены на рис. 1.1.

1. Построить таблицу согласно рис. 1.1.

2. Результаты вычислений представить в виде таблицы, содержащей данные о расходе электроэнергии и сумму к оплате (рис. 1.2), и в графическом виде.

3. Организовать межтабличные связи для автоматического формирования квитанции об оплате электроэнергии.

4. Сформировать и заполнить квитанцию об оплате электроэнергии (рис. 1.3).

Показания электросчетчиков

Месяц: Декабрь 2005

Код плательщика	ФИО плательщика	Адрес	Показания счетчика на начало месяца, КВт	Показания счетчика на конец месяца, КВт
001	Коломиец И.И.	проспект Мира, 44-5	44578	44623
002	Гудзенчук А.А.	1 проспект Мира, 44-6	33256	33342
003	Матвеев К. К.	проспект Мира, 44-7	14589	14705
004	Сорокин М.М.	проспект Мира, 44-8	78554	78755
005	Ивлев С.С.	проспект Мира, 44-9	25544	25601

Рис. 1.1. Данные о показаниях электросчетчиков

Расчёт оплаты электроэнергии

Тариф за 1 КВт 1,40 руб. Месяц: Декабрь 2005

ФИО плательщика	Код плательщика	Расход электроэнергии за месяц, КВт	К оплате, руб.
Коломиец И.И.	001
Матвеев К.К.	003
Ивлев С.С.	005
Гудзенчук А.А.	002
Сорокин М.М.	004
ИТОГО

Рис. 1.2. Расчет оплаты электроэнергии

Рис. 1.3. Квитанция на оплату электроэнергии

Вариант № 1

Общая характеристика задачи

Используя ППП на ПК необходимо:

1. Построить таблицу согласно рис. 2.1.

2. Результаты вычислений представить в виде таблицы, содержащей данные о расходе электроэнергии и сумму к оплате (рис. 2.2.), и в графическом виде.

3. Организовать межтабличные связи для автоматического формирования квитанции об оплате электроэнергии.

4. Сформировать и заполнить квитанцию об оплате электроэнергии.

Код плательщика	ФИО плательщика	Адрес	Показания счётчика на начало месяца, КВт	Показания счётчика на конец месяца, КВт
001	Коломиец И. И.	проспект Мира, 44-5	44578	44623
002	Гудзенчук А. А.	проспект Мира, 44-6	33256	33342
003	Матвеев К. К.	проспект Мира, 44-7	14589	14705
004	Сорокин М. М.	проспект Мира, 44-8	78554	78755
005	Ивлев С. С.	проспект Мира, 44-9	25544	25601

Рис. 2.1. Данные о показаниях электросчётчиков

ФИО плательщика	Код плательщика	Расход электроэнергии за месяц, КВт	К оплате, руб.
Коломиец И. И.	001
Матвеев К. К.	003
Ивлев С. С.	005
Гудзенчук А. А.	002
Сорокин М. М.	004
ИТОГО

Рис. 2.2. Расчёт оплаты электроэнергии

Описание алгоритма решения задачи

Выбор ППП

Исходя из общей характеристики задачи и разработанного алгоритма для выполнения задачи я выбираю табличный процессор MS Excel, поскольку именно это программное средство позволяет наиболее простым способом выполнять вычисления с использованием числовых данных, представленных в табличном виде, а результаты вычислений представить в виде гистограммы.

Проектирование форм выходных документов и графическое представление данных по задаче

Структура шаблона таблицы «Показания электросчетчиков

колонка электронной таблицы	наименование (реквизит)	тип данных	формат данных
			длина	точность
A	Код плательщика	общий	3	2
B	ФИО плательщика	текстовый	50
C	Адрес	числовой	10
D	Показания счетчика на начало месяца, КВт	числовой	8
E	Показания счетчика на конец месяца, КВт	числовой	20

Расположение таблицы (Показания электросчетчиков) на рабочем листе MS Excel

Расположение таблицы (Расчет оплаты электроэнергии) на рабочем листе MS Excel

Элементы шаблона таблицы «Расчет оплаты электроэнергии»

Расход электроэнергии за месяц, КВт	К оплате, руб.
=Лист1!E4-Лист1!D4	=C6*1,4
=Лист1!E5-Лист1!D5	=C7*1,4
=Лист1!E6-Лист1!D6	=C8*1,4
=Лист1!E7-Лист1!D7	=C9*1,4
=Лист1!E8-Лист1!D8	=C10*1,4

Графическое представление результатов вычислений

Результаты выполнения примера в расчетном и формульном виде

Исходные данные

Код плательщика	ФИО плательщика	Адрес	Показания счётчика на начало месяца, КВт	Показания счётчика на конец месяца, КВт
001	Коломиец И. И.	проспект Мира, 44-5	44578	44623
002	Гудзенчук А. А.	проспект Мира, 44-6	33256	33342
003	Матвеев К. К.	проспект Мира, 44-7	14589	14705
004	Сорокин М. М.	проспект Мира, 44-8	78554	78755
005	Ивлев С. С.	проспект Мира, 44-9	25544	25601

Инструкция пользователя

1. Открыть электронную таблицу «Показания счётчиков», для этого на рабочем столе нажать на ярлык «Показания счётчиков» или Пуск - Программы - MS Excel.

2. В открывшемся окне появится лист «Показания счётчиков»

3. На листе «Показания счётчиков» представлены 2 таблицы: «Показания электросчётчиков» и «Квитанция на оплату электроэнергии».

4. В столбцах B-F таблицы «Показания счётчиков» введены исходные данные (код, ФИО, адрес плательщика, показания счётчиков на начало и конец месяца), а результаты расчета приведены в столбцах G-J (показания счётчиков, расход, сумма к оплате). Исходные данные можно изменять, для этого выделять ячейки в столбцах B-F и вводить новые данные.

5. Результаты вычислений в графическом виде представлены на листе «Гистограмма» в гистограмме «Расход электроэнергии за месяц, КВт».

6. Чтобы сохранить изменения нужно нажать Файл - Сохранить, закрыть окно документа - Файл - Выход.

Список литературы

1. Информатика: Учебник. - 3-е перераб. изд. / Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 768 с.

2. Информатика: Учеб. для вузов. / Под ред. В.А. Острейковского. - М.: Высш. шк., 2002. - 511с.

3. Специальная информатика: Учебное пособие - М.: АСТПРЕСС КНИГА, 2003. - 480с.

4. Экономическая информатика: Учебник / Под ред. В.П. Косарева и Л.В. Еремина. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 592с.

5. Основы информатики: Курс лекций / Р.С. Гиляревский - М.: Издательство «Экзамен», 2003. - 320с.

Размещено на Allbest.ru