Двухзвенные модели распределения функций

Двухзвенные модели соответствуют распределению функций СУБД между двумя узлами сети. Компьютер (узел сети), на котором обязательно присутствует функция управления данными, назовем компьютером-сервером. Компьютер, близкий к, пользователю и обязательно занимающийся вопросами представления информации, назовем компьютером-клиентом.

Наиболее типичными вариантами разделения функций между компьютером-сервером и компьютером-клиентом являются следующие:

распределенное представление;

удаленное представление;

распределенная функция;

удаленный доступ к данным;

распределенная БД.

Перечисленные способы распределения функций в системах с архитектурой клиент-сервер иллюстрируют различные варианты: от мощного сервера, когда практически вся работа производится на нем, до мощного клиента, когда большая часть функций выполняется на рабочей станции, а сервер обрабатывает поступающие к нему по сети SQL-вызовы.

В моделях удаленного доступа к данным и удаленного представления производится строгое распределение функций между компьютером-клиентом и компьютером-сервером. В других моделях имеет место выполнение одной из следующих функций одновременно на двух компьютерах: управления данными (модель распределенной БД), обработки информации (модель распределенной функции), представления информации (модель распределенного представления).

Рассмотрим сначала модели удаленного доступа к данным и удаленного представления (сервера БД) как наиболее широко распространенные.

В модели удаленного доступа к данным (Remote Data Access - RDA) программы, реализующие функции представления информации и логику прикладной обработки, совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Обращение за сервисом управления данными происходит через среду передачи с помощью операторов языка SQL или вызовом функций специальной библиотеки API (Application Programming Interface - интерфейса прикладного программирования).

Основное достоинство RDA-модели состоит в большом обилии готовых СУБД, имеющих SQL-ннтерфейсы, и существующих инструментальных средств, обеспечивающих быстрое создание программ клиентской части. Средства разработки чаще всего поддерживают графический интерфейс пользователя в MS Windows, стандарт интерфейса ODBC и средства автоматической генерации кода. Подавляющее большинство средств разработки использует языки четвертого поколения.

Недостатками RDA-модели являются, во-первых, довольно высокая загрузка системы передачи данных вследствие того, что вся логика сосредоточена в приложении, а обрабатываемые данные расположены на удаленном узле. Как увидим далее, во время работы приложений обычно по сети передаются целые БД.

Во-вторых, системы, построенные на основе модели RDA, неудобны с точки зрения разработки, модификации и сопровождения. Основная причина состоит в том, что в получаемых приложениях прикладные функции и функции представления тесно взаимосвязаны. Поэтому даже при незначительном изменении функций системы требуется переделка всей прикладной ее части, усложняющая разработку и модификацию системы.

Модель сервера БД (DataBase Server - DBS) отличается от предыдущей модели тем, что функции компьютера-клиента ограничиваются функциями представления информации, в то время как прикладные функции обеспечиваются приложением, находящимся на компьютере-сервере. Эта модель является более технологичной, чем RDA-модель и применяется в таких СУБД, как Ingress, Sybase и Oracle. При этом приложения реализуются в виде хранимых процедур.

Процедуры обычно хранятся в словаре БД и разделяются несколькими клиентами. В общем случае хранимые процедуры могут выполняться в режимах компиляции и интерпретации.

Достоинствами модели DBS являются: возможность хорошего централизованного администрирования приложений на этапах разработки, сопровождения и модификации, а также эффективное использование вычислительных и коммуникационных ресурсов. Последнее достигается за счет того, что выполнение программ в режиме коллективного пользования требует существенно меньших затрат на пересылку данных в сети.

