Сергей Зыков - Основы проектирования корпоративных систем

Рис. 6.7.Двухуровневая архитектура клиент – сервер в сетях Интернет/интранет

При переходе к трехуровневой системе возникает промежуточный слой, связанный с JSP (Java Server Pages) или ASP (Active Server Pages). Промежуточный слой в виде веб-сервера, сервер БД, осуществляющий SQL-взаимодействие с БД, и клиент в виде веб-браузера.

Основные протоколы – HTTP, или HTTPS. Преимуществами являются снижение трафика, большая взаимозаменяемость компонентов за счет стандартных интерфейсов и протоколов, а также увеличение безопасности. Недостаток связан с тем, что HTTP – это протокол без состояния (stateless). В связи с этим сложно организовать транзакционную обработку БД, что крайне важно для систем корпоративного размера, поскольку многопользовательская работа подразумевает транзакционность и изоляцию пользователя. Осуществляется псевдопараллельная работа со сложным управлением транзакциями.

При трехуровневой архитектуре обобщенное взаимодействие между клиентом и сервером выглядит следующим образом (рис. 6.8). Клиент в виде веб-браузера отсылает серверу запрос на доставку веб-страниц, данных в рамках протокола HTTP. Выполняется передача данных в определенном формате. После того как веб-сервер получает запрос на отображение веб-страницы от сервера БД, он передает после перекодирования HTML-страницы клиенту. Вебсервер – это промежуточное звено между клиентом и БД. Он получает от клиента в сыром виде запрос на получение информации и обращается к серверу БД по средствам запросов. Существуют программы расширения серверной части, которая получает от вебсервера запрос на получение данных и общается с сервером БД. Она принимает запрос, переформулирует его на языке SQL и передает его серверу БД. Сервер БД специализируется исключительно на выполнении SQL-запросов. Он выполняет запрос в форме определенного количества записей из БД программе-расширению. После чего происходит передача информации веб-серверу с преобразованием в формат веб-браузера. Затем происходит передача клиенту страницы с результатом. Таким образом, происходит двухуровневое взаимодействие.

В трехзвенном клиент-сервере взаимодействие происходит более сложным образом. Между веб-сервером и источником данных появляется еще один уровень, реализующий прикладную логику на основе программных расширений. Информация в формате HTML от веб-браузера преобразуется к виду, который может быть транслирован в SQL-запрос, который выполняет SQL-сервер. После этого происходит обратное преобразование в HTML и передача его клиенту. Используются программы-расширения CGI-скрипты, API. Основная цель для трехзвенной клиент-серверной архитектуры – за счет взаимодействия по стандартным протоколам осуществить специализацию деятельности компонентов. И за счет этой специализации ускоряется обработка запросов. Отдельно выделяется задача поддержания соединения с БД для минимизации сетевого трафика. Кроме того, для обеспечения масштабируемости необходимо поддерживать резерв в соединении с БД для того, чтобы в пиковый период увеличить нагрузку. Стандартизация компонентов дает возможность инкрементально наращивать функциональность отдельных систем.

Рис. 6.8.Трехуровневая архитектура клиент – сервер в сетях Интернет/интранет

Кроме традиционных корпоративных систем стоит рассмотреть системы, не являющиеся корпоративными с точки зрения решаемых бизнес-задач. Речь идет о системах, которые поддерживают на уровне государств функционирование достаточно важных информационных служб, например электронное правительство или система, объединяющая различные модели данных и построенные на их основе базы данных. В ряде случаев необходимо использовать не только реляционные базы данных, но и современные объектно-ориентированные модели данных, которые в чисто реляционные таблицы не вполне укладываются исходя из динамического характера объектов и ряда других факторов. Имеются как теоретические, так и удовлетворительные практические результаты в объединении неоднородных источников данных. При этом возможны различные подходы к интеграции неоднородных баз данных. Это можно осуществить путем разработки новых моделей данных, которые объединяют различные подходы к хранению данных (реляционный, сетевой, иерархический, объектно-ориентированный) на основе чисто объектных моделей. Другой подход основан на преобразовании языков манипулирования данными (аналогичных SQL) для взаимодействия с данными, которые хранятся в нереляционных форматах, создании адаптеров для такого рода нереляционных СУБД. При интеграции подобных систем в глобальную среду сетевых коммуникаций, в интернет-среду важной проблемой становится обработка достаточно сложных запросов. Важными аспектами такой интеграции является управление транзакциями на глобальном уровне. Это сложная и многоплановая задача. Сложность вызывает оптимизация запросов, если речь идет об использовании разного рода баз данных для ответов на запросы, а кроме того, администрирование этих данных, ведение журнала, аудит пользователей для получения консолидированных отчетов по безопасности.

Зачастую пользователи этих систем не могут открыть все свои данные в федеративные системы защиты. Выходом является формирование мультибаз данных, которые сохраняют локальную автономность, т. е. для ряда систем имеет место лишь частичная интеграция в федеративные системы. Глобальной схемы данных пользователями не предоставляется, доступ дается в ограниченном виде или особыми способами с механизмами защиты.

Другим интересным направлением в развитии корпоративных систем с базами данных является их взаимодействие с GRID-системами, которые представляют собой глобальные высокопроизводительные сети для вычислений над большими объемами данных в короткие сроки. В ряде случаев такие объемы данных накапливались годами и измеряются терабайтами. Интеграция гетерогенных информационных систем в мультибазы данных и их взаимодействие с GRID являются перспективными направлениями исследований. При этом интерес представляет как построение моделей данных в основном на основе объектов для поддержки этих интегрированных систем, так и разработка средств реализации такого рода систем, в том числе специализированных адаптеров для известных систем, чтобы появилась возможность интегрировать вновь создаваемые системы в существующие среды.

GRID-системы – это системы распределенных вычислений, отличные от традиционных корпоративных СУБД. В ряде корпораций уже есть примеры использования таких систем. Под этим термином понимается глобально распределенная сеть, которая в отличие от корпоративных систем должна обеспечивать очень высокую производительность, дающую возможность обычным компьютерам соперничать в производительности с супер-ЭВМ. В ряде отраслей знания есть потребность хранения и обработки терабайтных объемов данных. Это нужно в биологии для анализа ДНК, в медицине для компьютерной томографии в реальном времени и анализа развития онкологических заболеваний, в геофизике для анализа спутниковых данных об атмосферных явлениях, в астрономии для анализа динамики космических тел, в физике элементарных частиц для анализа данных с ускорителей, в криптографии, вычислениях (константы пи). Характерные скорости поступления информации в таких системах – 100 Мб/с.