Основные понятия архитектуры клиент-сервер

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Информатика»

на тему:

«Основные понятия архитектуры клиент-сервер»

Введение

В настоящее время стремительными темпами распространяются сетевые компьютерные технологии. Предпосылками к этому служат процессы дальнейшего развития программных и аппаратных средств вычислительной техники. Так как любая информационная система предполагает одновременную работу с ней пользователей различных категорий, то разумней всего было построить такую систему по принципу «клиент-сервер».

Сеть клиент-сервер открывает множество возможностей: гибкое управление функциями и режимом работы устройств, обработка различных данных и сигналов в едином центре, автоматизация функций, удаленное управление, автономная работа по единому замыслу и многое другое.

Теоретическая часть раскрывает следующие вопросы:

1. различные модели взаимодействия клиента и сервера;

2. системы архитектуры клиент-сервер;

3. различные способы соединения компьютеров в сети клиент-сервер.

В практической части курсовой работы необходимо с помощью ППП рассчитать оптимальное сочетание цены и количества произведенного товара при максимальном значении получаемой прибыли путем задания переменных издержек на единицу товара. Также нужно произвести вывод результатов выполнения данной задачи в расчетном виде и представить инструкцию по применению спроектированной электронной таблицы.

Работа выполнена на ПК Intel Celeron M Processor 380, memory 512 MB, 60 GB HDD, Optical drive 8X DVD Dual, CD 24X.

При выполнении курсовой работы использовались следующие программы:

1. Текстовый редактор MS Word-2003.

2. Табличный процессор MS Excel-2003.

1. Архитектура сети клиент-сервер

Как правило, компьютеры и программы, входящие в состав информационной системы, не являются равноправными. Некоторые из них владеют ресурсами (файловая система, процессор, принтер, база данных и т.д.), другие имеют возможность обращаться к этим ресурсам. Компьютер (или программу), управляющий ресурсом, называют сервером этого ресурса (файл-сервер, сервер базы данных, вычислительный сервер…). Клиент и сервер какого-либо ресурса могут находиться как в рамках одной вычислительной системы, так и на различных компьютерах, связанных сетью.

Самое примечательное свойство архитектуры клиент-сервер состоит в возможности удалить клиента от сервера на любое расстояние без существенного снижения скоростных характеристик системы (даже в случае сложных запросов) и без всяких изменений в программном обеспечении. Удаленный клиент подключается к серверу с помощью телефонного или иного канала. Это свойство очень ценно для организации распределенной обработки данных. Кроме того, оно позволяет заменять систему управления базами данных (СУБД), операционную систему и сервер, не изменяя программного обеспечения клиентской части системы.

Основные понятия архитектуры сети клиент-сервер

Уже само понятие «архитектура клиент-сервер» трактуется разработчиками по-разному. Все сходятся лишь в одном: для организации вычислительного процесса при распределенной обработке данных желательно использование архитектуры клиент-сервер. Так, некоторые определяют архитектуру клиент-сервер как модель взаимодействия компьютеров и процессов в сети. Для других утверждение, что некоторая информационная система имеет архитектуру клиент-сервер, означает, что прикладная составляющая этой системы имеет распределенный характер и состоит из двух взаимосвязанных компонент, одна из которых (клиент) формирует и посылает запросы высокого уровня другой компоненте (серверу), задача которой состоит в обслуживании этих запросов.

Клиент - это любой компьютер или программа, подключающиеся к службам другого компьютера или программы.

Сервер - это обычно компьютер, предоставляющий общие ресурсы пользователям сети.

В том случае, когда информационная система объединяет достаточно большое количество различных информационных ресурсов и серверов приложений, встает вопрос об оптимальном управлении всеми ее компонентами. В этом случае используют специализированные средства - менеджеры обработки транзакций (часто их называют просто «менеджеры транзакций»). При этом понятие транзакции расширяется по сравнению с используемым в теории баз данных. В данном случае это не атомарное действие над базой данных, а любое действие в системе - выдача сообщения, запись в индексный файл, печать отчета и т.д.

