Архітектура програмного забезпечення АСК

Для забезпечення апаратного розв'язання задачі використання БД з декількох робочих місць використовують обчислювальної мережі, які вирізняються схемами реалізації. Найбільш поширеною схемою – архітектурою мережного інтерфейсу, є архітектура клієнт-сервер. У такій архітектурі клієнт – це фахівець автоматизованого робочого місця, який працює у будь-якому вузлі мережі, зі свого робочого комп'ютера має доступ до бази даних, відповідно до свого рангу. Сервер – потужний комп'ютер, який зберігає інформацію бази даних і надає користувачам мережі доступ до читання або роботи з базою.

Прикладами серверів можуть слугувати:

• – сервер телекомунікацій, що забезпечує послуги зі зв'язку даної локальної мережі із зовнішнім світом;
• – обчислювальний сервер, що дає можливість виконувати обчислення, які неможливо виконати на робочих станціях;
• – дисковий сервер, що володіє розширеними ресурсами зовнішньої пам'яті та надає їх у використання робочим станціям і, можливо, іншим серверам;
• – файловий сервер, що підтримує загальне сховище файлів для всіх робочих станцій.

Термін "сервер баз даних" використовують для опису всієї СКБД, що базується на архітектурі клієнт-сервер, вміщує і серверну, і клієнтську частини, зберігає базу даних, приймає запити по локальній мережі та повертає результати робочим станціям клієнтів.

Архітектура клієнт-сервер актуальна головним чином тому, що забезпечує просте і відносно дешеве рішення проблеми колективного доступу до баз даних у локальній мережі. Реальне розповсюдження архітектури клієнт-сервер стало можливим завдяки розповсюдженню та широкому впровадженню у практику концепції відкритих систем. Основним змістом рішення відкритих систем є спрощення комплектування обчислювальних систем за рахунок міжнародної та національної стандартизації апаратних і програмних інтерфейсів.

Головною спонукальною причиною розвитку концепції відкритих систем став повсюдний перехід до використання локальних комп'ютерних мереж та ті проблеми комплектування апаратно-програмних засобів, які зумовив цей перехід. У зв'язку із бурхливим розвитком технологій глобальних комунікацій відкриті системи набувають ще більшого значення і масштабності. Практичною опорою системних і прикладних програмних засобів відкритих систем є стандартизація операційної системи, якою на сьогодні виступає UNIX. Фірмам- виробникам різних варіантів ОС UNIX вдалось прийти згоди щодо основних стандартів цієї ОС. Технології та стандарти відкритих систем забезпечують реальну і перевірену практикою можливість виробництва системних і прикладних програмних засобів з властивостями мобільності (portability) та інтероперабельності (interoperability). Властивість мобільності означає порівняльну простоту переносу програмної системи у широкому спектрі програмно-апаратних засобів, а властивість інтероперабельності означає спрощення комплектування нових програмних систем на основі використання готових компонентів зі стандартними інтерфейсами.

При архітектурі клієнт-сервер на стороні клієнта СКБД працює лише те програмне забезпечення, яке необхідне для локальної роботи, але не дає прямого доступу до БД, а звертається для цього до сервера. Іноді створюють на стороні клієнта локальну копію частини БД, з якою клієнт працює найбільш інтенсивно. Такий розподіл знижує вимоги щодо апаратного забезпечення робочих станцій. Програмне забезпечення сервера складається із серверної частини по обслуговуванню бази даних та клієнтської – по обслуговуванню запитів клієнтів (рис. 2.3).

Робоча станція АРМ

Рисунок 2.3 – Розподілене середовище обробки запитів клієнтів у мережі клієнт-сервер

На сервері розміщуються прикладні (клієнтські) програми, за допомогою яких різні користувачі можуть умовно одночасно звертатись до СКБД. Таким чином, прикладні програми – це інструмент для розподіленої обробки інформації. У середовищі клієнт-сервер робоча станція клієнта (комп'ютер

АРМ) надсилає запит високого рівня (із задачею) на сервер. Сервер за запитом веде пошук потрібних даних та аналізує їх. Доступ до бази даних від прикладної програми або користувача виконується шляхом звернення до клієнтської частини системи. Після того, як запит повністю оброблений, клієнтові на робочу станцію передаються всі записи, що відповідають умовам запиту. Як основний інтерфейс між клієнтською та серверною частиною виступає мова баз даних SQL, що є по своїй суті стандартом інтерфейсу СКБД у відкритих системах, тому назва SQL-сервер належить до всіх серверів баз даних, основаних на SQL.

