Архитектуры информационных систем

В зависимости от взаимного расположения приложения и БД можно выделить:

· локальные БД;

· удаленные БД.

Для выполнения операций с локальными БД разрабатываются и используются так называемые локальные приложения, а для операций с удаленными БД — клиент-серверные приложения.

Расположение БД в значительной степени влияет на разработку приложения, обрабатывающего содержащиеся в этой базе данные. Delphi-приложение осуще­ствляет доступ к БД через BDE (Borland Database Engine — процессор баз дан­ных фирмы Borland).

BDE представляет собой совокупность динамических биб­лиотек и драйверов, обеспечивающих доступ к данным. BDE должен устанавливаться на всех компьютерах, на которых выполняются Delphi-приложения, осу­ществляющие работу с БД. Приложение через BDE передает запрос к базе дан­ных, а обратно получает требуемые данные.

Локальные БД располагаются на том же компьютере, что и работающие с ними приложения. В этом случае говорят, что информационная система имеет ло­кальную архитектуру (рис. 2.1). Работа с БД происходит, как правило, в одно­пользовательском режиме. При необходимости можно запустить на компьютере другое приложение, одновременно осуществляющее доступ к этим же данным. Для управления совместным доступом к БД необходимы специальные среде а контроля и защиты. Эти средства могут понадобиться, например, в случае, ко­гда приложение пытается изменить запись, которую редактирует другое прило­жение. Каждая разновидность БД осуществляет подобный контроль своими способами и обычно имеет встроенные средства разграничения доступа.

Рис. 2.1. Локальная архитектура

Для доступа к локальной БД процессор баз данных BDE использует стандарт­ные драйверы, которые позволяют работать с форматами БД dBase, Paradox, FoxPro, а также с текстовыми файлами.

При использовании локальной БД в сети возможна организация многопользова­тельского доступа. В этом случае файлы БД и предназначенное для работы с ней приложение располагаются на сервере сети. Каждый пользователь запускает со своего компьютера это расположенное на сервере приложение, при этом у него запускается копия приложения. Такой сетевой вариант использования локальной БД соответствует архитектуре "файл-сервер". Приложение при архи­тектуре "файл-сервер" также может быть записано и на каждый компьютер сети, в этом случае приложению отдельного компьютера должно быть известно место­нахождение общей БД (рис. 2.2).

При работе с данными на каждом пользовательском компьютере сети использу­ется локальная копия БД. Эта копия периодически обновляется данными, со­держащимися в БД на сервере.

Архитектура "файл-сервер" обычно применяется в сетях с небольшим количест­вом пользователей, для ее реализации подходят персональные СУБД, например, Paradox или dBase. Достоинствами этой архитектуры являются простота реали­зации, а также то, что приложение фактически разрабатывается в расчете на одного пользователя и не зависит от компьютера сети, на который оно устанав­ливается.

Однако архитектура "файл-сервер" имеет и существенные недостатки.

· Пользователь работает со своей локальной копией БД, данные в которой обновляются при каждом запросе к какой-либо из таблиц. При этом с сервера пересылается новая копия всей таблицы, данные которой затребованы. Таким образом, если пользователю необходимо несколько записей таблицы, с сервера по сети пересылается вся таблица. В результате циркуляции в сети больших объемов избыточной информации резко возрастает нагрузка на сеть, что приводит к соответствующему снижению ее быстродействия и про­изводительности информационной системы в целом.

· В связи с тем, что на каждом компьютере имеется своя копия БД, измене­ния, сделанные в ней одним пользователем, в течение некоторого времени являются неизвестными другим пользователям. Поэтому требуется постоян­ное обновление БД. Кроме того, возникает необходимость синхронизации ра­боты отдельных пользователей, связанная с блокировкой в таблицах записей, которые в данный момент редактирует другой пользователь.

· Управление БД осуществляется с разных компьютеров, поэтому в значительной степени затруднена организация контроля доступа, соблюдения конфи­денциальности и поддержания целостности БД.