Транзакция - объединение нескольких действий в одно действие, которое выполняется или не выполняется как единое целое.

Топология - способ соединения компьютеров в сети. [2, 404]

1.1 Классификация архитектуры клиент-сервер

Рис. 1. Общая схема классификации архитектуры сети клиент-сервер

Топология «звезда» - это такой тип сети клиент-сервер, при котором файловый сервер находится в центре сети. [2, 406]

Кольцевая топология - это такой тип сети клиент-сервер, при котором все рабочие станции и сервер соединены друг с другом по кольцу, по которому посылается информация, снабженная адресом получателя. [2,407]

Шинная топология - это тип сети клиент-сервер, который представляет собой центральную линию, к которой подключены сервер и клиент. [2,408]

1.2 Характеристика архитектуры сети клиент-сервер

Способы соединения компьютеров в сети клиент-сервер

Топология «Звезда»

Здесь файловый сервер находится в центре.

Рис. 2. топология «звезда»

Достоинства:

1. Повреждение кабеля является проблемой для одного конкретного компьютера и в целом не сказывается на работе сети.

2. Просто выполняется подключение, так как клиент должен соединяться только с сервером.

3. Механизмы защиты против несанкционированного доступа оптимальны.

4. Высокая скорость передачи данных от клиента к серверу, так как оба компьютера непосредственно соединены друг с другом.

Недостатки:

1. Если географически сервер находиться не в центре сети, то подключение к нему отдельных удаленных клиентов может быть затруднительным и дорогим.

2. В то время как передача данных от клиента к серверу (и обратно) происходит быстро, скорость передачи данных между отдельными клиентами мала.

3. Мощность всей сети зависит от возможностей сервера. Если он недостаточно оснащен или плохо сконфигурирован, то будет являться тормозом для

всей системы.

4. Невозможна коммуникация между отдельными клиентами без помощи сервера.

Кольцевая топология

В этом случае все клиенты и сервер соединены друг с другом по кольцу, по которому посылается информация, снабженная адресом получателя. Клиенты получают соответствующие данные, анализируя адрес посланного сообщения.

Кольцевая топология

Достоинства:

1. Так как различная информация постоянно циркулирует по кругу соединенных друг с другом компьютеров, то достигается наивысшая эффективность информационного потока.

2. Нет ограничений на длину всей сети, то есть имеет значение только расстояние между отдельными компьютерами.

Недостатки:

1. Время передачи данных увеличивается пропорционально числу соединенных в кольцо компьютеров.

2. Каждый клиент причастен к передаче данных. Выход из строя одного клиента может парализовать всю сеть, если не используются специальные переходные соединения.

3. При подключении новых клиентов сеть должна быть кратковременно выключена.

Шинная топология

Такая сеть похожа на центральную линию, к которой подключены сервер и клиент. Шинная топология получила широкое распространение, что прежде всего можно объяснить небольшими потребностями в кабеле и быстрой передачей данных. Так как в такой сети информация передается волнообразно, то концы линии должны иметь специальные заглушки, чтобы не происходило отражения сигналов.

Шинная топология

Достоинства:

1. Небольшие затраты на кабели.

2. Клиенты в любое момент времени могут быть установлены или отключены без прерывания работы всей сети.

3. Клиенты могут коммутироваться друг с другом без помощи сервера.

Недостатки:

1. При обрыве кабеля выходит из строя весь участок сети от места разрыва.

2. Возможность несасанкционированного подключения к сети, поскольку для увеличения числа клиентов нет необходимости в прерывании работы сети.

Основной принцип технологии клиент-сервер заключается в разделении функций приложения на три группы:

Ш ввод и отображение данных (взаимодействие с пользователем);

Ш прикладные функции, характерные для данной предметной области;

Ш функции управления ресурсами (файловой системой, базой данных и т.д.).

Поэтому, в любом приложении выделяются следующие компоненты:

Ш компонент представления данных;

Ш прикладной компонент;

Ш компонент управления ресурсом (компонент доступа к информационным ресурсам или менеджер ресурсов).

