Сергей Зыков - Основы проектирования корпоративных систем
Как происходит разделение функций между клиентом и сервером? Здесь, как в любой сложной промышленной системе, речь идет о специализации и кооперировании. Мы выделяем функциональные роли все более и более тонкие, точные. Детализируя понятие «сервер», сначала происходит классификация клиент и сервер. Далее происходит уточнение: есть серверы баз данных, серверы шифрования, телекоммуникационные серверы. На этой основе происходит классификация системных архитектур.
Существуют разные организации клиент-серверного взаимодействия. Далее подробно будет рассмотрено, как осуществляется обработка информации в БД, какой существует CASE-инструментарий для работы с БД, что такое реинжиниринг БД и SQL-запросы. Потом будут описаны более сложные структуры на основе клиент-серверного подхода.
Рассмотрим двух– и трехуровневый клиент-сервер, где сервер приложений явно выделяется как отдельный операционный слой. Чем большая производительность необходима, тем большая нужна специализация. По сути, речь идет о программном обеспечении. То, как операционный слой распределяется по аппаратному обеспечению, зависит от топологии сети, от задач, администраторов БД и сетевых администраторов корпорации, здесь возможен достаточно широкий спектр решений. Далее будет рассмотрено, какие расширения серверной части программной реализации имеются в современных сетевых архитектурах, какие существуют распределенные БД различных уровней.
Под корпорацией в широком смысле мы понимаем не только производственную, но и разветвленную структуру, например госструктуру, которая также решает какие-то общие задачи. Можно говорить о федеративных БД, о БД масштаба государства, об интегрированных БД, которые объединяют различные системы и подходы к организации данных.
Еще один интересный пример крупномасштабных систем – это GRID-системы. Он не очень часто используется в корпорациях. Это системы, в которых взаимодействуют большое количество необязательно мощных компьютеров, но обеспечивается масштабирование и в короткие сроки обрабатываются терабайты данных.
Важно отменить значимость клиент-серверной архитектуры. Она обеспечивает достаточно простой и довольно дешевый коллективный доступ к данным в сетевых средах, не обязательна локальная вычислительная сеть.
Появлению семейств клиент-серверной архитектуры мы обязаны последовательной реализации концепции открытых систем. На основе открытых стандартных протоколов взаимодействия можно, как на заводе, собирать комплексные системы высокой сложности, причем дешево осуществлять сборку этих систем, даже если компоненты реализуются в разных странах. Один из подходов к такому проектированию – это компонентный подход, который реализован Microsoft. Сборка осуществляется из компонентов с открытым интерфейсом. Подобный подход предлагает Sun в Enterprise JavaBeans.
Корпорация – организация с большим количеством информационных систем, возможно относящихся к разным поколениям, например, во многих банках работают мейнфреймы и существует множество систем, написанных на языке Cobol. Идея открытых систем в том, чтобы объединить информационные системы. Телекоммуникационные системы существовали и ранее, но распространение, миниатюризация и удешевление ЭВМ привели к изменению ситуации. В последнее время появились не только ЛВС, но и Интернет.
Среда Интернет была построена, по сути, Пентагоном. Идея состояла в том, чтобы распределить компьютеры по стране так, чтобы некоторые из них могли выходить из строя, а между собой компьютеры могли взаимодействовать по методу точка-точка.
Сейчас сотрудникам корпораций необходим круглосуточный доступ к данным из любой точки планеты. Нужно обеспечить независимость от программно-аппаратного обеспечения и серьезную стандартизацию, возможно выше уровня операционной системы. Таким образом возникли открытые системы. Они обладают рядом важных свойств, которые позволяют наращивать комплексы без потери работоспособности. Во-первых, это мобильность, которая обеспечивает легкость миграции приложений в аппаратно-программной среде. Когда мы заказываем билет через Интернет, мы не отдаем себе отчет в том, с каким именно сервером мы работаем. Это возможно, так как разработчики обеспечивают соответствие стандартам. Еще одно свойство – интероперабельность обеспечивает легкость построения новых приложений на основе готовых компонентов со стандартными интерфейсами. Приложения по известным описаниям компонентов могут строиться независимо друг от друга и с учетом взаимодействия по стандартным протоколам взаимодействовать.
Кроме того, имеется возможность обеспечить постепенное наращивание функциональности приложений, можно улучшать компоненты независимо. Это обеспечивает эволюционный путь развития системы и позволяет плавно вести сопровождение.
Основной принцип при проектировании корпоративных систем, если рассматривать разработку в интернет-аспекте, состоит в разделении ресурсов и функций между компьютерами, предназначенными для обслуживания и запроса информации, между клиентами и серверами. При этом развитие идеи ЛВС приводит к выделению функциональных компонентов. Выделяются компьютеры – рабочие станции для обеспечения прикладного интерфейса (пример – веб-браузер как тонкий клиент). Можно обеспечить легкий и недорогой набор функций, который позволяет получить доступ к корпоративным данным. С другой стороны, есть сервер с существенными объемами памяти и вычислительной мощностью. Часто это может быть кластер из нескольких машин. Сервер предоставляет средства обслуживания пользователя, он получает одно логическое имя на кластер, и мы не знаем, какой именно компьютер обрабатывает наш запрос, нам не важно, какой компьютер нам отвечает.
Дальнейшая спецификация функций приводит к выделению серверов телекоммуникационных, вычислительных и дисковых (файл-серверов), кэш-серверов. Также есть серверы БД, обрабатывающие множество запросов. Для этого выделяется кластер для обработки SQL-запросов. Здесь четко разделены роли сервера и клиента. Сервер предоставляет ресурсы клиентам, клиентами могут выступать и другие серверы.
Основные принципы архитектуры клиент – сервер: выделенный программный интерфейс, четко определенные протоколы взаимодействия (рис. 6.2). В физически разных местах присутствуют независимо взаимодействующие с одним сервером, не знающие друг о друге клиенты. При этом клиент никак не может определить, сколько еще клиентов взаимодействуют с сервером, протоколы, функции, количество параметров четко определены в описаниях компонентов. На этой основе мы можем независимо постепенно наращивать функциональность клиента и сервера.
