客戶/服務器體系結構(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-10-30 04:30:01 | 來源：信息時代

時間：2022-10-30 04:30:01 來源：信息時代

    客戶/服務器體系結構 : 客戶/服務器體系結構由兩部分組成:客戶應用程序和服務器程序。運行服務器程序的機器也稱為服務器。一旦服務器程序被啟動,就隨時等待響應客戶程序發(fā)來的請求?？蛻魬贸绦蜻\行在用戶自己的機器上,對應于服務器,可稱為客戶機。由于計算機技術的迅速發(fā)展,原來連接到集中式多用戶系統(tǒng)中的終端被功能強大的個人計算機所代替,因此集中式體系結構發(fā)生了變化。這樣原先由集中式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成的部分功能,現(xiàn)在由個人計算機來承擔。其結果是集中式體系結構中的主機變成服務器系統(tǒng),被個人計算機所取代的終端變成客戶機系統(tǒng),這就是客戶/服務器體系結構,一般簡稱為C/S體系結構。
1. C/S體系結構
最簡單的C/S體系結構的數(shù)據(jù)庫應用由兩部分組成,即客戶應用程序和數(shù)據(jù)庫服務器程序。兩者可分別稱為前臺程序與后臺程序。運行數(shù)據(jù)庫服務器程序的機器,也稱為應用服務器。一旦服務器程序被啟動,就隨時等待響應客戶程序發(fā)來的請求;客戶應用程序運行在用戶自己的計算機上,對應于數(shù)據(jù)庫服務器,可稱為客戶機。當需要對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行任何操作時,客戶程序就自動地尋找服務器程序,并向其發(fā)出請求,服務器程序根據(jù)預定的規(guī)則做出應答,返回結果。
在C/S體系結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)邏輯層處于服務器上,業(yè)務邏輯層和表現(xiàn)層處于客戶機上。服務器主要完成數(shù)據(jù)的處理和存取,客戶機主要完成的是應用,如負責管理用戶界面、接受用戶數(shù)據(jù)、生成數(shù)據(jù)庫服務請求等,而網(wǎng)絡上傳輸?shù)氖强蛻魴C的請求和服務器的處理結果。客戶機支持用戶應用;服務器接受客戶機的請求,處理請求并返回執(zhí)行的結果。在此過程中,技術的關鍵在于數(shù)據(jù)庫服務器要有很強的編程能力以保證對數(shù)據(jù)的處理,要盡可能使網(wǎng)絡開銷降到最低,從而提高對數(shù)據(jù)處理的吞吐量。為此,可采用的措施之一是遠程過程調用(remote procedure all,RPC),即由客戶機發(fā)出請求,在服務器端得到處理,把處理后的成批結果返回給用戶。C/S體系結構如圖1所示。

