что такое клиент серверная архитектура
Архитектура клиент-сервер
Веб-приложение – это клиент-серверное приложение, в котором клиентом выступает браузер, а сервером – веб-сервер (в широком смысле).
Основная часть приложения, как правило, находится на стороне веб-сервера, который обрабатывает полученные запросы в соответствии с бизнес-логикой продукта и формирует ответ, отправляемый пользователю. На этом этапе в работу включается браузер, именно он преобразовывает полученный ответ от сервера в графический интерфейс, понятный пользователю.
Архитектура «клиент-сервер» определяет общие принципы организации взаимодействия в сети, где имеются серверы, узлы-поставщики некоторых специфичных функций (сервисов) и клиенты (потребители этих функций).
Практические реализации такой архитектуры называются клиент-серверными технологиями.
Расположение компонентов на стороне клиента или сервера определяет следующие основные модели их взаимодействия в рамках двухзвенной архитектуры:
Клиент – это браузер, но встречаются и исключения (в тех случаях, когда один веб-сервер (ВС1) выполняет запрос к другому (ВС2), роль клиента играет веб-сервер ВС1). В классической ситуации (когда роль клиента выполняет браузер) для того, чтобы пользователь увидел графический интерфейс приложения в окне браузера, последний должен обработать полученный ответ веб-сервера, в котором будет содержаться информация, реализованная с применением HTML, CSS, JS (самые используемые технологии). Именно эти технологии «дают понять» браузеру, как именно необходимо «отрисовать» все, что он получил в ответе.
Веб-сервер – это сервер, принимающий HTTP-запросы от клиентов и выдающий им HTTP-ответы. Веб-сервером называют как программное обеспечение, выполняющее функции веб-сервера, так и непосредственно компьютер, на котором это программное обеспечение работает. Наиболее распространенными видами ПО веб-серверов являются Apache, IIS и NGINX. На веб-сервере функционирует тестируемое приложение, которое может быть реализовано с применением самых разнообразных языков программирования: PHP, Python, Ruby, Java, Perl и пр.
База данных фактически не является частью веб-сервера, но большинство приложений просто не могут выполнять все возложенные на них функции без нее, так как именно в базе данных хранится вся динамическая информация приложения (учетные, пользовательские данные и пр).
Третьим звеном в трехзвенной архитектуре становится сервер приложений, т.е. компоненты распределяются следующим образом:
Трехзвенная архитектура может быть расширена до многозвенной (N-tier, Multi-tier) путем выделения дополнительных серверов, каждый из которых будет представлять собственные сервисы и пользоваться услугами прочих серверов разного уровня.
Двухзвенная архитектура проще, так как все запросы обслуживаются одним сервером, но именно из-за этого она менее надежна и предъявляет повышенные требования к производительности сервера.
Трехзвенная архитектура сложнее, но, благодаря тому, что функции распределены между серверами второго и третьего уровня, эта архитектура предоставляет:
Клиент-серверные технологии
Архитектура клиент-сервер применяется в большом числе сетевых технологий, используемых для доступа к различным сетевым сервисам.
Типы сервисов:
Изначально предоставляли доступ к гипертекстовым документам по протоколу HTTP (Hyper Text Transfer Protocol). Сейчас поддерживают расширенные возможности, в частности, работу с бинарными файлами (изображения, мультимедиа и т.п.).
Предназначены для централизованного решения прикладных задач в некоторой предметной области. Для этого пользователи имеют право запускать серверные программы на исполнение. Использование серверов приложений позволяет снизить требования к конфигурации клиентов и упрощает общее управление сетью.
Серверы баз данных используются для обработки пользовательских запросов на языке SQL. При этом, СУБД находится на сервере, к которому и подключаются клиентские приложения.
Файл-сервер хранит информацию в виде файлов и предоставляет пользователям доступ к ней. Как правило, файл-сервер обеспечивает и определенный уровень защиты от несанкционированного доступа
Во-первых, действует как посредник, помогая пользователям получить информацию из Интернета и, при этом, обеспечивая защиту сети.