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

Модели взаимодействия клиента и сервера

Обычно выделяют три модели взаимодействия клиента и сервера:

RDA (Remote Data Access) - модель доступа к удаленным данным, в которой компонента представления (пользовательский интерфейс) и прикладная компонента (логика работы программы) совмещены в клиентской части, а компонента доступа к информационным ресурсам (данным) размещена в серверной части.

DBS (DataBase Server) - модель сервера базы данных, в которой компонента представления размещена в клиентской части, а прикладная компонента и доступ к информационным ресурсам - в серверной.

AS (Application Server) - модель сервера приложений, в которой компонента представления находиться в клиентской части, прикладная компонента - в «сервере приложения», а компонента доступа к информационным ресурсам - в «сервере базы данных».

В RDA-модели коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Последний поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается, как правило, операторами специального языка (языка SQL, например, если речь идет о базах данных) или вызовами функций специальной библиотеки. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети удаленному компьютеру (например, серверу базы данных). Последний обрабатывает и выполняет запросы и возвращает клиенту блоки данных.

DBS-модель строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, в то время как собственно прикладные функции реализованы в хранимых процедурах. Они хранятся непосредственно в базе данных и выполняются на компьютере-сервере базы данных.

В AS-модели процесс, выполняющийся на компьютере-клиенте, отвечает за ввод и отображение данных. Прикладные функции выполняются программами в рамках процессов, функционирующих на компьютере-сервере. Доступ к информационным ресурсам, необходимым для решения прикладных задач, обеспечивается ровно тем же способом, что и в RDA-модели.

Двух- и трехуровневые системы архитектуры клиент-сервер

Системы с архитектурой клиент-сервер могут быть двух- или трехуровневыми.

Система является двухуровневой, если она построена с использованием набора прикладных клиентских программ, имеющих общий доступ к ресурсам системы и работающих с сервером базы данных. Прикладная программа может при этом размещаться как в клиентской, так и в серверной частях в виде хранимых процедур.

Система является трехуровневой, если она содержит три следующие самостоятельные компоненты:

· интерфейс пользователя, в функции которого входят только отображение (вывод) результатов и взаимодействие с пользователем;

· сервер приложения, в котором сосредоточены все бизнес-функции, правила и хранимые процедуры;

· сервер базы данных, он же менеджер ресурсов.

RDA- и DBS-модели опираются на двухуровневую систему разделения функций. В RDA-модели прикладные функции приданы программе-клиенту, в DBS-модели ответственность за их выполнение берет на себя ядро СУБД. В первом случае прикладной компонент сливается с компонентом представления, во-втором - интегрируется в компонент доступа к информационным ресурсам. Напротив, в AS-модели реализована классическая трехуровневая система разделения функций, где прикладной компонент выделен как важнейший элемент приложения, для его определения используются универсальные механизмы многозадачной операционной системы, и стандартизованы интерфейсы с двумя другими компонентами (компонентом представления и компонентом доступа к информационным ресурсам.)

Основным звеном принятой в AS-модели трехуровневой системы является сервер приложения. В его рамках реализовано несколько прикладных функций, каждая из которых оформлена как сервис и предоставляет некоторые услуги всем программам, которые желают ими воспользоваться. Внешне сервер приложения выглядит как завершенный набор сервисов. С точки зрения внутреннего устройства сервер приложения - это программа, в рамках которой реализованы сервисы.

Любая другая программа, которая пользуется ими, рассматривается как клиент приложения (Application Client - AC). Детали реализации прикладных функций в сервере приложений полностью скрыты от клиента приложения. AC обращается с запросом к конкретному сервису, но не к AS, то есть серверы приложений обезличены и служат лишь своего рода «рамкой» для оформления сервисов. Запросы, поступающий от AC, выстраиваются в очередь к AS-процессу, который извлекает и передает их для обработки службе в соответствии с приоритетами запросов.