Рис. 2.2. Архитектура "файл-сервер"

Удаленная БД размещается на компьютере-сервере сети, а приложение, осущест­вляющее работу с этой БД, находится на компьютере пользователя. В этом слу­чае мы имеем дело с архитектурой "клиент-сервер" (рис. 2.3), когда информа­ционная система делится на неоднородные части — сервер и клиент БД. В свя­зи с тем, что компьютер-сервер находится отдельно от клиента, его также называют удаленным сервером.

Клиент — это приложение пользователя. Для получения данных клиент форми­рует и отсылает запрос удаленному серверу, на котором размещена БД. Запрос формулируется на языке SQL, который является стандартным средством доступа к серверу при использовании реляционных моделей данных. После получения запроса удаленный сервер направляет его SQL-серверу (серверу баз данных) — специальной программе, управляющей удаленной БД и обеспечивающей вы­полнение запроса и выдачу его результатов клиенту.

Таким образом, в архитектуре "клиент-сервер" клиент посылает запрос на пре­доставление данных и получает только те данные, которые действительно были затребованы. Вся обработка запроса выполняется на удаленном сервере. Такая архитектура обладает следующими достоинствами.

· Снижение нагрузки на сеть, поскольку теперь в ней циркулирует только нужная информация.

· Повышение безопасности информации, связанное с тем, что обработка за­просов всех клиентов выполняется единой программой, расположенной на сервере. Сервер устанавливает общие для всех пользователей правила ис­пользования БД, управляет режимами доступа клиентов к данным, запрещая, в частности, одновременное изменение одной записи различными пользователями.

· Уменьшение сложности клиентских приложений за счет отсутствия в них
кода, связанного с контролем БД и разграничением доступа к ней.

Рис. 2.3. Архитектура "клиент-сервер" ("толстый" клиент)

Для реализации архитектуры "клиент-сервер" обычно используются многополь­зовательские СУБД, например, Oracle или Microsoft SQL Server. Подобные СУБД также называют промышленными, т. к. они позволяют создать информа­ционную систему организации или предприятия с большим числом пользовате­лей. Промышленные СУБД являются сложными системами и требуют мощной вычислительной техники и соответствующего обслуживания. Обслуживание вы­полняет специалист (или группа специалистов), называемый системным адми­нистратором БД (администратором). Основными задачами системного админи­стратора являются:

§ защита БД;

§ поддержание целостности БД;

§ обучение и подготовка пользователей;

§ загрузка данных из других БД;

§ тестирование данных;

§ резервное копирование и восстановление;

§ внесение изменений в информационную систему.

Доступ Delphi-приложения к промышленным СУБД осуществляется через драй­веры SQL-Links. Отметим, что при работе с "родной" для Delphi СУБД InterBase можно обойтись без драйверов SQL-Links.

Описанная архитектура является двухуровневой — приложение-клиент и сервер БД. Клиентское приложение также называют сильным, или "толстым", клиентом. Дальнейшее развитие данной архитектуры привело к появления трехуровневого варианта "клиент-сервер" — приложение-клиент, сервер приложений и сервер БД (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Трехуровневая архитектура "клиент-сервер" ("тонкий" клиент)

В трехуровневой архитектуре часть средств и кода, предназначенных для орга­низации доступа к данным и их обработке, из приложения-клиента выделяется в сервер приложений. Само клиентское приложение при этом называют слабым, или "тонким", клиентом. В сервере приложений удобно располагать средства и код, общие для всех клиентских приложений, например, средства доступа к БД.

Основные достоинства трехуровневой архитектуры "клиент-сервер" состоят в следующем:

§ разгрузка сервера от выполнения части операций, перенесенных на сервер
приложений;

§ уменьшение размера клиентских приложений за счет разгрузки их от лиш­него кода;

§ единое поведение всех клиентов;

§ упрощение настройки клиентов — при изменении общего кода сервера при­ложений автоматически изменяется поведение приложений-клиентов.

Отметим, что локальные приложения БД называют одноуровневыми, а клиент-серверные приложения БД — многоуровневыми.

Дата добавления: 2014-01-03