Модель клиент – сервер - Википедия - Client–server model

Схема компьютерной сети клиентов, взаимодействующих с сервером через Интернет

Клиент-серверная модель это распределенное приложение структура, которая разделяет задачи или рабочие нагрузки между поставщиками ресурса или службы, называемая серверы, и запрашивающие услуги, вызываемые клиенты.[1] Часто клиенты и серверы общаются через компьютерная сеть на отдельном оборудовании, но и клиент, и сервер могут находиться в одной системе. Сервер хозяин запускает одну или несколько серверных программ, которые делятся своими ресурсами с клиентами. Клиент не делится своими ресурсами, но запрашивает контент или услугу с сервера. Таким образом, клиенты инициируют сеансы связи с серверами, которые ожидают входящих запросов. Примеры компьютерных приложений, использующих модель клиент-сервер: электронное письмо, сетевая печать и Всемирная паутина.

Роль клиента и сервера

В клиент-сервер характеристика описывает отношения взаимодействующих программ в приложении. Серверный компонент предоставляет функцию или услугу одному или нескольким клиентам, которые инициируют запросы на такие услуги. Серверы классифицируются по услугам, которые они предоставляют. Например, веб сервер служит веб-страница и файловый сервер служит компьютерные файлы. А общий ресурс может быть любое программное обеспечение и электронные компоненты серверного компьютера, от программы и данные к процессоры и устройства хранения данных. Совместное использование ресурсов сервера представляет собой служба.

Является ли компьютер клиентом, сервером или и тем, и другим, определяется характером приложения, которому требуются сервисные функции. Например, на одном компьютере могут одновременно работать веб-серверы и программное обеспечение файлового сервера, чтобы обслуживать разные данные для клиентов, отправляющих различные типы запросов. Клиентское программное обеспечение также может взаимодействовать с серверным программным обеспечением на том же компьютере.[2] Связь между серверами, например, для синхронизации данных, иногда называется межсерверный или же межсерверный коммуникация.

Связь клиента и сервера

В общем, услуга - это абстракция ресурсов компьютера и клиент не должен быть обеспокоенный с тем, как сервер работает при выполнении запроса и доставке ответа. Клиент должен понимать только ответ, основанный на известном протоколе приложения, то есть содержание и форматирование данных для запрашиваемой услуги.

Клиенты и серверы обмениваются сообщениями в ответ на запрос шаблон обмена сообщениями. Клиент отправляет запрос, а сервер возвращает ответ. Этот обмен сообщениями является примером межпроцессного взаимодействия. Для взаимодействия компьютеры должны иметь общий язык, и они должны следовать правилам, чтобы и клиент, и сервер знали, чего ожидать. Язык и правила общения определены в протокол связи. Все протоколы клиент-сервер работают в прикладной уровень. Протокол прикладного уровня определяет основные шаблоны диалога. Чтобы еще больше формализовать обмен данными, сервер может реализовать интерфейс прикладного программирования (API).[3] API - это слой абстракции для доступа к услуге. Ограничивая общение конкретным формат содержимого, это облегчает разбор. Абстрагируя доступ, он упрощает межплатформенный обмен данными.[4]

Сервер может получать запросы от множества различных клиентов за короткий период времени. Компьютер может выполнять только ограниченное количество задачи в любой момент и полагается на планирование система для приоритизации входящих запросов от клиентов, чтобы удовлетворить их. Чтобы предотвратить злоупотребления и максимизировать доступность, серверное программное обеспечение может ограничивать доступность для клиентов. Атаки отказа в обслуживании предназначены для использования обязанности сервера обрабатывать запросы, перегружая его чрезмерной частотой запросов. Шифрование должно применяться, если конфиденциальная информация должна передаваться между клиентом и сервером.

Пример

Когда банк доступ клиентов онлайн банкинг услуги с веб-браузер (клиент), клиент инициирует запрос к веб-серверу банка. Потребители авторизоваться учетные данные могут храниться в база данных, а веб-сервер обращается к сервер базы данных как клиент. An сервер приложений интерпретирует возвращенные данные, применяя банковские бизнес-логика, и предоставляет выход к веб-серверу. Наконец, веб-сервер возвращает результат клиентскому веб-браузеру для отображения.

На каждом этапе этой последовательности обмена сообщениями клиент-сервер компьютер обрабатывает запрос и возвращает данные. Это шаблон обмена сообщениями запрос-ответ. Когда все запросы удовлетворены, последовательность завершается, и веб-браузер представляет данные клиенту.

Этот пример иллюстрирует шаблон дизайна применимо к модели клиент – сервер: разделение проблем.

