3.Назовите функции каждого из семи уровней модели ISO/OSI.

4.Какие уровни поддерживают функции обработки данных?

5.Какие уровни поддерживают функции транспортировки данных?

6.На каком уровне обмен информации осуществляется в виде битов?

7.На каком уровне обмен информации осуществляется в виде кадров?

8.На каком уровне обмен информации осуществляется в виде пакетов?

9.Накакомуровнеобменинформацииосуществляетсяввидепользовательских сообщений?

2.5. Эволюция многослойной модели доступа к информационным ресурсам

Многоуровневый подход применяется при создании модели доступа кинформационным ресурсам. Независимо от типа приложения, используемого в ИС, и того, имеется ли у него пользовательский интерфейс или оно является сервиснымприложением,котороепростопредоставляетсервисы,егоструктуру можно разложить на логические группы программных компонентов, называемыеслоями.Большинствоинформационныхсистемисоответствующееим программное обеспечение содержит три слоя (рис.31).

К типовому трехслойному дизайну, представленному на рис.31, могут добавляться дополнительные слои (например, слой сервисов между бизнес-сло- ем и слоем представлений).

Слои многослойной архитектуры физически могут располагаться на одном или разных уровнях. Если они размещаются на разных уровнях или разделены физическими границами, то это учитывается в программном обеспечении информационной системы.

Важно понимать разницу между слоями и уровнями архитектуры ИС, так как в отношении этих понятий нет единого толкования. Терминологическая путаница проистекает в основном из-за того, что в переводе c английского слово lay переводится и как слой, и как уровень. Layers (слои) описывают логическую группировку функций и компонентов в приложении, тогда как tiers (уровни, но их часто называют и звеньями) описывают физическое распределение функций и компонентов по серверам, компьютерам, сетям или удаленным местоположениям. Несмотря на то, что и для слоев, и для уровней применяетсяоднаитакжетерминологиялогическогоструктурирования(базовые компоненты: представление данных, прикладная логика, доступ к ресурсам), следует помнить, что только tiers (уровни, звенья) подразумевают физическое разделение. Вместе с тем, довольно обычное явление — размещение нескольких слоев на одном компьютере (одном уровне).

Таким образом, термин «уровень» или «звено» чаще всего используется применительно к физическому структурированию многоуровневой сетевой архитектуры, а термин «слой» к логическому структурированию.

42

Рис.31. Логическое представление архитектуры ИС

При всём многообразии конкретных реализаций ИС, абсолютное большинство из них имеет в своей основе ту или иную типовую архитектуру, наиболее используемая — клиент-серверная. Для клиент-сервисного взаимодействия характерны рассмотренные выше базовые компоненты: представление данных, прикладная логика, доступ к ресурсам. В зависимости от сложности выполняемых прикладных процессов и числа работающих клиентов различают двух-, трех-, n-звенные клиент-серверные архитектуры

Для строительства клиент-серверных сетей чаще всего используют двухзвенную (двухуровневую) архитектуру (рис.32).

Рис.32. Двухзвенная (двухуровневая) архитектура клиент-сервер

Архитектура называется двухзвенной (two-tier, 2-tier) из-за необходимости распределения трех базовых компонентов (уровней, layers) между двумя узлами (клиентом и сервером). Существуют различные модели взаимодействия клиента и сервера в рамках двухзвенной архитектуры, в зависимости от того, на стороне клиента или сервера располагаются базовые компоненты, рассмотренные ранее: доступ к ресурсам (данные), прикладная логика,

43

представление данных. К ним относятся модель «терминал-главный компьютер», модель «файл-сервер», модель сервера баз данных.

Модель «терминал-главный компьютер» (terminal-host computer architecture,англ.)историческипоявиласьпервой(рис.33).Главныйкомпьютер мэйнфрейм (mainframe, англ.) осуществляет хранение данных, их обработку, маршрутизацию в сети, управление сетью; через мультиплексоры-демульти- плексоры взаимодействует с терминалами. Задачи терминалов: ввод вмэйнфрейм данных, необходимых для выполнения заданий; передача мэйнфрейму команд на организацию сеансов и выполнение заданий.