Один из недостатков модели DBS связан с ограничениями средств разработки хранимых процедур. Основное ограничение - сильная привязка операторов хранимых процедур к конкретной СУБД. Язык написания хранимых процедур, по сути, является процедурным расширением языка SQL, и не может соперничать по выразительным средствам и функциональным возможностям с традиционными языками третьего поколения, такими, как С и Pascal. Кроме того, в большинстве СУБД нет удовлетворительных средств отладки и тестирования хранимых процедур, что делает их механизм опасным инструментом - неотлаженные программы могут приводить к некорректностям БД, зависаниям серверных и клиентских программ во время работы системы и т. п.

Другим недостатком DBS-модели является низкая эффективность использования вычислительных ресурсов ЭВМ, поскольку не удается организовать управление входным потоком запросов к программам компьютера-сервера, а также обеспечить перемещение процедур на другие компьютеры-серверы.

В модели распределенного представления имеется мощный компьютер-сервер, а клиентская часть системы практически вырождена. Функцией клиентской части является просто отображение информации на экране монитора и связь с основным компьютером через локальную сеть. СУБД подобного рода могут иметь место в сетях, поддерживающих работу так называемых Х-терминалов. В них основной компьютер (хост-машина) должен иметь достаточную мощность, чтобы обслуживать несколько Х-терминалов. X-терминал тоже должен обладать достаточно быстрым процессором и иметь достаточный объем оперативной памяти (дисковые накопители отсутствуют). Часто Х-терминалы создают на базе RISC-компьютеров (restricted [reduced] instruction set computer) - компьютеров с сокращенным набором команд. Все программное обеспечение находится на хост-машине. Программное обеспечение Х-терминала, выполняющее функции управления представлением и сетевые функции, загружается по сети с сервера при включении Х-терминала.

Модель распределенного представления имели СУБД ранних поколений, которые работали на малых, средних и больших ЭВМ. В роли Х-терминалов выступали дисплейные станции и абонентские пункты (локальные и удаленные). В этом случае основную часть функций представления информации реализовывали сами СУБД, а окончательное построение изображении на терминалах пользователя выполнялось на оконечных устройствах.

По модели распределенного представления построены системы обслуживания пользователей БД в гетерогенной (неоднородной) среде. Серверная часть таких систем обычно обеспечивает некоторый унифицированный интерфейс, а клиентские части реализуют функции учета специфики оконечного оборудования или преобразования одного формата представления информации в другой.

Модель распределенного представления реализует централизованную схему управления вычислительными ресурсами. Отсюда следуют ее основные достоинства - простота обслуживания и управления доступом к системе и относительная дешевизна (ввиду невысокой стоимости оконечных терминалов). Недостатками модели являются уязвимость системы при невысокой надежности центрального узла, а также высокие требования к серверу но производительности при большом числе клиентов.

В модели распределенной функции логика обработки данных распределена по двум узлам. Такую модель могут иметь ИС, в которых общая часть прикладных функций реализована на компьютере-сервере, а специфические функции обработки информации выполняются на компьютере-клиенте. Функции общего характера могут включать в себя стандартное обеспечение целостности данных, например, в виде хранимых процедур, а оставшиеся прикладные функции реализуют специальную прикладную обработку. Подобную модель имеют также ИС, использующие информацию из нескольких неоднородных БД.

Модель распределенной БД предполагает использование мощного компьютера-клиента, причем данные хранятся на компьютере-клиенте и на компьютере-сервере. Взаимосвязь обеих баз данных может быть двух разновидностей:

а) в локальной и удаленной базах хранятся отдельные части единой БД;

б) локальная и удаленная БД являются синхронизируемыми друг с другом копиями.

Достоинством модели распределенной БД является гибкость создаваемых па ее основе ИС, позволяющих компьютеру-клиенту обрабатывать локальные и удаленные БД. При наличии механизмов координации соответствия копий система в целом, кроме того, обладает высокой живучестью, так как разрыв соединения клиента и сервера не приводит к краху системы, а ее работа может быть восстановлена с возобновлением соединения. К недостатку модели можно отнести высокие затраты при выполнении большого числа одинаковых приложений на компьютерах-клиентах.