Сергей Зыков - Основы проектирования корпоративных систем

Рис. 6.3.Обработка данных СуБД: файл-сервер

Возможности, характерные для данной архитектуры таковы: во-первых, явно присутствуют клиентская и серверная части; во-вторых, сервер БД отвечает за хранение данных и предоставление доступа к БД. Общая база данных хранится на сервере и доступна всем пользователям ЛВС. Таким образом, клиент получает согласованные данные, доступные всем пользователям, хранение удешевляется, а доступ к БД становится распределенным. Отдельные фрагменты БД могут храниться на разных компьютерах в одном узле ЛВС.

Запрос на доступ к данным инициируется клиентской частью. Все клиент-серверное взаимодействие строится на стандартах. В данном случае используется язык SQL – язык структурных запросов к БД со стандартами от 1992 г. и более поздний стандарт ANSI. Они позволяют инкрементально наращивать функциональность и обеспечить взаимодействие БД, созданных разными производителями (Microsoft, Oracle). Под SQL-сервером понимается логическое имя, возможно группа компьютеров или кластер со стандартным интерфейсом в виде языка SQL. При этом в идеале любой SQL-клиент совместим с любым SQL-сервером. Если вернуться к схеме взаимодействия клиента и сервера БД, то можно видеть, что на сервер приходится большая нагрузка. В связи с этим SQL-сервер является не только центральным звеном системы БД, но и наиболее ответственным и важным звеном, узким местом всей системы, несмотря на то, что клиент сам по себе достаточно мощный. Если клиент может взять на себя часть функций прикладной логики, то он должен ее на себя взять. В этом и состоит перспектива систем управления БД – гибкая балансировка нагрузки между клиентом и сервером.

Исторически первым методом организации клиент-серверного взаимодействия была RPC. Эта архитектура значима и сегодня. На довольно низком уровне можно обеспечить распределение нагрузки. Некоторые компоненты могут располагаться на клиенте. Если ЛВС вычислительно неоднородна, то взаимодействие на уровне процедурных сервисов позволяет скрыть неоднородность сети. При этом снижается значимость аппаратной совместимости. Часть парка аппаратного обеспечения может быть заменена без критического влияния на важные системы. Принцип открытых систем сглаживает подобные неровности инкапсуляцией функциональности на прикладном уровне процедур приложений. Если говорить о SQL-сервере, то функциональное разделение производится следующим образом. СУБД работает на стороне сервера, на стороне клиента организуется лишь инициирование запросов к SQL-серверу. Вся работа по формированию запросов, обработке данных, организации транзакционного многопользовательского взаимодействия осуществляется на стороне сервера. Ряд запросов носит типовой характер. Результат этих запросов стоит кешировать в ОЗУ на сервере. Таким образом возникает возможность хранения кэша на выделенном сервере. Если клиент использует одни и те же запросы, стоит кешировать БД на локальной машине. Так можно моделировать работу сервера на клиенте и осуществлять ряд операций по обработке данных локально. В отличие от традиционной клиент-серверной архитектуры мы получаем распараллеливание и балансировку прикладных функций между клиентом и сервером. Прежде чем обсудить трехзвенную архитектуру, поговорим об особенности архитектуры сервера баз данных.

Основное требование к серверу БД – обеспечение максимальной производительности при большом числе пользователей, даже если они сложные и требуют взаимодействия таблиц, расположенных на разных серверах, пользователей много и запросы разные. Используются многопроцессорные, многопоточные архитектуры. Ведущие производители применяют различные подходы.

Рассмотрим основы многопроцессорной и многопоточной архитектуры. При каждом сеансе связи пользователя с сервером осуществляется создание нового экземпляра приложения (Oracle). При этом преимуществом является масштабируемость, что требует большого объема памяти. Многопоточный подход (Microsoft, Sybase) заключается в том, что на один экземпляр приложения запускается несколько потоков, это требует меньше ресурсов. При многопроцессорном подходе ОС ориентируется на разделение времени между экземплярами приложений, при каждом соединении создается новый процесс.

Вернемся к вопросу о балансировке нагрузки между клиентом и сервером. Речь идет о выделении третьего уровня прикладной логики. Верхний уровень, связанный с логикой работы приложения, расщепляется на два. Трехуровневая архитектура включает в себя презентационную логику (PL), бизнес-логику (BL) и логику доступа к ресурсам (AL). BL можно размещать как на сервере, так и на клиенте, а также выделить на отдельный сервер, тогда появляется понятие сервера приложений. Тонкий клиент – легкий клиент с презентационной логикой, например браузер. Толстый клиент (remote data access, RDA) объединяет бизнес-логику и презентационную логику. Сервер приложений можно выделить в отдельный программный уровень.

Под толстым клиентом (RDA) понимается объединение на клиентской части логики, связанной с презентацией, и бизнес-логики. Только логика доступа к ресурсам оставлена на сервере (рис. 6.4).

Рис. 6.4.Модель трехуровневой архитектуры клиент – сервер: толстый клиент

Другой вариант взаимодействия в трехуровневой модели – тонкий клиент (как правило это веб-браузер) (рис. 6.5). У клиента остается только презентационная логика, а бизнес-логика и логика доступа к ресурсам остаются на сервере. Дальнейшая балансировка загрузки дает возможность выделить еще один логический слой – сервер приложений, который не обязательно является отдельным физическим сервером.

Рис. 6.5.Модель трехуровневой архитектуры клиент – сервер: тонкий клиент

КИС активно взаимодействуют с более крупными системами, которые представляют собой конгломераты информационных систем федеративного интегрированного уровня. Преимущественно такое взаимодействие осуществляется в режиме частичного предоставления данных или организации специфического доступа к ним в форме мультибаз данных. Интегрированные федеративные системы являются глобальными системами, объединяющими различные модели данных, как реляционные, так и иерархические, сетевые в ряде случаев и объектные, и конгломераты различных СУБД (рис. 6.6).