Така технологія знижує мережевий трафік і підвищує пропускну здатність мережі, а на сервері підвищується швидкість обробки із-за відсутності сторонніх звернень до клієнта.

Робоча станція призначена для безпосередньої роботи користувача або категорії користувачів і володіє ресурсами, відповідними локальним потребам даного користувача. Специфічними особливостями робочої станції можуть бути обсяг оперативної пам'яті (далеко не всі категорії користувачів потребують наявності великої оперативної пам'яті), наявність і обсяг дискової пам'яті (досить популярні бездискові робочі станції, що використовують зовнішню пам'ять дискового сервера), характеристики процесора і монітора (деяким користувачам потрібен потужний процесор, інших більшою мірою цікавить роздільна здатність монітора, для третіх обов'язково потрібні засоби прискорення графіки і т.д.). За необхідності можна використовувати ресурси і / або послуги, які постачаються сервером.

Іншим варіантом архітектури програмного забезпечення для мереж, які складаються з потужних комп'ютерів, є архітектура файл-сервер. Така архітектура надає збільшення потужності бази даних за рахунок її розміщання на багатьох комп'ютерах, а програмне забезпечення кожного комп'ютера дозволяє повністю працювати з базою будь-якого комп'ютера (рис. 2.4).

Комп'ютер такої мережі носить назву файл – сервера. У такій системі основна задача керування розподіленими базами даних (РБД) полягає у забезпеченні засобу інтеграції локальних баз даних, що розташовуються в різних вузлах обчислювальної мережі, для того щоб користувач, який працює у будь-якому вузлі мережі, мав доступ до всіх цих баз даних як до єдиної бази даних.

Рисунок 2.4 – Типове середовище обробки запитів у мережах архітектури файл-сервер

Розподілена структура БД допускає незалежність користувачів і програм від способу розміщення інформації на робочих станціях мережі, а формулювання запитів до РБД виконується аналогічно запитів до централізованої БД. Сумісний доступ до даних припускає модифікацію одних і тих самих даних декількома користувачами без порушення цілісності БД. Доступ користувачів до РБД та адміністрування виконується за допомогою системи керування, яка має такі функції:

• – автоматичне визначення ЕОМ, де зберігаються потрібні дані;
• – декомпозицію розподілених запитів на окремі підзапити до БД від окремих ЕОМ;
• – планування обробки запитів;
• – передачу приватних підзапитів та їх виконання на віддалених ЕОМ;
• – прийом результатів виконання окремих підзапитів;
• – підтримка та узгодження стану копій дубльованих даних на різні ЕОМ мережі;
• – керування паралельним доступом користувачів до РЕД;
• – забезпечення цілісності РЕД.

При розподілі єдиної ЕД по декількох комп'ютерах актуальною є задача єдності форми всіх даних на різних машинах. При технології клієнт-сервер проблеми з доступом до даних від різних користувачів розподіляє програма – сервер баз даних (Oracle, Sybase, Informix, Interbase тощо). Одним з перспективних напрямів СКБД є гнучке конфігурування системи, при якому розподіл функцій між клієнтською і користувальницькою частинами СКБД визначається при встановленні системи.

Швидкість роботи в мережі також залежить від програмної побудови мережі. Наприклад, при розміщенні ЕД на сервері доступ до зміни певних даних надається по черзі й до тих пір, поки перший клієнт не закінчить операції з даними, іншим доступ до змін даних не надається (наприклад, відпускання товарів зі складу на різні транспортні засоби). У розподілених системах (Oracle, Sybase, Informix) ці операції виконуються дещо швидше.