Клиент приложения трактуется более широко, чем компонент представления. Он может поддерживать интерфейс с конечным пользователем (тогда он является компонентом представления), может обеспечивать поступление данных от некоторых устройств, может, наконец, сам по себе быть сервером приложения, предоставляя услуги другим программам. То есть пара «клиент приложения - сервер приложения» динамична: сервер приложения, предоставляя услуги другим программам, сам может обращаться к услугам другого сервера приложения, и в этом момент он рассматривается как клиент приложения.

Серверов приложений может быть несколько, и каждый из них предоставляет определенный набор услуг.

Менеджеры транзакций

В том случае, когда информационная система объединяет достаточно большое количество различных информационных ресурсов и серверов приложений, встает вопрос об оптимальном управлении всеми ее компонентами. В этом случае используют специализированные средства - менеджеры обработки транзакций (часто их называют просто «менеджеры транзакций»). При этом понятие транзакции расширяется по сравнению с используемым в теории баз данных. В данном случае это любое действие в системе - выдача сообщения, запись в индексный файл, печать отчета и т.д.

Для общения прикладной программы с менеджером транзакций используется специализированный API (Application Program Interface - интерфейс прикладного программирования), который реализуется в виде библиотеки, содержащей вызовы основных функций (установить соединение, вызвать определенный сервис и т.д.). Серверы приложений (сервисы) также создаются с помощью этого API, каждому сервису присваивается уникальное имя. Монитор транзакций, получив запрос от прикладной программы, передает ее вызов соответствующему сервису (если тот не запущен, порождается этот процесс), после обработки запроса сервером приложений возвращает результаты клиенту.

Использование менеджеров транзакций в больших системах дает следующие преимущества:

ь Концентрация всех прикладных функций на сервере приложений обеспечивает значительную независимость как от реализации интерфейса с пользователем, так и от конкретного способа управления ресурсами. При этом также обеспечивается централизованное администрирование приложений, поскольку все приложение находиться в одном месте.

ь Менеджер транзакций в состоянии сам запускать и останавливать серверы приложений. В зависимости от загрузки сети и вычислительных ресурсов он может перенести или скопировать часть серверных процессов на другие узлы. Это обеспечивает достижение баланса загрузки.

ь Обеспечивается динамическая конфигурация системы, т.е. без ее остановки может быть добавлен новый сервер ресурсов или сервер приложений.

ь Повышается надежность системы, т.к. в случае сбоев сервер приложений может быть перемещен на резервный компьютер.

ь Появляется возможность управления распределенными базами данных.

В теоретической части курсовой работы была рассмотрена тема «Основные понятия архитектуры клиент-сервер».

В настоящее время такой тип сети, как клиент-сервер, широко применим на многих предприятиях, школах, ВУЗах и т.д. Это значительно облегчает труд работников, т.к. вся информация хранится на едином файловом сервере, а люди могут работать с этой информацией на отдельных рабочих станциях.

Сеть клиент-сервер необходима современному миру. И руководители предприятий стараются совершенствовать работу этой сети, т.к. данная сеть позволяет обрабатывать информацию в едином центре, автоматизировать функции, производится автономная работа по единому замыслу и многое другое.

2. Практическая часть

2.1 Общая характеристика задачи

клиент сервер архитектура товар

Наименование задачи: «Расчет оптимального сочетания цены и количества произведенного товара».

Условие задачи:

Используя ППП на ПК, необходимо рассчитать оптимальное сочетание цены и количества произведенного товара при максимальном значении получаемой прибыли путем задания переменных издержек на единицу товара (соотношения показателей заданы в шапке таблицы на рис. 38). Наибольшую прибыль обеспечивают такой объем выпуска и цена, при которых предельные издержки максимально приближены к предельной выручке или равны ей.

Введите текущее значение даты между таблицей и ее названием.

По данным таблицы постройте гистограмму с заголовком, названием осей координат и легендой.

Цель решения задачи: рассчитать оптимальное сочетание цены и количества произведенного товара при максимальном значении получаемой прибыли путем задания переменных издержек на единицу товара.

