Поняття файл-серверних і клієнт-серверних технологій увійшло в ужиток у 80-ті роки ХХ ст., коли було розроблено локальні обчислювальні мережі та з’явилися настільні робочі станції, які потребували організації колективного використання інформаційних ресурсів. Тоді ж почали інтенсивно розробляти програмні засоби, за допомогою яких реалізовувалася відносна незалежність
даних від прикладних програм, які їх використовують, тобто систем управління базами даних (СУБД).
У період створення першої СУБД домінувала модель оброблення даних, коли управління даними (функція сервера) і взаємодія з користувачем були поєднані в одній програмі. СУБД мала централізовану архітектуру, оскільки сама СУБД і прикладні програми, які працювали з базами даних, функціонували на центральному комп’ютері (велика ЕОМ або міні-комп’ютер). Там же розташовувалися бази даних. До центрального комп’ютера було підключено термінали — робочі місця користувачів (рис. 2.2). Усі процедури оброблення даних (підтримка і ведення інформаційної бази, її формування, оптимізація і виконання запитів, обмін з пристроями зовнішньої пам’яті тощо) виконувалися на центральному комп’ютері, що висувало жорсткі вимоги до його продуктивності.
Як відомо, в мережі комп’ютери не є рівномірними. Кожен з них має своє місце, та відмінне від інших призначення.
Велика ЕОМ
Операційна система
Прикладна програма
СУБД
База даних
Рис. 2.2. Схема централізованого оброблення інформації
Одні комп’ютери в мережі володіють і розпоряджаються інформаційнообчислювальними ресурсами, такими як процесори, файлова система, поштова служба, служба друку, база даних. Інші мають можливість звертатися до цих служб, користуватися їхніми послугами. Комп’ютер, що управляє певним ресурсом, заведено називати сервером цього ресурсу, а комп’ютер, що бажає ним скористатися, — клієнтом; конкретний сервер визначається виглядом ресурсу, яким він володіє. Так, якщо ресурсом є бази даних, то йдеться про сервер баз даних, який обслуговує запити клієнтів, пов’язані з обробленням даних. Якщо ресурсом є файлова система, то говорять про файл-сервер.
Зауважимо, що в мережі той самий комп’ютер може виконувати роль як клієнта, так і сервера. Наприклад, у мережі, яка містить персональні комп’ютери, велику ЕОМ і міні-комп’ютер, останній може бути як сервером бази даних, обслуговуючи запити від клієнтів (персональних комп’ютерів), так і клієнтом, посилаючи запити до великої ЕОМ.
Цей принцип поширюється і на взаємодію програм. Якщо одна з них виконує деякі функції, надаючи іншим відповідний набір послуг, то вона є сервером.
Програми, що користуються цими послугами, заведено називати клієнтами. Так, ядро реляційної SQL-орієнтованої СУБД часто називають сервером бази даних, або SQL-сервером, а програму, що звертається до нього за послугами з оброблення даних, — SQL-клієнтом. Тож коли йдеться про клієнт-серверну технологію оброблення інформації, це означає, що прикладні програми (додатки) матимуть розподілений характер. Іншими словами, частину функцій прикладної програми буде реалізовано в програмі-клієнті, іншу — в програмісервері, при цьому для їх взаємодії буде використовуватися відповідний протокол.
Основний принцип технології «клієнт-сервер» полягає в поділі функцій стандартного інтерактивного додатка на чотири групи, що мають різну природу і програмну реалізацію.
До першої групи належать функції ведення і відображення даних, які реалізуються за допомогою відповідних програмних процедур — компонентів представлення. Друга група об’єднує суто прикладні функції, характерні для певної галузі (наприклад, для системи обліку готової продукції — виписка документа на відвантаження готової продукції, визначення залишку продукції на складі тощо), які підтримує прикладний компонент. До третьої групи належать фундаментальні функції збереження і управління даними (базами даних, файловими системами), що реалізуються за допомогою компонентів допуску до інформаційних ресурсів.
Функції четвертої групи — це службові функції (що забезпечують зв’язок між функціями перших трьох груп), які реалізуються за допомогою відповідних протоколів взаємодії.
Відмінності в реалізаціях технології «клієнт-сервер» визначаються чотирма чинниками. По-перше, тим, у який вид програмного забезпечення інтегровано кожен із цих компонентів. По-друге, тим, які програмні механізми використовуються для реалізації функцій зазначених груп. По-третє, як перелічені логічні компоненти розподіляються між комп’ютерами в мережі. По-четверте, які механізми використовуються для зв’язку компонентів.