Мэйнфрейм — классический пример централизации вычислений, когда

ведином комплексе сконцентрированы все информационные и вычислительныересурсы,хранениеиобработкаогромныхмассивовданных.Основныедостоинства централизованной архитектуры: пользователи совместно используют дорогие компьютерные ресурсы; централизация ресурсов и оборудования облегчает техническое обслуживание и эксплуатацию; отсутствует необходимость администрирования рабочих мест пользователей. Главный недоста- ток—полнаязависимостьпользователейтерминаловотглавногокомпьютера (его производительности и надежности). В настоящее время намечается тенденция возврата к тому, с чего начиналась клиент-серверная архитектура— кцентрализациивычисленийнаосновемоделитерминал-главныйкомпьютер.

Модель «файл-сервер». С появлением персональных компьютеров и локальных сетей, была реализована модель удаленного предоставления данных — файлового сервера, представлявшего доступ к файловым ресурсам,

втом числе и к удаленной базе данных. В этом случае выделенный узел сети является файловым сервером, на котором размещены файлы базы данных. Такая модель показала свою неэффективность ввиду того, что при активной работе с таблицами базы данных возникала большая нагрузка на сеть.

44

Модель сервера баз данных. С появлением специализированных систем управления базами данных (СУБД) появилась возможность реализации другой модели доступа к удаленной базе данных— модели сервера баз данных (рис.34). В этом случае ядро СУБД функционирует на сервере, прикладная программа на клиенте, а протокол обмена обеспечивается с помощью языка SQL. Такой подход по сравнению с файловым сервером ведет к уменьшению загрузки сети и унификации интерфейса «клиент-сервер». Однако, сетевой трафик остается достаточно высоким, кроме того, по-прежнему невозможно удовлетворительноеадминистрированиеприложений,посколькуводнойпрограмме совмещаются различные функции.

С разработкой и внедрением на уровне серверов баз данных механизма хранимых процедур появилась концепция активного сервера баз данных. В этом случае часть функций прикладного компонента реализована в виде хранимыхпроцедур,выполняемыхнасторонесервера.Остальнаяприкладная логика выполняется на клиентской стороне. Протокол взаимодействия— соответствующий диалект языка SQL.

Перечисленные способы распределения функций между двумя узлами сети в системах с двухзвенной архитектурой «клиент-сервер» иллюстрируют различные варианты: от мощного сервера, когда практически вся работа производится на нем, до мощного клиента, когда большая часть функций выполняетсянарабочейстанции,асервертолькообрабатываетпоступающиекнему по сети SQL-вызовы.

В трехзвенной архитектуре (three-tier architecture, англ.) (рис.35) вместо единого сервера применяется сервер приложений и сервер баз данных. Их использование позволяет резко увеличивать производительность сети: сервер базы данных освобождается от задач распараллеливания работы между различными пользователями; различные базы данных подключает сервер приложений. Следует отметить, что к трехзвенной клиент-сервисной архитектуре относится архитектураWeb-приложения.

Дальнейшее развитие ИС было связано с многозвенной (многоуровневой) архитектурой (n-tier architecture, англ.), которая использует средства разделения программ или распределенные объекты для разделения вычислительной нагрузки среди такого количества серверов приложений, которое необходимо при имеющемся уровне нагрузки (рис.35).

Основными элементами являются сервера баз данных, сервер (кластер) приложений и клиентская часть. Главная идея n-уровневой архитектуры заключается в максимальном упрощении клиента («тонкий» клиент) с целью повышения производительности сети. При использовании многозвенной (многоуровневой) модели системы количество возможных клиентских мест значительно больше, чем при использовании двух- и трехзвенной моделей.

Достоинством такой архитектуры является возможность создания системы с массовым параллелизмом (серверов базы данных может быть несколько,

45

асервером приложений могут служить несколько соединенных в кластер компьютеров).

Рис.35. Многозвенная клиент-серверная архитектура

К недостаткам следует отнести высокую сложность и цену решения. Кроме того, для обслуживания большого числа клиентов на сервере должно быть запущено большое количество одновременно работающих серверных процессов, а это резко повышает требование к ресурсам ЭВМ, на которой запускались все серверные процессы. Взаимодействие серверных процессов в этой модели обеспечить сложно.

Вопросы для самопроверки к подразделу 2.5

1.Как называются логические группы программных компонентов в модели доступа к информационным ресурсам?

2.Опишите модель логического представления архитектуры ИС.

3.На какие виды обеспечения распространяется модель логического представления архитектуры ИС?

4.В чем заключается разница между слоями и уровнями в архитектуре ИС?

5.Какие типовые архитектуры используются при создании ИС?

6.Назовите модели взаимодействия клиента и сервера в двухзвенной архитектуре «клиент-сервер».

46