Сервери доступу в мережах

Сервери доступу в мережах.

    В основі широкого розповсюдження локальних мереж комп'ютерів лежить відома ідея поділу ресурсів. Висока пропускна здатність локальних мереж забезпечує ефективний доступ з одного вузла локальної мережі до ресурсів, що знаходяться в інших вузлах. Розвиток цієї ідеї призводить до функціонального виділення компонентів мережі: розумно мати не тільки доступ до ресурсів віддаленого комп'ютера, але також одержувати від цього комп'ютера деякий сервіс, який специфічний для ресурсів даного роду, програмні засоби. Так ми приходимо до розрізнення робочих станцій, серверів локальної мережі.

    Робоча станція призначена для безпосередньої роботи користувача або категорії користувачів, володіє ресурсами, відповідними локальним потребам даного користувача. Сервер локальної мережі повинен володіти ресурсами, відповідними його функціональному призначенню, потребам мережі. Зауважимо, що у зв'язку з орієнтацією на підхід відкритих систем, правильніше говорити про логічні сервери (маючи на увазі набір ресурсів, програмних засобів, що забезпечують послуги над цими ресурсами), які розташовуються не обов'язково на різних комп'ютерах. Особливістю логічного сервера у відкритій системі є те, що якщо з міркувань ефективності сервер доцільно перемістити на окремий комп'ютер, то це можна зробити без потреби у будь-якій переробці як його самого, так, що використовують його прикладних програм.

    Прикладами сервером можуть служити:

    • сервер телекомунікацій, що забезпечує послуги по зв'язку даної локальної мережі з зовнішнім світом;

    • обчислювальний сервер, що дає можливість робити обчислення, які неможливо виконати на робочих станціях;

    • дисковий сервер, що володіє розширеними ресурсами зовнішньої пам'яті, що надає їх у використання робочим станціями і, можливо, інших серверів;

    • файловий сервер, що підтримує загальне сховище файлів для всіх робочих станцій;

    • сервер баз даних фактично звичайна СУБД, приймаюча запити по локальній мережі, яка повертає результати.

    Сервер локальної мережі надає ресурси (послуги) робочим станціям  або інших серверів. Прийнято називати клієнтом локальної мережі, запитувача послуги у деякого сервера, сервером - компонент локальної мережі, який надає послуги деяким клієнтам.

Функціональні групи пристроїв  в мережі

    Основне призначення будь-якої комп'ютерної  мережі - надання інформаційних і  обчислювальних ресурсів підключеним  до неї користувачам. З цієї точки зору локальну обчислювальну мережу можна розглядати як сукупність серверів і робочих станцій.

Сервер - комп'ютер, підключений до мережі і забезпечує її користувачів певними послугами. Сервери можуть здійснювати зберігання даних, управління базами даних, віддалену обробку завдань, друк завдань і ряд інших функцій, потреба в яких може виникнути у користувачів мережі. Сервер - джерело ресурсів мережі.

Робоча  станція - персональний комп'ютер, підключений до мережі, через який користувач отримує доступ до її ресурсів. Робоча станція мережі функціонує як в мережевому, так і в локальному режимі. Вона оснащена власною операційною системою (MS DOS, Windows і т.д.), забезпечує користувача всіма необхідними інструментами для вирішення прикладних завдань.

Файл-сервер - зберігає дані користувачів мережі і забезпечує їм доступ до цих даних. Це комп'ютер з великою ємністю оперативної пам'яті, жорсткими дисками великої ємності і додатковими накопичувачами на магнітній стрічці (стримерами). Він працює під управлінням спеціальної операційної системи, яка забезпечує одночасний доступ користувачів мережі до розташованих на ньому даних. Файл-сервер виконує наступні функції: зберігання даних, архівування даних, синхронізацію змін даних різними користувачами, передачу даних. 

Управління  взаємодією пристроїв  в мережі

    Інформаційні системи, побудовані на базі комп'ютерних мереж, забезпечують вирішення наступних завдань: зберігання даних, обробка даних, організація доступу користувачів до даних, передача даних і результатів обробки даних користувачам. У системах централізованої обробки ці функції виконувала центральна ЕОМ (Mainframe, Host). Комп'ютерні мережі реалізують розподілену обробку даних. Обробка даних у цьому випадку розподілена між двома об'єктами: клієнтом і сервером.