Ранняя история

Ранней формой клиент-серверной архитектуры является запись удаленной работы, датируемый по крайней мере OS / 360 (объявлено в 1964 г.), где требовалось запустить работа, и ответ был выходом.

Формулируя модель клиент-сервер в 1960-х и 1970-х годах, компьютерные ученые строительство ARPANET (на Стэнфордский исследовательский институт ) использовал термины сервер-хост (или же обслуживающий хозяин) и пользователь-хост (или же использующий хост), и они появляются в ранних документах RFC 5[5] и RFC 4.[6] Это использование было продолжено в Xerox PARC в середине 1970-х гг.

Один из контекстов, в которых исследователи использовали эти термины, заключался в разработке программирование компьютерных сетей язык называется Decode-Encode Language (DEL).[5] Целью этого языка было принимать команды от одного компьютера (пользователь-хост), который возвращал бы отчеты о состоянии пользователю, поскольку он закодировал команды в сетевых пакетах. Другой компьютер с поддержкой DEL, сервер-хост, получил пакеты, декодировал их и вернул отформатированные данные на хост-пользователя. Программа DEL на пользовательском хосте получила результаты для представления пользователю. Это транзакция клиент-сервер. Разработка DEL только началась в 1969 году, когда Министерство обороны США установлен ARPANET (предшественник Интернет ).

Клиент-хост и сервер-хост

Клиент-хост и сервер-хост имеют несколько иное значение, чем клиент и сервер. Хост - это любой компьютер, подключенный к сети. В то время как слова сервер и клиент может относиться либо к компьютеру, либо к компьютерной программе, сервер-хост и пользователь-хост всегда обращайтесь к компьютерам. Хост - это универсальный многофункциональный компьютер; клиенты и серверы это просто программы, которые работают на хосте. В модели клиент-сервер сервер, скорее всего, будет посвящен задаче обслуживания.

Раннее использование слова клиент встречается в статье 1978 года «Отделение данных от функций в распределенной файловой системе» компьютерных ученых Xerox PARC Говарда Стерджиса, Джеймса Митчелла и Джея Израэля. Авторы тщательно определяют термин для читателей и объясняют, что они используют его, чтобы различать пользователя и сетевой узел пользователя (клиент).[7] (К 1992 г. слово сервер вошел в общий язык.)[8][9]

Централизованные вычисления

Дальнейшая информация: История персональных компьютеров, Децентрализованные вычисления, и Компьютерный кластер

Модель клиент-сервер не требует, чтобы у хостов-серверов было больше ресурсов, чем у хостов-клиентов. Скорее, он позволяет любому универсальному компьютеру расширять свои возможности за счет использования общих ресурсов других хостов. Централизованные вычисления однако специально выделяет большой объем ресурсов небольшому количеству компьютеров. Чем больше вычислений выгружается с клиентских хостов на центральные компьютеры, тем проще могут быть клиентские хосты.[10] Он сильно зависит от сетевых ресурсов (серверов и инфраструктуры) для вычислений и хранения. А бездисковый узел загружает даже его Операционная система из сети, а компьютерный терминал вообще не имеет операционной системы; это только интерфейс ввода / вывода для сервера. Напротив, толстый клиент, например персональный компьютер, имеет много ресурсов и не полагается на сервер для выполнения основных функций.

В качестве микрокомпьютеры снизилась в цене и увеличилась в силе с 1980-х до конца 1990-х, многие организации перевели вычисления с централизованных серверов, таких как мэйнфреймы и миникомпьютеры, толстым клиентам.[11] Это давало более индивидуализированное господство над компьютерными ресурсами, но усложняло управление информационными технологиями.[10][12][13] В 2000-е гг. веб-приложения достаточно созрел, чтобы соперничать программное обеспечение разработан для конкретного микроархитектура. Это созревание, более доступное массовое хранилище, и появление Сервис-Ориентированная Архитектура были среди факторов, которые привели к облачные вычисления тренд 2010-х.[14]

Сравнение с одноранговой архитектурой

В дополнение к модели клиент-сервер, распределенных вычислений приложения часто используют пиринговый (P2P) архитектура приложения.

В модели клиент-сервер сервер часто предназначен для работы как централизованная система, обслуживающая множество клиентов. Требования к вычислительной мощности, памяти и хранилищу сервера должны соответствовать ожидаемой рабочей нагрузке. Балансировка нагрузки и аварийное переключение системы часто используются для масштабирования сервера за пределы одной физической машины.[15][16]

В пиринговый сеть, два или более компьютера (сверстники) объединяют свои ресурсы и общаются в децентрализованная система. Сверстники равны или равноправны узлы в неиерархической сети. В отличие от клиентов в клиент-серверном или клиент – очередь – клиент сети, одноранговые узлы общаются друг с другом напрямую.[нужна цитата ] В одноранговой сети алгоритм в протоколе одноранговой связи балансирует нагрузка, и даже одноранговые узлы со скромными ресурсами могут помочь разделить нагрузку.[нужна цитата ] Если узел становится недоступным, его общие ресурсы остаются доступными, пока его предлагают другие одноранговые узлы. В идеале партнеру не нужно добиваться высокая доступность потому что другой, избыточный сверстники компенсируют любой ресурс время простоя; при изменении доступности и нагрузочной способности одноранговых узлов протокол перенаправляет запросы.

