Способы взаимодействия клиента сервера

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.

Источник

Что такое взаимодействие Клиент-Сервер?

Сегодня речь пойдет о так называемом взаимодействии Клиент-Сервер, так как практически все программное обеспечение построено на данном принципе. А как Вы помните, что у нас сайт для начинающих программистов и понимание данного взаимодействия обязательно для новичка в программирование. Поэтому в данном материале мы рассмотрим, что это такое и для чего это нужно.

Как я уже сказал, если Вы хотите стать программистом то Вы должны понимать принцип данного взаимодействия, потому что хотите Вы или нет, Вам придется столкнуться с этим, так как это встречается практически везде, например все сайты в Интернете построены на этом, все программы которые используют базу данных, сюда также можно и отнести и автоматическое обновление программ, и многое другое.

Теперь поговорим подробней. Что такое взаимодействие Клиент-сервер? Это взаимодействие двух программных продуктов между собой, один из которых выступает в качестве сервера, а другой соответственно в качестве клиента. Клиент посылает запрос, а сервер отвечает ему. А что такое клиент и что такое сервер? Спросите Вы. Клиент это программная оболочка, с которой взаимодействует пользователь. А сервер это та часть программного обеспечения, которая выполняет все основные функции (хранит данные, выполняет расчеты). Другими словами, пользователь видит программу, которая, допустим, работает с какими-то данными, которые хранятся в базе данных, тем самым он видит всего лишь интерфейс этой программы, а все самое основное выполняет сервер, и процесс когда пользователь оперирует данными через интерфейс программы, при котором клиентская часть взаимодействует с серверной, и называется Клиент-Сервер. В качестве клиента не обязательно должен выступать интерфейс, который видит пользователь, в некоторых случаях в качестве клиента может выступать и просто программа или скрипт, например, данные на сайте хранятся в базе данных, соответственно скрипты, которые будут обращаться к базе данных и будут являться клиентом в данном случае, хотя и сами эти скрипты являются сервером для клиентской часть сайта (интерфейса).

А для чего это нужно?

Это лучше объяснить на примере.

Допустим, Вы написали программу, которая умеет работать с некими данными и установили ее пользователю, все замечательно работает, пока другой пользователь не скажет, а я хочу такую же программу, но чтобы данные у нас были одни, и при редактировании одним пользователем другой мог увидеть это изменение. И для этого Вам необходимо сделать какую-то базу данных доступ, к которой можно получить через интерфейс Вашей программы, причем данная база должна располагаться на отдельном сервере, для того чтобы все пользователи могли получить к ней доступ, конечно, которым Вы разрешите.

И тем самым всем пользователям, которым нужна эта программа, Вы устанавливаете только клиентскую часть и настраиваете взаимодействие с сервером. В данном случае подразумевается, что Вы на сервере установите СУБД (Система управления базами данных).

Где под клиентом понимается клиентская часть приложения, которая взаимодействует с серверной частью приложения по средствам сети.

Все сайты в Интернете располагаются где-то на серверах (хостинге), а Вы соответственно хотите получить доступ к ним и для этого используете браузер и в данном случае браузер и есть клиент, а файлы на хостинге сервер. Если разбирать отдельно взятый сайт, то здесь также присутствует данное взаимодействие, к примеру, в браузере Вы видите всего лишь интерфейс приложения и при любых Ваших действиях на этом сайте данный интерфейс будет отправлять запрос серверу который выполнит все что Вы запросили и пришлет ответ, а клиент в свою очередь отобразит этот ответ, для того чтобы пользователь смог увидеть его.

Другими словами принцип клиент-сервер основан на том, что клиент отправляет запрос серверу, а сервер отвечает ему. И данные запрос-ответы могут выглядеть по-разному, могут использоваться разные протоколы, такие как tcp/ip, http, rdp и много других.

Теперь надеюсь, стало понятно, что такое Клиент-сервер, теперь давайте немного поговорим о том, как лучше реализовывать данное взаимодействие.

Как уже говорилось выше, если Вы захотели хранить данные в базе данных то лучше всего использовать СУБД, такие как MSSql, MySQL, Oracle, PostgreSQL так как данные СУБД предоставляют огромные возможности для серверной разработки. Так как, когда Вы будете разрабатывать программное обеспечение по такому принципу, Вам лучше всего четко разграничить клиент и сервер, т.е. клиент выполняет только роль интерфейса, из которого можно будет посылать запросы серверу на запуск процедур или функций, а соответственно сервер будет выполнять эти процедуры и функции и посылать результат их выполнения клиенту, предварительно, конечно же, Вы должны будете написать эти самые процедуры и функции, что и позволяют делать данные СУБД. Этим Вы упростите разработку и увеличите производительность Вашего программного обеспечения. Поэтому запомните клиент, во всех случаях, при взаимодействии Клиент-Сервер должен выполнять только лишь функцию интерфейса, и не нужно на него возлагать какие-то там другие задачи (обработка данных и другое), все, что можно перенести на сервер переносите, а пользователю предоставьте всего лишь интерфейс.

В связи с этим пришло время поговорить о преимуществах данной технологии:

1. Низкие требования к компьютерам клиента, так как вся нагрузка должна возлагаться на сервер и серверную часть приложения, в некоторых случаях можно значительно сэкономить затраты на приобретение вычислительной техники в организациях;
2. Многопользовательский режим. Ресурсами сервера могут пользоваться неограниченное число пользователей, при том что данные располагаются в одном месте;
3. Целостность данных. Вывести из строя компьютер клиента гораздо проще, и чаще встречается, чем компьютер, который выполняет роль сервера. Как Вы знаете, проблемы с компьютерами у пользователей встречаются достаточно часто, так как они сами их себе и создают.
4. Внесение изменений. Проще внести изменения один раз в серверной части, чем вносить их на каждом клиенте.

Есть также пару недостатков :

1. Для быстродействия требуется приобрести достаточно мощный сервер, но как было уже сказано выше, это может и окупится, за счет компьютеров пользователей;
2. Выход из строя серверной части прекратит работу всех клиентов, в связи с этим возникает необходимость постоянного мониторинга серверной части.

Перед тем как заняться разработкой приложения Вы должны знать, на чем Вы это будете реализовывать, так как существуют разные технологии и языки, например, при взаимодействии с СУБД Вам придется изучить SQL, хотя бы основы SQL , но лучше, если Вы будете знать, как написать функцию или процедуру, так как без этого Вам не обойтись, ну если конечно не разделить обязанности между программистами, например, один специалист разрабатывает серверную часть, а другой клиентскую, так, кстати, все и делают, потому что сами понимаете, что все знать просто невозможно.

Или на примере сайта в Интернете, существуют как серверные языки программирования, например PHP так и клиентские, например JavaScript, поэтому, если Вы решили сами создать нормальный сайт в Интернете, то учтите, что Вам придется с этим столкнуться и проще говоря, Вы должны будете стать Web-мастером который должен знать ой как много:).

Как Вы уже поняли, что взаимодействие Клиент-Сервер используется практически везде, и можно сказать, сеть построена, для того чтобы пользователь, по средствам программного обеспечения, мог взаимодействовать с другими пользователями или удаленными ресурсами, так как все что Вы запрашиваете или отправляете по сети основано на взаимодействие запрос-ответ. Поэтому начинающий программист должен понимать данное взаимодействие и в последствие реализовывать его.

Источник