Затонский А.В. Пособие по полному жизненному циклу информационных систем

Подождите немного. Документ загружается.

311

• Трёхзвенная архитектура с использованием толстого клиента – сервер

приложений используется, клиентский компьютер взаимодействует с

сервером баз данных напрямую

• Трёхзвенная архитектура с использованием тонкого клиента – сервер

приложений используется, клиентский компьютер не взаимодействует с

сервером баз данных напрямую.

Во всех этих вариантах различается нагрузка на сеть и нагрузка на

рабочие станции.

Двухуровневая архитектура

Самый простой вариант установки. Сервер приложений не используется

(рис. 169). Логика ИС реализуется на рабочих станциях в виде программных

средств (автоматизированных рабочих мест) пользователя.

Файловый сервер может использоваться для хранения общих библиотек,

файлов настроек или компонентов ПС, выполняемых на рабочих станциях.

Сервер баз

данных

Файловый

сервер

(опционально)

Рабочие станции

Рис. 120. Двухуровневая архитектура

Двухуровневая архитектура реализует классическую технологию

«клиент-сервер», для которой характерно следующее:

• на сервере порождаются данные, а не информация;

• для обмена данными между клиентами используется закрытый протокол;

• данные передаются на компьютеры клиентов, на них интерпретируются и

преобразуются в информацию;

• фрагменты прикладной системы размещаются, на компьютерах клиентов.

312

Основные достоинства систем «клиент—сервер»:

• низкая нагрузка на сеть (рабочая станция посылает серверу базы данных

запрос на поиск определенных данных, сервер сам осуществляет поиск и

возвращает по сети только результат обработки запроса, т.е. одну или

несколько записей);

• высокая надежность (СУБД, основанные на технологии «клиент—

сервер», поддерживают целостность транзакций и автоматическое

восстановление при сбое);

• гибкая настройка уровня прав пользователей (одним пользователям

можно назначить только просмотр данных, другим просмотр и

редактирование, третьи вообще не увидят каких-либо данных);

Однако системам «клиент—сервер» присущ ряд серьезных недостатков:

• трудность администрирования, вследствие территориальной

разобщенности и неоднородности компьютеров на рабочих местах;

• недостаточная степень защиты информации от несанкционированных

действий;

• закрытый протокол для общения клиентов и сервера, специфичный для

данной информационной системы.

Двухзвенная архитектура с использованием терминальных служб

При использовании этой архитектуры к предыдущей схеме добавляется

ещё один компьютер – терминальный сервер. Этот компьютер берёт на себя

выполнение программ, обычно запускаемых на клиентских местах (таких как

клиент ИС или MS Office, например). Клиентским компьютерам терминальный

сервер передаёт внешний вид окна приложения, выполняемого на сервере (рис.

170).

При использовании этой концепции есть следующие плюсы:

• Большая надёжность функционирования информационной системы. В

случае, если произошёл аппаратный сбой на рабочей станции, например,

вышел из строя жёсткий диск, пользователь может дождаться его замены

или с другого компьютера подключиться к своему вынужденно

прерванному сеансу работы.

• Меньшая стоимость сопровождения рабочих станций – вместо того,

чтобы устанавливать большой набор программного обеспечения на

каждую рабочую станцию достаточно установить только клиентскую

часть для терминальной службы. Приложения, обычно устанавливаемые

на рабочую станцию, в этом случае инсталлируются на терминальный

сервер. Также уменьшается стоимость обслуживания клиентского ПО.

• Меньшая стоимость лицензий на то программное обеспечение, для

которого лицензируется каждое рабочее место, на которое

устанавливается программный продукт, например, Microsoft Office.

• Устойчивая работа системы при наличии слабого канала между рабочими

станциями и сервером.

313

Одним из примеров снижения стоимости информационной системы

может служить сеть, содержащая вместо рабочих станций бездисковые (а

соответственно – и более защищённые и надёжные) терминалы под

управлением ОС Linux – бесплатной операционной системы под которую есть

бесплатный клиент для терминальных служб.

