Файл: Технология построения распределенных информационных систем (Основные понятия, классификация и структура АИС).pdf

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

2.1. Технология файл-сервер

Под распределенной обработкой данных понимают обработку приложений несколькими территориально распределенными компьютерами [12]. Технология «файл-сервер» основана на таких понятия как «файл-сервер» и «клиент».

Файл-сервер — это персональный компьютер, который обеспечивает хранение данных и выдачу их по требования клиента в виде файлов [9].

Клиентом может быть задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. Клиент формирует запрос о выполнении процедур, чтения или записи в файл, который посылается на файл-сервер [9].

Сервер включает жесткий диск большой емкости, на котором хранится база данных файлов, доступ к которой могут иметь несколько клиентов одновременно. Сервер выполняет обработку и выборку данных для передачи клиенту, а клиент принимает данные и отображает их в удобном для пользователя виде на экране, либо выводит на печать.

Для работы информационной системы, организованной по технологии «файл-сервер» необходимо наличие сетевой операционной системы, которая обеспечивает работу клиента и сервера.

Первая часть находится на файловом сервере, а вторая устанавливается на всех клиентах (персональных компьютерах).

Вторая часть часто называется «оболочкой» и обеспечивает взаимодействие между сервером и программами рабочей станции.

Файловый сервер сам по себе используется только как хранилище файлов. Обработку запросов выполняет серверная часть системы.

На рисунке 2.1 представлена принципиальная схема работы информационной системы по технологии «файл-сервер» [13].

Рисунок 2.1 - Структура информационной системы с файл-сервером

На рисунке 2.2 представлена схема обработки запроса одного пользователя.

Рисунок 2.2 - Схема обработки запроса одного пользователя

При одновременном запросе нескольких пользователей схема будет выглядеть, как показано на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема обработки запроса нескольких пользователей

Недостатки технологии файл-сервер [9, 13]:

1) большая нагрузка на сеть и высокие требования к ее пропускной способности, чтобы обеспечить оптимальную скорость работы системы в целом. Также практически невозможно организовать приемлемую одновременную работу нескольких пользователей;

2) обработка данных происходит на компьютере пользователей, это требует увеличения мощности аппаратного обеспечения каждого пользователя и, как правило, ведет к значительным затратам при сомнительном увеличении производительности компьютеров сотрудников компании;

3) практически невозможно разграничить доступ к данным, так как для получения данных даже из одного поля, пользователю будет направлен целый файл, который может содержать информацию, которая является защищаемой.

Технология «файл-сервер» в настоящее время все еще используется, обычно для автоматизации небольших предприятий.

2.2. Технология клиент-сервер

Использование технологии «клиент-сервер» позволяет устранить недостатки технологии «файл-сервер».

Сервер базы данных расположен на компьютере-сервере и выполняет основной объем обработки данных. Клиентское приложение создает запросы в виде SQL-запросов. Серверное приложение получает по запросу данные из базы данных и передает их клиентскому приложению [18].

При такой схеме организации обмена данными в разы сокращается объем передаваемых данных по сети.

Большинство информационных системы разрабатывается по двухуровневой технологии «клиент-сервер».

На рисунке 2.4 представлена структура информационной системы по технологии «клиент-сервер» [23].

На компьютерах клиентов устанавливается программное обеспечение клиента, которое формирует запросы и отображает результаты пользователю.

Сетевое программное обеспечение передает данные между клиентом и серверов в двух направлениях [11].

Кроме того, в рамках технологии «клиент-сервер» сервер используется не только как хранилище программ и данных, но и как вычислительная среда.

Рисунок 2.4 - Структура информационной системы по технологии «клиент-сервер»

На рисунке 2.5 представлен пример обработки запроса одного пользователя.

Рисунок 2.5 - Пример обработки запроса одного пользователя

На рисунке 2.6 представлен пример обработки запроса нескольких пользователей, обращающихся к данным одновременно.

Рисунок 2.6 - Пример обработки запроса одновременно нескольких пользователей

Как видно из представленного примера технология «клиент-сервер» позволяет работать с данными одновременно несколькими пользователями без потери производительности и блокировки данных.

В мощных клиент - серверных СУБД существуют дополнительные механизмы, позволяющие увеличить производительности системы, снизить нагрузку на сеть, например, хранимые процедуры, которые выполняют пред-или постобработку данных на стороне сервера, исключая необходимость многоразовой обмены данными между клиентом и сервером [11].

Таким образом, по сравнению с технологией «файл-сервер» очевидны следующие преимущества технологии «клиент-сервер» [18, 23]:

1) по сети передается только те данные, которые были запрошены на стороне сервера, следовательно, требования к пропускной способности сети уменьшаются;

2) доступ к данным возможен одновременно несколькими пользователями без блокировки на чтение;

3) обработка данных происходит на сервере, следовательно, рабочие станции не должны обладать мощными параметрами, достаточно одного мощного сервера, что определяет экономичность данной технологии;

3) Доступ пользователя возможен только к тем данным, которые им могут быть получены в соответствии с правами и выделенными ролями.