圖1 C/S體系結構

(1)客戶機系統(tǒng): 在C/S體系結構中,客戶機系統(tǒng)由圖形用戶界面、表格生成工具、報表生成工具等組成。服務器系統(tǒng)作為SQL引擎,由DBMS的存取結構、查詢計算與優(yōu)化、事務處理、并發(fā)控制和故障恢復等組成?？蛻魴C系統(tǒng)和服務器系統(tǒng)的接口可以是訪問數(shù)據(jù)庫的標準語言SQL,也可以是應用編程接口(application programming interface,API),例如ODBC或JDBC。
客戶機系統(tǒng)具有局部獨立性(local autonomy),每個客戶機端能夠獨立地管理自己的數(shù)據(jù)?；谄渚植啃枨?它能夠決定如何構造自己的模式以及授權什么人訪問什么數(shù)據(jù),以此來維護局部的控制和對自身資源的控制和管理。
(2)服務器系統(tǒng): 在C/S體系結構下,服務器可分為事務服務器和數(shù)據(jù)服務器兩類: ①事務服務器(transaction server)也稱作查詢服務器,它提供一個接口,使得客戶可以發(fā)出執(zhí)行一個動作的請求,服務器響應客戶的請求,執(zhí)行該動作,并將結果返回給客戶。②數(shù)據(jù)服務器(data server)可以使客戶向服務器發(fā)出請求,以文件或頁為單位對數(shù)據(jù)進行讀取或更新。數(shù)據(jù)服務器提供數(shù)據(jù)的索引機制,并且提供事務機制,以便即使客戶機或進程發(fā)生故障,數(shù)據(jù)也不會處于不一致狀態(tài)。服務器與客戶機之間通過網(wǎng)絡實現(xiàn)高速連接,客戶機在處理能力上與服務器相當,并且要執(zhí)行的任務是計算密集型的。通常的做法是: 數(shù)據(jù)傳送到客戶機,在客戶機上進行所有的處理,然后再把數(shù)據(jù)傳回服務器。
在C/S體系結構中,服務器系統(tǒng)可以是從大型主機到高端工作站甚至PC機的各種檔次的設備。服務器可以從硬件和軟件上配置成文件、數(shù)據(jù)庫或網(wǎng)絡服務方面的專用服務器。例如,計算密集型任務(編譯、數(shù)據(jù)分析等)可以在一臺或多臺快速高性能多處理機上完成,這個服務器可稱為計算服務器;為了保證文件的完整性和保密性,重要文件及其控制可以放到一個稱為文件服務器的機器上; 郵件服務器則處理網(wǎng)上的所有郵件; 打印服務器則幫助用戶共享網(wǎng)絡上的打印機。當然,所有這些服務也可以集中到一臺服務器上來完成。
2. C/S體系結構特點
C/S結構是計算機應用體系結構中最重要的應用方式,它是從操作系統(tǒng)客戶/服務器方式衍生發(fā)展而來。由于其高效、穩(wěn)定而成為現(xiàn)有企業(yè)應用的主流應用體系結構。
與其他體系結構相比,C/S顯然在效率、穩(wěn)定性、處理復雜業(yè)務等方面具有不可替代的優(yōu)勢,這些優(yōu)勢主要包括:
(1)效率高:C/S體系結構通過將任務合理分配到服務器端和客戶機端,可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢; 它允許數(shù)據(jù)存儲在距離其最近的地方,便于最頻繁及最優(yōu)先使用,減少了網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸量和遠程傳輸?shù)难舆t,尤其是在廣域網(wǎng)上;使用C/S數(shù)據(jù)庫可以減少集中式數(shù)據(jù)庫所存在的CPU或I/O瓶頸。所以它提高了系統(tǒng)性能、吞吐量和負載能力。
(2)可靠性高: 對于集中式系統(tǒng),如果運行數(shù)據(jù)庫的計算機出現(xiàn)故障,整個系統(tǒng)就癱瘓了,而在C/S數(shù)據(jù)庫中,如果某個節(jié)點或其網(wǎng)絡連接出現(xiàn)故障,系統(tǒng)仍然能夠運行(在一定程度上)。此外,客戶機是具有存儲能力的個人計算機系統(tǒng),可以在客戶端保留業(yè)務數(shù)據(jù)備份,這也進一步提高了數(shù)據(jù)的可靠性。
(3)可移植性好: 因為客戶機與服務器一般都能在多種不同的硬件和軟件平臺上運行,并且可以使用不同的數(shù)據(jù)庫應用開發(fā)工具,因此這種結構開放度高,擴充容易,可移植性好。
C/S結構應用系統(tǒng)往往是根據(jù)用戶具體業(yè)務需求進行定制開發(fā),因此在業(yè)務需求相對復雜時,C/S結構在程序開發(fā)、應用維護等方面存在一些不足,主要體現(xiàn)為:
(1)程序工作量大:C/S體系結構應用開發(fā)主要包括客戶端開發(fā)和服務器端開發(fā),一般而言要求具有良好的圖形界面開發(fā)功能和強大的數(shù)據(jù)庫開發(fā)功能。目前主要開發(fā)技術包括PowerBuilder、Delphi、VB、VC和Java幾大類。應用程序開發(fā)和維護的工作任務集中在客戶端,而涉及全局數(shù)據(jù)處理的(如銀行儲蓄系統(tǒng)等)則在服務器端需要進行大量編程。其次,C/S體系結構的軟件需要針對不同的操作系統(tǒng)開發(fā)不同版本的軟件,由于產品的更新?lián)Q代十分快,因此,軟件開發(fā)代價較高。
(2)應用維護困難: 客戶端必須進行安裝配置。C/S結構的管理分布在客戶端和服務器,這需要高昂的投資和復雜的技術支持,無論升級還是維護,其任務都很繁重,運行維護成本很高。此外,在網(wǎng)絡異構系統(tǒng)之間和不同的數(shù)據(jù)源之間可能存在非常復雜的情況。因此,如何控制和管理這種基于網(wǎng)絡的應用,技術要求很高。
C/S體系結構的典型應用實例就是1991年在海灣戰(zhàn)爭中使用的指揮運輸系統(tǒng)。當時的情況是要迅速完成對幾十萬軍隊的調動,幾千萬噸戰(zhàn)爭物資的運輸,幾千架各種飛機的調動,幾百艘戰(zhàn)艦的安排。可以說,在這樣短短的時間內建立和完成對這么大數(shù)據(jù)量的處理,對數(shù)據(jù)的可靠性和一致性,對數(shù)據(jù)響應時間的要求是非常嚴格的。當時選定和組成的就是基于C/S體系結構的Sybase數(shù)據(jù)庫。最后,該系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭的幾個月中,不但出色地完成了指揮和調度任務,而且也充分證明了C/S體系結構的優(yōu)勢。