Во-вторых, сохраняет часто запрашиваемую информацию в кэш-памяти на локальном диске, быстро доставляя ее пользователям, без повторного обращения к Интернету.
Межсетевые экраны, анализирующие и фильтрующие проходящий сетевой трафик, с целью обеспечения безопасности сети.
Предоставляют услуги по отправке и получению электронных почтовых сообщений.
Эти системы обеспечивают связь с сетью по коммутируемым линиям. Удаленный сотрудник может использовать ресурсы корпоративной ЛВС, подключившись к ней с помощью обычного модема.
Для доступа к тем или иным сетевым сервисам используются клиенты, возможности которых характеризуются понятием «толщины». Оно определяет конфигурацию оборудования и программное обеспечение, имеющиеся у клиента. Рассмотрим возможные граничные значения:
«Тонкий» клиент
Этот термин определяет клиента, вычислительных ресурсов которого достаточно лишь для запуска необходимого сетевого приложения через web-интерфейс. Пользовательский интерфейс такого приложения формируется средствами статического HTML (выполнение JavaScript не предусматривается), вся прикладная логика выполняется на сервере. Для работы тонкого клиента достаточно лишь обеспечить возможность запуска web-браузера, в окне которого и осуществляются все действия. По этой причине web-браузер часто называют «универсальным клиентом».
«Толстый» клиент
Таковым является рабочая станция или персональный компьютер, работающие под управлением собственной дисковой операционной системы и имеющие необходимый набор программного обеспечения. К сетевым серверам «толстые» клиенты обращаются, в основном, за дополнительными услугами (например, доступ к web-серверу или корпоративной базе данных).
Так же под «толстым» клиентом подразумевается и клиентское сетевое приложение, запущенное под управлением локальной ОС. Такое приложение совмещает компонент представления данных (графический пользовательский интерфейс ОС) и прикладной компонент (вычислительные мощности клиентского компьютера).
Прикладная логика «rich»-клиента также реализована на сервере. Данные отправляются в стандартном формате обмена, на основе того же XML (протоколы SOAP, XML-RPC) и интерпретируются клиентом.
Некоторые основные протоколы «rich»-клиентов на базе XML приведены ниже:
Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии ПО.
Сетевой протокол — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.
Сетевые протоколы:
TCP/IP — набор протоколов передачи данных, получивший название от двух принадлежащих ему протоколов: TCP (англ. Transmission Control Protocol) и IP (англ. Internet Protocol).
Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста.
SSL ( Secure Sockets Layer — уровень защищённых cокетов) — криптографический протокол, который подразумевает более безопасную связь.
FTP (File Transfer Protocol) — это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя.
POP3 (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты.
TELNET — это протокол удаленного доступа.
DTN — протокол, предназначенный для сетей дальней космической связи IPN, которые используются NASA.
Всё ПО для работы с протоколом HTTP разделяется на три большие категории:
Клиент-серверная архитектура: что это такое и для чего ее используют?
клиент — это некое пользовательское устройство или программа, которая шлет различные запросы серверу и ждет необходимую информацию;
сервер — это еще один мощный «компьютер», который намного мощнее «клиента» и хранит различную информацию.
Но есть еще третье «действующее лицо» — это пути, по которым общаются клиент и сервер, в роли таких путей выступает всемогущий интернет или частная локальная сеть.
Клиент-серверная архитектура — что это?
Клиент-серверное взаимодействие происходит даже тогда, когда пользователи отправляют друг другу электронные письма или общаются через мессенджер. Даже в этих случаях сообщение или письмо вначале отправляется на сервер, где оно проходит небольшую обработку, а потом — получателю. При этом сервер может сохранить отправленный файл, чтобы отправитель и получатель всегда имели к нему доступ: скачали, отредактировали или удалили.
Что такое технология клиент-сервер на практике
В глобальном смысле весь и нтернет — это один большой сервер, а в роли клиента выступает каждое устройство, выходящее в сеть.