Клієнт - завдання, робоча станція або користувач комп'ютерної мережі. В процесі обробки даних клієнт може сформувати запит на сервер для виконання складних процедур, читання файлу, пошук інформації в базі даних і т. п. Сервер, визначений раніше, виконує запит, що надійшов від клієнта. Результати виконання запиту передаються клієнтові. Сервер забезпечує зберігання даних загального користування, організує доступ до цих даних і передає дані клієнта. Клієнт обробляє отримані дані і представляє результати обробки у вигляді, зручному для користувача. В принципі обробка даних може бути виконана і на сервері. Для подібних систем прийняті терміни - системи клієнт-сервер або архітектура клієнт-сервер.

Тимчасова мережа. У такій мережі немає єдиного центру управління взаємодією робочих станцій і немає єдиного пристрою для зберігання даних. Мережева операційна система розподілена по всіх робочих станцій. Кожна станція мережі може виконувати функції як клієнта, так і сервера. Вона може обслуговувати запити від інших робочих станцій і спрямовувати свої запити на обслуговування в мережу. Користувачеві мережі доступні всі пристрої, підключені до інших станцій (диски, принтери).

Переваги однорангових мереж: низька вартість та висока надійність.

Недоліки однорангових мереж:

• залежність ефективності роботи мережі від кількості станцій;
• складність управління мережею;
• складність забезпечення захисту інформації;
• труднощі оновлення та зміни програмного забезпечення станцій.

    Мережа з виділеним сервером. У мережі з виділеним сервером один з комп'ютерів виконує функції зберігання даних, призначених для використання всіма робочими станціями, управління взаємодією між робочими станціями і кілька сервісних функцій. Такий комп'ютер зазвичай називають сервером мережі. На ньому встановлюється мережева операційна система, до нього підключаються всі колективні зовнішні пристрої - жорсткі диски, принтери і модеми. Взаємодія між робочими станціями в мережі, як правило, здійснюється через сервер. Логічна організація такої мережі може бути представлена топологією зірка. Роль центрального пристрою виконує сервер. У мережах з централізованим управлінням існує можливість обміну інформацією між робочими станціями, минаючи файл-сервер. Для цього можна використовувати програму NetLink. Після запуску програми на двох робочих станціях можна передавати файли з диска однієї станції на диск інший (аналогічно операції копіювання файлів з одного каталогу в іншій).

Переваги мережі з виділеним сервером:

• надійна система захисту інформації;
• висока швидкодія;
• відсутність обмежень на кількість робочих станцій;
• простота управління порівняно з однорангових мережами.

Недоліки мережі:

• висока вартість через виділення одного комп'ютера під сервер;
• залежність швидкодії і надійності мережі від сервера;
• менша гнучкість у порівнянні з тимчасової мережею.

Архитектура «клиент – сервер»

Одна з моделей взаємодії комп'ютерів в мережі отримала назву «клієнт-сервер» (Рис. 1.). Кожен зі складових архітектурних елементів грає свою роль: сервер володіє і розпоряджається інформаційними ресурсами системи, клієнт має можливість скористатися ними.

Сервер бази даних являє собою мульти - користуватьську версію СУБД, паралельно обробляючи запити, що надійшли з усіх робочих станцій. У його завдання входить реалізація логіки обробки транзакцій із застосуванням необхідної техніки синхронізації - підтримки протоколів блокування ресурсів, забезпечення, запобігання та усунення тупикових ситуацій.

У відповідь  на користувальницький запит робоча станція отримає не «сировину» для  наступної обробки, а готові результати. Програмне забезпечення робочої  станції при такій архітектурі  грає роль лише зовнішнього інтерфейсу (Front - end) централізованої системи управління даними. Це дозволяє істотно зменшити мережевий трафік, скоротити час на очікування блокованих ресурсів даних в мульти - користуватьську режимі, розвантажити робочі станції і при досить потужної центральної машині використовувати для них більш дешеве обладнання.

Як правило, клієнт і сервер територіально відокремлені один від одного, і в цьому випадку  вони входять до складу або утворюють  систему розподіленої обробки даних.

Для сучасних СУБД архітектура «клієнт-сервер» стала  фактично стандартом. Якщо передбачається, що проектована інформація буде мати архітектуру "клієнт-сервер», то це означає, що прикладні програми, реалізовані  в її рамках, будуть мати розподілений характер, тобто частину функцій  додатково буде реалізована в програмі-клієнті, інша - в програмі-сервері. Основний принцип технології «клієнт-сервер» полягає в поділі функцій стандартного інтерактивного додатки на чотири групи: 
 
    функції введення і відображення даних; 
    прикладні функції, характерні для предметної області; 
    фундаментальні функції зберігання та управління ресурсами (базами даних); 
    службові функції. 
 
Виходячи з цього поділу будь-який додаток може складатися з таких компонентів: 
 
    компонент подання (функції 1-ї групи); 
    прикладної компонент (функції 2-ї групи); 
    компонент доступу до інформаційних ресурсів (функції 3-ї групи та протокол їх взаємодії). 
 