Сервер баз

данных

Файловый

сервер

(опционально)

Рабочие станции

Терминальный

сервер

Рис. 121. Двухзвенная архитектура с использованием терминальных служб

Трёхзвенная архитектура с «толстым клиентом»

«Трёхзвенная» в данном случае означает, что используется сервер

приложений, а «толстый клиент» означает, что работу по взаимодействию с

базой данных берёт на себя не сервер приложения, а клиентские машины (рис.

171). На них же реализуется часть логики ИС, другая часть (например, общая

для всех рабочих станций) выполняется на сервере приложений.

314

Сервер баз

данных

Файловый

сервер

(опционально)

Рабочие станции

Сервер

приложений

Рис. 122. Трёхзвенная архитектура с «толстыми» клиентами

Одним из преимуществ работы в этом варианте является большая

защищённость библиотеки приложения и исключение сетевого трафика между

файловым сервером с приложением и рабочими станциями. Применяется также

вариант этой схемы с хранением библиотеки приложения прямо на сервере

приложений, без использования выделенного файлового сервера, что ещё

больше уменьшает нагрузку на сеть. Так же уменьшается нагрузка на

клиентские машины – её берёт на себя сервер приложений.

В последнее время популярным становится использование технологии

«Ajax» [0], основой которой является выполнение части ПС ИС на рабочей

станции (JavaScript), хотя большая часть логики выполняется на сервере

приложений (PHP + Apache), который, в свою очередь, может быть связан с

сервером баз данных (MySQL) или другими серверами. Это позволяет снять

часть нагрузки с сервера приложений и распределить ее по рабочим станциям.

Трёхзвенная архитектура с «тонким клиентом»

Выражение «тонкий клиент» означает, что рабочие станции не работают

напрямую ни с базой данных, ни с библиотекой приложения, все эти операции

берёт на себя сервер приложений. Соответственно этот вариант заметно

снижает нагрузку на сеть (кроме участка между сервером приложений и

сервером баз данных) по сравнению с предыдущим (рис. 172).

315

Рис. 123. Трёхзвенная архитектура с «тонким клиентом»

В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько

прикладных функций [5], каждая из которых оформляется как отдельная

служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов

приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на

предоставление некоторого набора услуг. Наиболее ярко современные

тенденции телекоммуникационных Web-технологий проявились в Интернете.

Для реализации Web-технологий на сервере размещаются так называемые

Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой

навигации (Web-навигатор, Web-браузер), функционирующей на рабочей

станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный

документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от

бумажной, Web-страница может быть связана с компьютерными программами

и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система

гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:

• другую часть Web-документа;

• другой Web-документ или документ другого формата (например,

документ Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;

• мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);

316

• программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с

сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на

выполнение навигатором;

• любой другой сервис – электронную почту, копирование файлов с

другого компьютера сети, поиск информации и т.д.

Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов

по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на

сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору

необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он

отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа

между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее

сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и

разрывает установленное соединение. Таким образом, Web-сервер выступает в

качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из

разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.

В целях построения ИС могут эффективно использоваться следующие

сервисы Интернет.

World Wide Web (WWW, просто Web, Всемирная паутина) представляет

совокупность Web-серверов, на которых хранятся данные, реализованные в

виде текстовых и/или графических страниц с гипертекстовыми ссылками на

другие страницы или Web-серверы. Если ссылка заинтересовала пользователя,

то он может перейти на нужную страницу, независимо от ее местонахождения,

вернуться на предыдущую просмотренную, поставить закладку. Графическое

представление подключения различных серверов представляет собой сложную

невидимую электронную паутину.

Серверы WWW – специальные компьютеры, осуществляющие хранение

страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь,

попадая на какой-нибудь сервер Web, получает по протоколу HTTP (Hyper Text

Transfer Protocol) страницу с данными. На компьютере пользователя

специальная программа (браузер) преобразует полученный документ в удобный

для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране.

Серверы FTP представляют собой хранилища файлов. Минимальной

единицей передачи является файл (а не байт, как в случае WWW-сервиса).

Применительно к построению ИС, FTP может быть использован для хранения

документов разных форматов, в том числе, нескольких их версий, что

позволяет проследить историю изменения документа или «откатить» версию

при попадании в файл ошибок. В отличие от WWW-сервиса, некоторым

пользователям может быть предоставлено право изменения файлов через

интерфейс ИС, тогда как HTTP-сервер обычно настраивается таким образом,

что не позволяет модифицировать файлы на нем.

Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета. С ее

помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма,

статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объема, обычно

занимает секунды, иногда несколько минут. С организационной точки зрения

использование почты в составе ИС удобно тем, что сообщение надолго

317

(теоретически, навсегда) остается в почтовых папках получателя, а кроме того,

его прохождение фиксируется почтовым сервером. Это делает почту удобной

для использования в качестве особо важных уведомлений. Кроме того, иногда

почтой удобнее передавать объемные документы, чем получать их через

интерфейс ИС.

В качестве тонкого чаще всего выступает WWW-клиент. В этом случае

вся логика приложения реализуется на сервере (например, PHP + Apache или

ASP + IIS), а браузер преобразует и отображает для пользователя информацию,

предоставляемую сервером.

От терминальной архитектуры данная архитектура отличается тем, что

браузер принимает значительное участие в формировании вида экрана

пользователя, буферизует данные перед отправкой и выполняет другие

действия, не свойственные терминалу.

Архитектура технических средств

Выбор архитектуры технических средств является неотъемлемым этапом

разработки ИС. Для успешной эксплуатации ИС необходимо выбрать:

• аппаратную часть рабочей станции;

• аппаратную часть и (или – в зависимости от) операционную систему

сервера приложений или файлого сервера;

• аппаратную часть средств связи, например, средств организации

эффективной передачи данных по локальной вычислительной сети.

Обычно ИС не внедряется на совершенно «чистом» месте, то есть на

момент принятия решения о разработке или реконструкции ИС уже существует

некоторая инфраструктура, как сетевая, так и аппаратная. Поэтому чаще

решается обратная задача определения достаточности аппаратных средств для

потребностей ИС.

При этом оценке подлежат, как минимум:

• Объем оперативной памяти (RAM).

• Объем жесткого диска (HDD).

• Частота центрального процессора.

Как правило, в выборе аппаратных средств или оценке их достаточности

можно опираться на аппаратные требования установленной операционной

системы (табл. 43).

Таблица 43

Аппаратные требования ОС семейства Windows

RAM HDD Скорость ЦП

Win 95 ≤ 32 ~ 1 ГБ ≥ 100 Мгц

Win 98 32-64 ~ 1 ГБ ≥ 100 Мгц

Win ME 64 ~ 10 ГБ ≥ 500 Мгц

Win 2K 64-128 ~ 10 ГБ ≥ 500 Мгц

Win XP 128 ≥ 40 ГБ ≥ 1 Ггц

318

Выбор аппаратной части для сервера баз данных в еще большей степени

определяется операционной системой (табл. 44) [53], а кроме того,

определяется и архитектурой ИС – используется ли в ней файловый сервер,

сервер приложений или терминальный сервер.

Таблица 44

Минимальные и рекомендуемые требования ОС Windows Server 2003

Требования

Standard

Edition

Enterprise Edition Datacenter Edition

Web

Edition

Минимальная

частота

процессора

133

МГц

133 МГц для

компьютеров на базе

процессора x86

733 МГц для

компьютеров на базе

процессора Itanium*

400 МГц для

компьютеров на базе

процессора x86

733 МГц для

компьютеров на базе

процессора Itanium*

133

МГц

Рекомендуемая

частота

процессора

550

МГц

733 МГц 733 МГц

550

МГц

Минимальный

объем

оперативной

памяти

128 МБ 128 МБ 512 МБ 128 МБ

Рекомендуемый

объем

оперативной

памяти

256 МБ 256 МБ 1 ГБ 256 МБ

Максимальный

объем

оперативной

памяти

4 ГБ

32 ГБ для

компьютеров на базе

процессора x86

64 ГБ для

компьютеров на базе

процессора Itanium*

64 ГБ для

компьютеров на базе

процессора x86

512 ГБ для

компьютеров на базе

процессора Itanium*

2 ГБ

Поддержка

нескольких

процессоров

До 4 До 8

Минимальное

количество: 8

Максимальное

количество: 32

До 2

Пространство

на диске для

установки

1,5 ГБ

1,5 ГБ для

компьютеров на базе

процессора x86

2,0 ГБ для

компьютеров на базе

процессора Itanium*

1,5 ГБ для

компьютеров на базе

процессора x86

2,0 ГБ для

компьютеров на базе

процессора Itanium*

1,5 ГБ

319

«Поверх» ОС для обеспечения работы ИС устанавливается некоторая

СУБД. Продолжая тему аппаратных требований продуктов MS, рассмотрим

семейство MS SQL Server 2008, системные требования и области целевого

назначения продуктов которого приведены в табл. 45.