Большинство обычных пользователей даже не догадываются, что благодаря архитектуре клиент-сервер обслуживается любой их запрос в поисковой системе. О каждом своем клиенте сервер ы хранят определенную информацию, создавая обезличенный облик своего клиента. В качестве такой информации выступает многое, например:
какие читались новости;
какие скачивались книги;
на каких блогах и какие статьи «клиент» читает чаще всего;
какие фильмы или видео были просмотрены;
список всех посещенных сайтов;
в каких соцсетях «клиент» зависает чаще всего;
на каком контенте в соцсетях «клиент» заостряет внимание: лайки, репосты, комментарии, оценки, группы и т. д.;
с какими друзьями, когда и где общался «клиент»;
какие интернет-магазины посещал и какие заказы делал;
Особенности клиент-серверного взаимодействия
основная работа при такой архитектуре лежит на мощных серверах, а не на клиенте, что снижает нагрузку на последнего;
клиент-сервер — это общая архитектура отношений, где уровни отношений регулируются протоколами, что дает возможность разграничивать уровни доступа клиентов к серверам;
с сервером может работать любое устройство, вне зависимости от его операционной системы;
все команды от клиента обрабатываются сервером, что снижает нагрузку на саму сеть;
важно сохранять работоспособность именно серверов, так как их выход из строя грозит отсутствием работоспособности многих клиентов;
Заключение
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.
Основные понятия и особенности клиент-серверной архитектуры
Термин «клиент-серверная архитектура» – сборное понятие, состоящее из двух взаимодополняющих компонентов: сервера и, собственно, клиента.
Клиент – локальный компьютер на стороне виртуального пользователя, который выполняет отправку запроса к серверу для возможности предоставления данных или выполнения определенной группы системных действий.
Сервер – очень мощный компьютер или специальное системное оборудование, которое предназначается для разрешения определенного круга задач по процессу выполнения программных кодов. Он выполняет работы сервисного обслуживания по клиентским запросам, предоставляет пользователям доступ к определенным системным ресурсам, сохраняет данные или БД.
Особенности такой модели заключаются в том, что пользователь отправляет определенный запрос на сервер, где тот системно обрабатывается и конечный результат отсылается клиенту. В возможности сервера входит одновременное обслуживание сразу нескольких клиентов.
Если одновременно поступает более одного запроса, то такие запросы устанавливаются в определенную очередь и сервером выполняются по очереди. Порой запросы могут иметь свои собственные приоритеты. Часть запросов с более высокими приоритетами будут постоянно выполняться в первоочередном порядке!
Параметры, которые могут реализоваться на стороне сервера:
Параметры, которые могут реализоваться на стороне клиента:
Архитектура системы клиент-сервер формулирует принципы виртуального общения между локальными компьютерами, а все правила и принципы взаимодействия находятся внутри протокола.
Сетевой протокол – это особый набор правил, на основании которого выполняется точное взаимодействие между компьютерами внутри виртуальной сети.
Виды сетевых протоколов
TCP/IP – совокупность протоколов передачи информации. TCP/IP – это особое обозначение всей сети, которая функционирует на основе протоколов TCP, а также IP.
TCP – вид протокола, который является связующим звеном для установки качественного соединения между 2 устройствами, передачи данных и верификации их получения.
IP – протокол, в функции которого входит корректность доставки сообщений по выбранному адресу. При этом информация делится на пакеты, которые могут поставляться по-разному.
MAC – вид протокола, на основании которого происходит процесс верификации сетевых устройств. Все устройства, которые подключены к сети Интернет, содержат свой оригинальный MAC-адрес.
ICMP – протокол, который ответственен за обмен данными, но не используется для процесса передачи информации.
UDP – протокол, управляющий передачей данных, но данные не проходят верификацию при получении. Этот протокол функционирует быстрее, чем протокол TCP.
HTTP – протокол для передачи информации (гипертекста), на базе которого функционируют все сегодняшние сайты. В его возможности входит процесс запрашивания необходимых данных у виртуально удаленной системы (файлы, веб-страницы и прочее).
FTP – протокол передачи информации из особого файлового сервера на ПК конечного пользователя.
POP3 – классический протокол простого почтового соединения, который ответственен за передачу почты.