2.3. Многоуровневая архитектура

Многоуровневая архитектура - архитектурная модель программного комплекса, предполагающая наличие в нём трёх компонентов: клиента, сервера приложений (к которому подключено клиентское приложение) и сервера баз данных (с которым работает сервер приложений) [17].

Структура информационной системы с многоуровневой архитектурой представлена на рисунке 2.7.

Многоуровневая архитектура включает в себя три уровня иерархии [17]:

1) Клиент;

2) Сервер приложений;

3) Сервер базы данных.

Серверу приложений передана бизнес-логика реализации функций системы, которая в технологии двухзвенного «клиент-сервера» располагалась на стороне клиента [20].

Рисунок 2.7 - Структура информационной системы с многоуровневой архитектурой

Передача функциональность на сторону сервера приложений позволяет еще больше освободить клиентскую часть систем, тем самым, снизив требования к производительности рабочих станций. В связи с этим клиентскую часть называют «тонким клиентом» [20].

Кроме того, отделение бизнес-логики позволяет упросить модернизацию ПО, так как достаточно исправить логику только в одном месте всей системы.

Достоинства многоуровневой технологии [17, 20]:

• возможность масштабируемости системы;
• возможность настройки системы благодаря изолированию уровней и бизнес-логики;
• высокий уровень безопасности данных;
• высокий уровень надежности системы;
• низкие требования пропускной способности канала связи;
• низкие требования к аппаратным характеристикам клиентских станцией, вплоть до простого смартфона.

К недостаткам многоуровневой архитектуры относятся:

• увеличение сложность реализации приложений;
• более сложное развертывание и администрирование системы;
• высокие требования к производительности сервера;
• высокие требования к пропускной способности канала связи между сервером базы данных и серверами приложений.

2.4. Интернет / Интранет - технология

Использование Интернет / Интранет технологий при создании информационных ресурсов и построении информационных систем различного назначения в ближайшее время станет доминирующим в мировом информационном пространстве по следующим причинам [29].

В основе Интернет / Интранет технологии построения информационных систем лежит способ организации доступа к данным через WWW-сервис сети Интернет [21, 29].

Основной принцип Интернет / Интранет технологии заключается в разделении вычислительных ресурсов как между многочисленными серверами, расположенными в различных концах сети, так и между серверами и клиентами (компьютер, на котором работает конечный пользователь) (рисунок 2.8) [22].

Рисунок 2.8 – Интернет / Интранет технология

Для реализации такой возможности используются [15]:

• HTTP-SQL (формирование SQL запросов к БД с WWW сервера);
• АPI (организация динамических приложений на стороне сервера);
• Java (JDBC - организация динамических приложений на стороне клиента) интерфейсов для формирования запросов пользователя к базам данных или к другим информационным источникам на получение и обработку информации.

Информационная система, разработанная на основе клиент - серверных Интернет / Интранет технологий, включает следующие серверные компоненты, представленные на рисунке 2.9 [16].

Рисунок 2.9 – Компоненты Интернет / Интранет технологии

Взаимодействие WWW сервера с базами данных может быть организовано двумя способами: через сервер транзакций или API интерфейс.

На рисунках 2.10-2.11 представлена связь сервера с базой данных через API интерфейс [18].

В качестве СУБД для реализации рассматриваемой технологии часто используют сетевые СУБД [10]:

• Informix;
• Oracle;
• MS SQL.

Для несетевых СУБД HTTP-SQL или TS (сервер транзакций) должны работать на одной машине, на которой работает используемая вами СУБД.

Рисунок 2.10 – Взаимодействие через API интерфейс – вариант 1

Рисунок 2.11 – Взаимодействие через API интерфейс – вариант 2

На рисунке 2.12 представлен список преимуществ Интернет / Интранет технологий [16].

Рисунок 2.12 - Список преимуществ Интернет / Интранет технологий

В настоящее время технология распределенной обработки информации на основе Интернет/Интранет становится все более популярной в связи с информатизацией общества и массирования использования сети Интернет.

Выводы

В данной главе работы рассмотрены основные технологии распределенной обработки информации:

• файл-сервер;
• клиент-сервер;
• многоуровневая архитектура;
• Интернет/Интранет технология.

ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМЫ

3.1. Технология COM

COM (Component Object Model) - это метод разработки программных компонентов, небольших двоичных исполняемых файлов, которые предоставляют необходимые сервисы приложениям, операционным системам и другим компонентам. Другими словами, COM определяет стандартный механизм, с помощью которого одна часть программного обеспечения предоставляет свои сервисы другой независимо от способа их реализации [25].