Данная задача решается в бухгалтерии производственного предприятия, бухгалтером.

2.2 Описание алгоритма решения задачи

Таблица с условными обозначениями

Обозначение	Наименование показателей
j	порядковый номер
ЦЕНА	цена товара
КОЛ	количество товара
ИЗД	суммарные издержки
ВЫР	выручка от реализации
ПРИБ	прибыль
ПРЕДВЫР	предельная выручка
ПРЕДИЗД	предельные издержки
РАЗ	разность между пред. выручкой и пред. издержками
МИН	минимальные издержки
МАКС	максимальная прибыль
ОПТСОЧ	Оптимальное значение цены и количества

Инфологическая модель решения задачи приведена на рис. 5.

Рис. 2. Инфологическая модель решения задачи

2.3 Выбор пакета прикладных программ

Для реализации задачи расчета оптимального сочетания цены и количества произведенного товара используется программа Excel 2003, которая предназначена для организации и расчета данных в табличной форме.

В основе программы Excel 2003 лежит «электронная» модель обычной таблицы, разделенной на столбцы (колонки), строки и клетки (ячейки). Реализация такой модели позволяет пользователю вводить и редактировать табличные данные в соответствии с заданным форматом, производить выборку и просмотр необходимых ячеек и т.д.

2.4 Проектирование форм выходных документов и графическое представление данных по выбранной задаче

Расчет оптимального сочетания цены и количества произведенного товара

Электронной таблицы	Наименование (реквизит)	Тип данных	Формат данных
			длина	точность
A	№ п/п	числовой	2
B	Цена (Ц)	числовой	5	3
C	Количество (К)	числовой	4
D	Суммарные издержки (И)	числовой	3
E	Выручка от реализации (В)	числовой	4
F	Прибыль (П)	числовой	3
G	Предельная выручка (ПВ)	числовой	2
H	Предельные издержки(ПИ)	числовой	2
I	ПВ-ПИ	числовой	1

Таблица «Расчет оптимального сочетания цены и количества произведенного товара» с исходными данными на листе MS Excel приведена в приложении 1.

2.5 Результаты выполнения контрольного примера в расчетном и формульном виде

Расчет выручки от реализации товара производится по формуле:

ВЫРj=ЦЕНАj * КОЛИЧj

Расчет прибыли предприятия производится по формуле:

ПРИБj=ВЫРj - ИЗДj

Расчет предельной выручки производится по формуле:

ПРЕДВЫРj = ВЫРj - ВЫРj-1

Расчет предельных издержек производится по формуле:

ПРЕДИЗДj = ИЗД j- ИЗДj-1

Расчет разности предельной выручки и предельных издержек производится по формуле:

РАЗj = ПВj - ПИj-1

На основе представленных формул по каждому произведенному товару получаются следующие формулы:

