Разделение приложений по уровням
Модель клиент-сервер была предметом множества дебатов и споров. Один из главных вопросов состоял в том, как точно разделить клиента и сервера. Понятно, что обычно четкого различия нет. Например, сервер распределенной базы данных может постоянно выступать клиентом, передающим запросы на различные файловые серверы, отвечающие за реализацию таблиц этой базы данных. В этом случае сервер баз данных сам по себе не делает ничего, кроме обработки запросов.
Однако, рассматривая множество приложений типа клиент-сервер, предназначенных для организации доступа пользователей к базам данных, многие рекомендовали разделять их на три уровня:
• уровень пользовательского интерфейса;
• уровень обработки;
• уровень данных.
Уровень пользовательского интерфейса содержит все необходимое для непосредственного общения с пользователем, например, для управление дисплеем. Этот уровень содержит программы, посредством которых пользователь может взаимодействовать с приложением.
Уровень обработки обычно содержит приложения. Эта средняя часть логически располагается на уровне обработки.
Уровень данных — собственно данные, с которыми происходит работа. Специфическим свойством этого уровня является требование сохранности (persistence). Это означает, что когда приложение не работает, данные должны сохраняться в определенном месте в расчете на дальнейшее использование. В простейшем варианте уровень данных реализуется файловой системой, но чаще для его реализации задействуется полномасштабная база данных. В модели клиент-сервер уровень данных обычно находится на стороне сервера. отвечает за поддержание целостности данных для различных приложений. Для базы данных поддержание целостности означает, что метаданные, такие как описания таблиц, ограничения и специфические метаданные приложений, также хранятся на этом уровне.
Архитектура клиент-сервер: многозвенные архитектуры
Простейшая организация предполагает наличие всего двух типов машин:
• Клиентские машины, на которых имеются программы, реализующие только пользовательский интерфейс или его часть.
• Серверы, реализующие все остальное, то есть уровни обработки и данных.
Проблема подобной организации состоит в том, что на самом деле система не является распределенной: все происходит на сервере, а клиент представляет собой не что иное, как простой терминал.
Многозвенные архитектуры
Один из подходов к организации клиентов и серверов — это распределение программ, находящихся на уровне приложений по различным машинам, как показано на рис. 1.20. В качестве первого шага рассмотрим разделение на два типа машин: на клиенты и на серверы, что приведет к физически двухзвенной архитектуре (physically two-tiered architecture).
Один из возможных вариантов организации — поместить на клиентскую сторону только терминальную часть пользовательского интерфейса, как показано на рис. 1.20, а, позволив приложению удаленно контролировать представление данных. Альтернативой этому подходу будет передача клиенту всей работы с пользовательским интерфейсом (рис. 1.20, б). В обоих случаях отделяем от приложения графический внешний интерфейс, связанный с остальной частью приложения (находящейся на сервере) посредством специфичного для данного приложения протокола. В подобной модели внешний интерфейс делает только то, что необходимо для предоставления интерфейса приложения.
Можно перенести во внешний интерфейс часть приложения, как показано на рис. 1.20, в. Примером может быть вариант, когда приложение создает форму непосредственно перед ее заполнением. Внешний интерфейс затем проверяет правильность и полноту заполнения формы и при необходимости взаимодействует с пользователем. Другим примером организации системы по образцу, представленному на рис. 1.20, в, может служить текстовый процессор, в котором базовые функции редактирования осуществляются на стороне клиента с локально кэшируемыми или находящимися в памяти данными, а специальная обработка, такая как проверка орфографии или грамматики, выполняется на стороне сервера.
Во многих системах клиент-сервер популярна организация, представленная на рис. 1.20, г и д. Эти типы организации применяются в том случае, когда клиентская машина — персональный компьютер или рабочая станция — соединена сетью с распределенной файловой системой или базой данных. Большая часть приложения работает на клиентской машине, а все операции с файлами или базой данных передаются на сервер. Рисунок 1.20, д отражает ситуацию, когда часть данных содержится на локальном диске клиента. Так, например, при работе в Интернете клиент может постепенно создать на локальном диске огромный кэш наиболее часто посещаемых web-страниц.
Рассматривая только клиенты и серверы упускается момент, что серверу иногда может понадобиться работать в качестве клиента. Такая ситуация, отраженная на рис. 1.21, приводит нас к физически трехзвенной архитектуре (physically three-tiered architecture).
В подобной архитектуре программы, составляющие часть уровня обработки, выносятся на отдельный сервер, но дополнительно могут частично находиться и на машинах клиентов и серверов. Типичный пример трехзвенной архитектуры — обработка транзакций. В этом случае отдельный процесс — монитор транзакций — координирует все транзакции, возможно, на нескольких серверах данных. Мы вернемся к обработке транзакций в следующих главах.