SMTP – вид протокола, который может устанавливать правила для передачи виртуальной почты. Он ответственен за передачу и верификацию доставки, а также оповещения о возможных ошибках.
Концепции постройки клиент-серверной системы
Слабый клиент – производительный сервер.
При такой модели весь процесс обработки информации перенесен на мощности сервера, а у пользователя права доступа очень строго ограничены. Сервер начинает отправлять ответ, который вообще не требует дополнительной работы по обработке. Клиент взаимодействует с пользователем: создает и отправляет запрос, принимает входящие итоги и выводит данные на экран пользователя.
Сильный клиент.
Концепция, при которой часть обработки данных предоставляет клиенту. В такой ситуации сервер является простым хранилищем информации, а вся деятельность по обработке и предоставлению данных переносится на ПК пользователя.
Продукт или система, которая говорит о том, что часть обрабатывающей информации предоставляется пользователю.
При такой ситуации сервер выступает особым хранилищем информации, а вся деятельность по обработке и предоставлению данных может переноситься на ПК пользователя.
Есть сразу 2 вида клиент-серверных архитектур:
1. Двухуровневая, состоящая сразу из 2 узлов:
Особенности работы заключаются в том, что на сервер приходит определенный запрос, потом его обрабатывают и дают напрямую, без дополнительного применения группы внешних ресурсов.
2. Трехуровневая система состоит из использования таких компонентов:
Особенность работы состоит в том, что сразу несколько серверов могут обрабатывать клиентские запросы. Процесс распределения операций может существенным образом снизить нагрузку на используемый сервер.
Трехуровневая архитектура может трансформироваться до многоуровневой, возможностью установки группы дополнительных серверов. Подобная виртуальная архитектура позволяет существенным образом повысить эффективность функционирования информационных систем, а также выполнить оптимизированное распределение части ее программно-аппаратных ресурсов.
Итоги
Нюансы взаимодействия системы клиент-сервер позволяют пользователям разделять определенный функционал и вычислительную нагрузку между подключенными клиентскими веб-продуктами и серверными приложениями при разнообразных процессах тестирования (от тестирования БД до замеров общей производительности системы).
Понимание программистами и тестировщиками внутренней архитектуры приложения позволяют им более качественно не только создавать продукт, но и тестировать его, выполняя полноценные проверки от кросбраузерного соответствия до регрессионных тестов.
IT-блог о веб-технологиях, серверах, протоколах, базах данных, СУБД, SQL, компьютерных сетях, языках программирования и создание сайтов.
О модели взаимодействия клиент-сервер простыми словами. Архитектура «клиент-сервер» с примерами
Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем рубрику Сервера и протоколы. В этой записи мы поговорим о том, как работают приложения и сайты в сети Интернет, да и вообще в любой компьютерной сети. В основе работы приложения лежит так называемая модель взаимодействия клиент-сервер, которая позволяет разделять функционал и вычислительную нагрузку между клиентскими приложениями (заказчиками услуг) и серверными приложениями (поставщиками услуг).
Модель взаимодействия клиент-сервер. Архитектура «клиент-сервер».
Итак, небольшая аннотация к записи: сначала мы разберемся с концепцией взаимодействия клиент сервер. Затем поговорим о том зачем вообще веб-мастеру нужно понимать модель клиент-сервер. Далее мы посмотрим на архитектуру приложений, которые работают по принципу клиент-сервер и в завершении рассмотрим преимущества и недостатки данной модели.
Концепция взаимодействия клиент-сервер
Миллионы людей каждый день выходят в сеть Интернет, чтобы почитать новости, пообщаться с друзьями, получить полезную информацию, совершить покупку или оплатить счет. Но большая часть рядовых пользователей даже не догадывается о том, как и с помощью чего они всё это делают, да на самом деле большинству людей это и не нужно, главное, чтобы они получали услугу вовремя и качественно.