Відмінності визначаються чотирма факторами: 
 
    які види програмного забезпечення в логічних компонентах; 
    які механізми програм використовуються для реалізації функцій трьох груп; 
    як логічні компоненти розподіляються комп'ютерами в мережі; 
    які механізми використовуються для зв'язку компонент між собою. 
 
Виходячи з цього, розглянемо чотири підходи, реалізовані в моделях технології «клієнт-сервер». 
 
FS-модель 
 
Базова для локальних мереж персональних комп'ютерів. Застосовувалася для розробки інформаційних систем на базі FoxPRO, Clipper, Paradox. 
 
Основні властивості: 
 
    виділяється файл-сервер для реалізації послуг з обробки файлів інших вузлів мережі; працює під управлінням мережевих ОС; 
    відіграє роль компонент доступу до інформаційних ресурсів; 
    в інших вузлах функціонує додаток, в кодах якого поєднані компоненти подання та прикладної; 
    протокол обміну - набір низькорівневих викликів. 
 
Технологія: запит направляється на файловий сервер, який передає СУБД, розміщеної на комп'ютері-клієнті, необхідний блок даних. Вся обробка здійснюється на комп'ютері-клієнті. 
 
Недоліки: 
 
    високий мережевий трафік; 
    невелике число операцій маніпулювання; 
    недостатні вимоги до безпеки. 
 
RDA-модель 
 
Основні властивості: 
 
    коди компонента уявлення і прикладного компонента суміщені і виконуються на комп'ютері-клієнті; 
    доступ до інформаційних ресурсів забезпечується операторами непроцедурного мови SQL. 
 
Технологія: 
 
    клієнтський запит направляється на сервер, де функціонує ядро ​​СУБД обробляє запит і повертає результат (блок даних) клієнту. Ядро СУБД виконує пасивну роль; 
    ініціатор маніпуляцій з даними - програми на комп'ютері-клієнті. 
 
Переваги: 
 
    процесор сервера завантажується операціями обробки даних; 
    зменшується завантаження мережі, тому що по мережі передаються запити на мові SQL; 
    уніфікація інтерфейсу «клієнт-сервер» у вигляді мови SQL; використання його в якості стандарту спілкування клієнта і сервера. 
 
Недоліки: 
 
    задовільний адміністрування додатків в RDA-моделі неможливо через суміщення в одній програмі різних за своєю природою функцій (подання і прикладних). 
 
DBS-модель 
 
Реалізована в реляційних СУБД Informix, Ingres, Oracle. 
 
Основні властивості: 
 
    основа модель-механізм збережених процедур - засіб програмування SQL-сервера; 
    процедури зберігаються в словнику бази даних, розділяються між декількома клієнтами і  виконуються на комп'ютері, де функціонує SQL-сервер; 
    компонент подання виконується на комп'ютері-клієнті; 
    прикладної компонент і ядро ​​СУБД на комп'ютері-сервері бази даних. 
 
Переваги: 
 
    можливість централізованого адміністрування; 
    замість SQL-запитів по мережі передаються виклики збережених процедур, що веде до зниження мережевого трафіку. 
 
Недоліки: 
 
    в більшості СУБД недостатньо можливостей для налагодження та типізування збережених процедур; 
    обмеженість коштів для написання збережених процедур. 
 
На практиці частіше використовується розумний синтез RDA-і DBS-моделей для побудови багатокористувацьких інформаційних систем. 
 
AS-модель 
 
Основні властивості: 
 
    на комп'ютері-клієнті виконується процес, який відповідає за інтерфейс з користувачем; 
    цей процес, звертаючись за виконанням послуг до прикладного компоненту, грає роль клієнта програми (АС); 
    прикладної компонент реалізований як група процесів, виконують прикладні функції, і називається сервером додатка (AS); 
    всі операції над БД виконуються відповідним компонентом, для якого AS - клієнт. 
 
RDA-і DBS-моделі мають в основі двухзвенний схему поділу функцій. У RDA-моделі прикладні функції віддані клієнту, в DBS-моделі їх реалізація здійснюється через ядро ​​СУБД. У RDA-моделі прикладної компонент зливається з компонентом подання, в DBS-моделі інтегрується в компонент доступу до ресурсів. 
 
У AS-моделі реалізована трехзвенная схема поділу функцій, де прикладної компонент виділений як найважливіший ізольований елемент програми, що має стандартизовані інтерфейси з двома іншими компонентами. 
 
AS-модель є фундаментом для моніторів обробки транзакцій.