Таблица 45

Минимальные и рекомендуемые требования ОС Windows Server 2008

Core Editions Specialized Editions Free Editions

Enterprise

Standard Workgroup

Web Developer

Express Conpact

Сценарий

использования

В масштабе предприятия, если

требуется избыточность и

встроенная бизнес-логика

Разделение данных между отделами

или в небольших предприятиях

Удаленные офисы, которым

требуется доступ к корпоративным

данным

Для Web-приложений

Редакция со всеми возможностями,

только для использования с целью

разработки и тестирования

БД начального уровня, подходит

для обучения

Встроенная СУБД для разработки

мобильных приложений

CPU

Maximum

4 CPU

2 CPU

4 CPU

Maximum

1 CPU

Maximum

Memory

Maximum

4 GB

Maximum

1 GB

Maximum

DB Size

Unlimited

4 GB

Следовательно, до определения аппаратной части в случае разработки ИС

«на пустом месте» необходимо определиться, какая ОС будет использоваться

на сервере (как правило, выбор ОС для рабочей станции предопределен;

впрочем, в последнее время ситуация начинает меняться, и выбор появляется).

В качестве серверной ОС могут быть использованы:

• платформа MS Windows;

320

• бесплатная платформа Linux или FreeBSD;

• платформа Unix (Solaris или другие «платные» Unix).

Выбору серверной ОС посвящено огромное количество теоретических

работ и описаний практических решений. На практике можно отметить

следующие простые правила, упрощающие выбор ОС в качестве основы для

сервера информационной системы в том случае, если финансовая сторона

вопроса не является определяющей:

• для файлового сервера выбор ОС произволен: интегральная

производительность любой ОС примерно одинакова. Более того, могут

быть применены более экзотические решения. Так, файловые серверы

Nowell Netware или Artisoft Lantastic предоставляют несколько меньшее

количество сервисов, но весьма производительны;

• для сервера приложений выбор ОС часто определяется требованиями

того SQL-сервера, который планируется использовать для

информационной системы. Практика показывает, что установка

мобильных SQL-серверов (наподобие MySQL) на Windows-платформу

сама по себе проще, но высокая требовательность ОС к ресурсам снижает

производительность системы по сравнению с Unix- или Linux-

решениями;

• при дефиците аппаратной части сервер, кроме решения задач ИС, может

служить сетевым шлюзом, контроллером домена и т.п., и в этом случае

выбор ОС определяется именно этими, дополнительными требованиями.

Выбор сетевой аппаратуры, как правило, производится исходя из

технических возможностей и финансовых показателей. Однако можно оценить

правильность такого решения для использования с конкретной ИС, например,

по следующим показателям:

• обеспечиваемым трафиком (как между парами узлов, в случае

распределенной ИС, так и общим);

• временем отклика сервера на первый поступивший запрос, которое, в

некоторой степени, зависит от сетевой аппаратуры.

Поскольку достоверное определение производительности сети

представляет собой сложную задачу (которая может, например, решаться

средствами имитационного моделирования), предлагаются следующие

эмпирические правила выбора производительности сетевых устройств в

зависимости от типа используемого сервера и количества активных

пользователей ИС в сети при небольших базах данных (табл. 46).

Таблица 46

Количество пользователей ИС, комфортно работающих при заданной

пропускной способности сети с БД объемом до 1 ГБ

Пропускная способность сети

Вид сервера

10 Мбит/c 100 Мбит/c 1000 Мбит/c

Файловый 3-4 10-15 30-50

SQL-сервер 10-15 30-50 100-150