Здесь мы разберемся с концепцией, которая позволяет нам выполнять все эти действия в сети Интернет. Данная концепция получила название «клиент-сервер». Как понятно из названия, в данной концепции участвуют две стороны: клиент и сервер. Здесь всё как в жизни: клиент – это заказчик той или иной услуги, а сервер – поставщик услуг. Клиент и сервер физически представляют собой программы, например, типичным клиентом является браузер. В качестве сервера можно привести следующие примеры: все HTTP сервера (в частности Apache), MySQL сервер, локальный веб-сервер AMPPS или готовая сборка Denwer (последних два примера – это не проста сервера, а целый набор серверов).
Клиент и сервер взаимодействую друг с другом в сети Интернет или в любой другой компьютерной сети при помощи различных сетевых протоколов, например, IP протокол, HTTP протокол, FTP и другие. Протоколов на самом деле очень много и каждый протокол позволяет оказывать ту или иную услугу. Например, при помощи HTTP протокола браузер отправляет специальное HTTP сообщение, в котором указано какую информацию и в каком виде он хочет получить от сервера, сервер, получив такое сообщение, отсылает браузеру в ответ похожее по структуре сообщение (или несколько сообщений), в котором содержится нужная информация, обычно это HTML документ.
Сообщения, которые посылают клиенты получили названия HTTP запросы. Запросы имеют специальные методы, которые говорят серверу о том, как обрабатывать сообщение. А сообщения, которые посылает сервер получили название HTTP ответы, они содержат помимо полезной информации еще и специальные коды состояния, которые позволяют браузеру узнать то, как сервер понял его запрос.
Сейчас мы схематично описали, как взаимодействуют клиент и сервер на седьмом уровне модели OSI, но, на самом деле это взаимодействие происходит на всех семи уровнях. Когда клиент отправляет запрос, сообщение упаковывается, можно представить, что сообщение заворачивается в семь оберток (хотя их может быть намного больше или же меньше), а когда сообщение получает сервер, он начинает эти обертки разворачивать.
Также стоит заметить, что в основе взаимодействия клиент-сервер лежит принцип того, что такое взаимодействие начинает клиент, сервер лишь отвечает клиенту и сообщает о том может ли он предоставить услугу клиенту и если может, то на каких условиях. Клиентское программное обеспечение и серверное программное обеспечение обычно установлено на разных машинах, но также они могут работать и на одном компьютере.
Данная концепция взаимодействия была разработана в первую очередь для того, чтобы разделить нагрузку между участниками процесса обмена информацией, а также для того, чтобы разделить программный код поставщика и заказчика. Ниже вы можете увидеть упрощенную схему взаимодействия клиент-сервер.
Простая схема взаимодействия клиент-сервер
Мы видим, что к одному серверу может обращаться сразу несколько клиентов (действительно, на одном сайте может находиться несколько посетителей). Также стоит заметить, что количество клиентов, которые могут одновременно взаимодействовать с сервером зависит от мощности сервера и от того, что хочет получить клиент от сервера.
Многие сетевые протоколы построены на архитектуре клиент-сервер, поэтому в их основе обычно лежат одинаковые или схожие принципы взаимодействия, а разницу мы видим лишь в деталях, которые обусловлены особенностями и спецификой области, для которой разрабатывался тот или иной сетевой протокол.
Почему веб-мастеру нужно понимать модель взаимодействия клиент-сервер
Давайте теперь ответим на вопрос: «зачем веб-мастеру или веб-разработчику понимать концепцию взаимодействия клиент-сервер?». Ответ, естественно, очевиден. Чтобы что-то делать своими руками нужно понимать, как это работает. Чтобы сделать сайт и, чтобы он правильно работал в сети Интернет или хотя бы просто работал, нам нужно понимать, как работает сеть Интернет.
Мы уже упоминали, что большая часть сетевых протоколов имеют архитектуру клиент-сервер. Например, веб-мастеру или веб-разработчику будут интересны протоколы седьмого и шестого уровня эталонной модели. Сетевым администраторам важно понимать, как происходит взаимодействие на уровнях с пятого по второй. Для инженеров связи наибольший интерес представляют протоколы с четвертого по первый уровень модели OSI.