Зазначені підходи реалізуються в таких моделях:
— файлового сервера (File Server — FS);
— доступу до віддалених даних (Remote Data Access
— RDA);
— сервера бази даних (Data Base Server — DBS);
— сервера додатків (Application Server — AS). FS-модель є базовою для локальних мереж персональних комп’ютерів. На відміну від централізованої системи архітектура «файл-сервер» (рис. 2.3) не має мережевого поділу компонентів діалогу (компонент представлення), використовує персональний комп’ютер для функцій відображення, що полегшує побудову графічного інтерфейсу.
Донедавна FS-модель була надзвичайно популярна серед вітчизняних фахівців, які розробляли інформаційні системи із використанням таких СУБД, як dBase, Clipper, FoxPro, Paradox, Clarion тощо, які мають мережеві версії. Суть моделі полягає ось у чому. Один із комп’ютерів у мережі інсталюється як сервер і надає послуги з оброблення файлів іншим комп’ютерам. Файловий сервер працює під управлінням мережевої операційної системи (наприклад Windows NT, Novell NetWare і та ін.) і виконує компоненти доступу до інформаційних
ресурсів, тобто до файлів. На комп’ютерах клієнтів функціонує додаток, у кодах якого суміщені компонент представлення і прикладний компонент. Протокол обміну являє собою набір низькорівневих викликів, що забезпечують додатку доступ до файлової системи на файл-сервері.
Рис. 2.3. Структура FS-моделі
Програмне забезпечення файл-серверної архітектури налаштоване на виконання всієї роботи з даними на робочій станції. Сервер використовується лише як спільний віддалений нагромаджувач інформації великої ємності.
Базою розроблення файл-серверних додатків для локальних мереж ПК є інструментальні засоби зазначених СУБД, які реалізовані у вигляді діалогового інтегрованого середовища, що надають три рівні доступу:
— програмування і створення додатків мовою, що поєднує можливості мов третього й частково мов четвертого покоління (3GL, 4GL);
— створення і ведення структури БД та індексних таблиць, а також інтерактивна генерація макетного додатка і його компонентів (меню, форм вікон, звітів, запитів і програмних модулів);
— використання діалогового середовища й генераторів кінцевими користувачами для створення, ведення й перегляду БД, а також формування нескладних запитів і звітів.
Діалогові середовища підтримують як текстовий для DOS, так і графічний інтерфейс користувача для Windows. FS-модель стала фундаментом для розширення можливостей персональних комп’ютерів у напрямі колективного використання інформаційних ресурсів і підтримки багатокористувального режиму роботи.
Але мірою збільшення робочих станцій у мережі та обсягів інформації, що циркулює в системі, виявилися істотні недоліки такої технології. Передусім це збільшення завантаження мережі за рахунок недосконалого процесу доступу до інформації на сервері.
Процес доступу до інформації в локальних СУБД (dbf орієнтованих) характеризується таким: для пошуку необхідних даних інформація із сервера передається на робочу станцію доти, доки необхідні дані не буде знайдено. У цьому разі мережею на робочу станцію буде передано як мінімум індексний файл для визначення місцезнаходження необхідної інформації й лише після цього — потрібний фрагмент із БД.
На рис. 2.4 зображено середовище оброблення запитів у FS-моделі. Його сутність така: прикладній програмі, що завантажена на робочу станцію користувача, необхідно одержати всі записи, які задовольняють деякі пошукові умови. Програма управління даними на робочій станції може визначити, чи задовольняє запис пошукові умови, лише після того, як її буде передано на робочу станцію. Тому цей технологічний варіант оброблення інформації у FS-моделі має найбільший сумарний час передавання інформації каналами мережі.
Рис. 2.4. Типове середовище оброблення запитів у FS-моделі
Зауважимо, що прикладна програма звертається до бази даних, яка складається з великої кількості файлів формату *.dbf. Інформація з цих файлів зчитується короткими фрагментами (практика показує, що повідомлення розміром понад 255 байт трапляються не частіше як у 15—20 % випадків), що, з одного боку, вповільнює обмін з базою даних, а з іншого — перевантажує канал зв’язку короткими повідомленнями.
Для підвищення ефективності використання каналу зв’язку на практиці використовують різні варіанти обміну даними між клієнтом і сервером. Наприклад, базу даних, яка має посторінкову організацію, проектують з кількох великих файлів, інформація з БД зчитується посторінково, стандартний розмір її 4096 байт.
Теоретично в разі збільшенні розміру сторінки бази даних ефективність використання каналу зв’язку має зростати внаслідок того, що дані будуть передаватися довшими повідомленнями. Однак при цьому зростає і кількість даних, переданих марно, тобто даних, що містяться на сторінці, але не використовуються для роботи.
Іншими істотними недоліками є вузький спектр операцій маніпулювання з даними (у цьому разі з файлами), обмеженість на розміри бази даних. Крім того, немає адекватних засобів безпеки доступу до даних (захист виконується на рівні файлової системи), одиниця захисту — файл.
Усі перелічені властивості та внутрішні обмеження FS-моделі свідчать про недоцільність її використання в КІС.