И клиент-сервер, и господин-раб рассматриваются как подкатегории распределенных одноранговых систем.[17]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ «Распределенная архитектура приложений» (PDF). Sun Microsystem. Архивировано из оригинал (PDF) 6 апреля 2011 г.. Получено 2009-06-16.
  2. ^ В X Window System это один из примеров.
  3. ^ Benatallah, B .; Casati, F .; Тумани, Ф. (2004). «Моделирование диалогов веб-сервисов: краеугольный камень автоматизации электронного бизнеса». Интернет-вычисления IEEE. 8: 46–54. Дои:10.1109 / MIC.2004.1260703.
  4. ^ Dustdar, S .; Шрайнер, В. (2005). «Обзор состава веб-сервисов» (PDF). Международный журнал веб- и сетевых служб. 1: 1. CiteSeerX  10.1.1.139.4827. Дои:10.1504 / IJWGS.2005.007545.
  5. ^ а б Рулифсон, Джефф (Июнь 1969 г.). DEL. IETF. Дои:10.17487 / RFC0005. RFC 5. Получено 30 ноября 2013.
  6. ^ Шапиро, Элмер Б. (март 1969 г.). Сетевое расписание. IETF. Дои:10.17487 / RFC0004. RFC 4. Получено 30 ноября 2013.
  7. ^ Sturgis, Howard E .; Митчелл, Джеймс Джордж; Израиль, Джей Э. (1978). «Отделение данных от функции в распределенной файловой системе». Xerox PARC. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  8. ^ Харпер, Дуглас. "сервер". Интернет-словарь этимологии. Получено 30 ноября 2013.
  9. ^ «Отделение данных от функции в распределенной файловой системе». Получить данные. Немецкая национальная библиотека науки и технологий. Архивировано из оригинал 2 декабря 2013 г.. Получено 29 ноября 2013.
  10. ^ а б Ние, Джейсон; Ян, С. Джэ; Новик, Наоми (2000). «Сравнение компьютерных архитектур тонких клиентов». Academic Commons. Дои:10.7916 / D8Z329VF. Получено 28 ноября 2018.
  11. ^ d'Amore, M. J .; Оберст, Д. Дж. (1983). «Микрокомпьютеры и мэйнфреймы». Материалы 11-й ежегодной конференции ACM SIGUCCS по пользовательским сервисам - SIGUCCS '83. п. 7. Дои:10.1145/800041.801417. ISBN  978-0897911160.
  12. ^ Толик, Нирадж; Андерсен, Дэвид Дж .; Сатьянараянан, М. (март 2006 г.). «Количественная оценка интерактивного взаимодействия с пользователем на тонких клиентах» (PDF). Компьютер. IEEE Computer Society. 39 (3): 46–52. Дои:10.1109 / mc.2006.101.
  13. ^ Отей, Майкл (22 марта 2011 г.). «Действительно ли облако - это возвращение мэйнфрейм-вычислений?». SQL Server Pro. Пентон Медиа. Архивировано из оригинал 3 декабря 2013 г.. Получено 1 декабря 2013.
  14. ^ Barros, A. P .; Дюма, М. (2006). «Рост экосистем веб-сервисов». ИТ-специалист. 8 (5): 31. Дои:10.1109 / MITP.2006.123.
  15. ^ Карделлини, В .; Colajanni, M .; Ю. П.С. (1999). «Динамическая балансировка нагрузки на системы Web-серверов». Интернет-вычисления IEEE. Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). 3 (3): 28–39. Дои:10.1109/4236.769420. ISSN  1089-7801.
  16. ^ «Что такое балансировка нагрузки? Как работают балансировщики нагрузки». NGINX. 1 июня 2014 г.. Получено 21 января, 2020.
  17. ^ Варма, Васудева (2009). "1: Учебник по архитектуре программного обеспечения". Архитектура программного обеспечения: тематический подход. Дели: Pearson Education India. п. 29. ISBN  9788131707494. Получено 2017-07-04. Распределенные одноранговые системы [...] Это общий стиль, популярными стилями которого являются стили клиент-сервер и главный-подчиненный.