Поэтому если вы действительно хотите быть профессионалом в сфере web, то сперва вам необходимо понимать, как происходит взаимодействии в сети (именно на седьмом уровне), а уже потом начинать изучать инструменты, которые позволят создавать сайты.
Архитектура «клиент-сервер»
Архитектура клиент-сервер определяет лишь общие принципы взаимодействия между компьютерами, детали взаимодействия определяют различные протоколы. Данная концепция нам говорит, что нужно разделять машины в сети на клиентские, которым всегда что-то надо и на серверные, которые дают то, что надо. При этом взаимодействие всегда начинает клиент, а правила, по которым происходит взаимодействие описывает протокол.
Существует два вида архитектуры взаимодействия клиент-сервер: первый получил название двухзвенная архитектура клиент-серверного взаимодействия, второй – многоуровневая архитектура клиент-сервер (иногда его называют трехуровневая архитектура или трехзвенная архитектура, но это частный случай).
Принцип работы двухуровневой архитектуры взаимодействия клиент-сервер заключается в том, что обработка запроса происходит на одной машине без использования сторонних ресурсов. Двухзвенная архитектура предъявляет жесткие требования к производительности сервера, но в тоже время является очень надежной. Двухуровневую модель взаимодействия клиент-сервер вы можете увидеть на рисунке ниже.
Двухуровневая модель взаимодействия клиент-сервер
Здесь четко видно, что есть клиент (1-ый уровень), который позволяет человеку сделать запрос, и есть сервер, который обрабатывает запрос клиента.
Если говорить про многоуровневую архитектуру взаимодействия клиент-сервер, то в качестве примера можно привести любую современную СУБД (за исключением, наверное, библиотеки SQLite, которая в принципе не использует концепцию клиент-сервер). Суть многоуровневой архитектуры заключается в том, что запрос клиента обрабатывается сразу несколькими серверами. Такой подход позволяет значительно снизить нагрузку на сервер из-за того, что происходит распределение операций, но в то же самое время данный подход не такой надежный, как двухзвенная архитектура. На рисунке ниже вы можете увидеть пример многоуровневой архитектуры клиент-сервер.
Многоуровневая архитектура взаимодействия клиент-сервер
Типичный пример трехуровневой модели клиент-сервер. Если говорить в контексте систем управления базами данных, то первый уровень – это клиент, который позволяет нам писать различные SQL запросы к базе данных. Второй уровень – это движок СУБД, который интерпретирует запросы и реализует взаимодействие между клиентом и файловой системой, а третий уровень – это хранилище данных.
Если мы посмотрим на данную архитектуру с позиции сайта. То первый уровень можно считать браузером, с помощью которого посетитель заходит на сайт, второй уровень – это связка Apache + PHP, а третий уровень – это база данных. Если уж говорить совсем просто, то PHP больше ничего и не делает, кроме как, гоняет строки и базы данных на экран и обратно в базу данных.
Преимущества и недостатки архитектуры клиент-сервер
Преимуществом модели взаимодействия клиент-сервер является то, что программный код клиентского приложения и серверного разделен. Если мы говорим про локальные компьютерные сети, то к преимуществам архитектуры клиент-сервер можно отнести пониженные требования к машинам клиентов, так как большая часть вычислительных операций будет производиться на сервере, а также архитектура клиент-сервер довольно гибкая и позволяет администратору сделать локальную сеть более защищенной.
К недостаткам модели взаимодействия клиент-сервер можно отнести то, что стоимость серверного оборудования значительно выше клиентского. Сервер должен обслуживать специально обученный и подготовленный человек. Если в локальной сети ложится сервер, то и клиенты не смогут работать (в качестве частного случая можно привести пример: мощности сервера не всегда хватает, чтобы удовлетворит запросы клиентов, если вы хоть раз работали с биллинговыми системами, то понимаете о чем я: время ожидания ответа от сервера может быть очень большим).
В качестве заключения нам стоит явно акцентировать внимание на том, что архитектура клиент-сервер не делит машины на только клиент или только сервер, а скорее позволяет распределить нагрузку и разделить функционал между клиентской частью и серверной.