1. ВЫР = 0.350 * 3500 = 1225

ПРИБ = 1225 - 750 = 475

2. ВЫР = 0.345 * 3600 = 1242

ПРИБ = 1242 - 765 = 477

ПВ = 1242-1225 = 17

ПИ = 765 - 750 = 15

РАЗ = 17 - 15 = 2

3. ВЫР = 0.340 * 3700 = 1258

ПРИБ = 1258 - 776 = 482

ПВ = 1258-1242 = 16

ПИ = 776 - 765 = 11

РАЗ = 16 - 11 = 5

4. ВЫР = 0.335 * 3800 = 1273

ПРИБ = 1273 - 784 = 489

ПВ = 1273-1258 = 15

ПИ = 784 - 776 = 8

РАЗ = 15 - 8 = 7

5. ВЫР = 0.330 * 3900 = 1287

ПРИБ = 1287 - 795 = 492

ПВ = 1287-1273 = 14

ПИ = 795 - 784 = 11

РАЗ = 14 - 11 = 3

6. ВЫР = 0.325 * 4000 = 1300

ПРИБ = 1300 - 806 = 494

ПВ = 1300-1287= 13

ПИ = 806 - 795 = 11

РАЗ = 13 - 11 = 2

7. ВЫР = 0.320 * 4100 = 1312

ПРИБ = 1312 - 814 = 498

ПВ = 1312-1300 = 12

ПИ = 814 - 806 = 8

РАЗ = 12 - 8 = 4

8. ВЫР = 0.315 * 4200 = 1323

ПРИБ = 1323 - 822 = 501

ПВ = 1323-1312 = 11

ПИ = 822 - 814 = 8

РАЗ = 11 - 8 = 3

9. ВЫР = 0.310 * 4300 = 1333

ПРИБ = 1333 - 830 = 503

ПВ = 1333-1323 = 10

ПИ = 830 - 822 = 8

РАЗ = 10 - 8 = 2

10. ВЫР = 0.305 * 4400 = 1342

ПРИБ = 1342 - 838 = 504

ПВ = 1342-1333 = 9

ПИ = 838 - 830 = 8

РАЗ = 9 - 8 = 1

11. ВЫР = 0.300 * 4500 = 1350

ПРИБ = 1350 - 844 = 506

ПВ = 1350-1342 = 8

ПИ = 844 - 838 = 6

РАЗ = 8 - 6 = 2

12. ВЫР = 0.295 * 4600 = 1357

ПРИБ = 1357 - 852 = 505

ПВ = 1357-1350 = 7

ПИ = 853 - 844 = 8

РАЗ = 7 - 8 = -1

Вывод: т.к. данные, полученные с использованием табличного процессора совпадают с результатами вычислений, то разработанное программное решение работоспособно.

2.6 Инструкция пользователя

Действия пользователя при работе с разработанной таблицей:

1. Ввод цены:

табличный курсор установить в колонку В напротив нужной цифры

ввести цену за произведенный товар

2. Ввод количества:

табличный курсор установить в колонку С напротив нужной цифры

ввести количество произведенного товара

3. Ввод суммарных издержек:

табличный курсор установить в колонку D напротив нужной цифры

ввести суммарные издержки

4. Расчет выручки от реализации товара:

табличный курсор установить в колонку Е напротив нужной цифры

поставить знак «=»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке В

поставить знак «*»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке С

нажать клавишу Enter

5. Расчет прибыли:

табличный курсор установить в колонку F напротив нужной цифры

поставить знак «=»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке E

поставить знак «-»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке D

нажать клавишу Enter

6. Расчет предельной выручки:

табличный курсор установить в колонку G напротив нужной цифры

поставить знак «=»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке Е напротив нужной цифры

поставить знак «-»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке Е напротив предыдущей цифры

нажать клавишу Enter

7. Расчет предельных издержек

табличный курсор установить в колонку H напротив нужной цифры

поставить знак «=»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке D напротив нужной цифры

поставить знак «-»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке D напротив предыдущей цифры

нажать клавишу Enter

8. Расчет разности между предельной выручкой и предельными издержками:

табличный курсор установить в колонку I напротив нужной цифры

поставить знак «=»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке G напротив нужной цифры

поставить знак «-»

щелкнуть левой кнопкой мыши в колонке H напротив нужной цифры

нажать клавишу Enter

Для того чтобы скопировать формулу необходимо:

1. выделить ячейку из которой копируется формула;

2. навести курсор мыши на маркер;

3. удерживая нажатой левую клавишу мыши растянуть рамку ячейки до нужных границ.

Список литературы

1. Дэвид Васкевич «Стратегии клиент-сервер». - Киев: «Диалектика», «Информейшн Компьютер Энтерпрайзис», 1996 г.

2. К. Айден, Х. Фибельман, М. Крамер «Аппаратные средства РС» BHV - Санкт-Петербург, 1996 г.

3. Г.М. Лодыженский «Технология клиент-сервер и мониторы транзакций», 1994 г.

4. Г.М. Лодыженский «Разработка систем клиент-сервер», 1996 г.

Размещено на Allbest.ru