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5/24/2018 Caracteristicas del Cliente - Servidor.pdf

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Tema 2: EL MODELO CLIENTE/SERVIDOR

E. U. Informtica en SegoviaDepartamento de Informtica

Universidad de Valladolid

SD_TE02_20060305 EUI-SG/INFOR.UVA.ES 2

SistemasDistribuidos

Definicin de sistemas cliente/servidor (1)

En la arquitectura cliente/servidor: Los clientes (o programas que representan entidades que necesitan servicios) y

los servidores (o programas que proporcionan servicios) son objetos separadosdesde un punto de vista lgico y que se comunican a travs de una red decomunicaciones para realizar una o varias tareas de forma conjunta

Un cliente hace una peticin de un servicio y recibe la respuesta a dichapeticin; un servidor recibe y procesa la peticin, y devuelve la respuestasolicitada

Caractersticas de la arquitectura cliente/servidor Protocolos asimtricos: hay una relacin muchos a uno entre los clientes y un

servidor. Los Clientes siempre inician un dilogo mediante la solicitud de unservicio. Los Servidores esperan pasivamente por las solicitudes de los clientes.

Encapsulacin de servicios: El servidor es un especialista, cuando se leentrega un mensaje solicitando un servicio, l determina cmo conseguir hacerel trabajo. Los servidores se pueden actualizar sin afectar a los clientes entanto que la interfaz pblica de mensajes que se utilice por ambos lados,permanezca sin cambiar

Integridad: el cdigo y los datos de un servidor se mantienen centralizados, lo

que origina que el mantenimiento sea ms barato y la proteccin de laintegridad de datos compartidos. Al mismo tiempo, los clientes mantienen suindependencia y personalidad


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Caractersticas de la arquitectura cliente/servidor (continuacin) Transparencia de localizacin: el servidor es un proceso que puede residir en

la misma mquina que el cliente o otra una mquina diferente de la red. El

software cliente/servidor (midleware) habitualmente oculta la localizacin deun servidor a los clientes mediante la redireccin de servicios. Un programapuede actuar tanto como cliente, como servidor o como cliente y servidorsimultneamente

Intercambios basados en mensajes: Los clientes y servidores son procesosdbilmente acoplados que pueden intercambiar solicitudes de servicios yrespuestas utilizando mensajes

Modularidad, diseo extensible: el diseo modular de una aplicacincliente/servidor permite que la aplicacin sea tolerante a fallos

En sistemas tolerantes a fallos, los fallos pueden ocurrir sin causar la cada de laaplicacin completa

En una aplicacin cliente/servidor tolerante a fallos, uno o ms servidores pueden

fallar sin parar el sistema total mientras que los servicios proporcionados por losservidores cados estn disponibles en otros servidores activos

Otra ventaja de la modularidad es que una aplicacin cliente/servidor puederesponder automticamente al incremento o decremento de la carga del sistemamediante la incorporacin o eliminacin de uno o ms servicios o servidores




Caractersticas de la arquitectura cliente/servidor (continuacin) Independencia de la plataforma: el software cliente/servidor ideal es

independiente del hardware o sistemas operativos, permitiendo alprogramador mezclar plataformas de clientes y servidores

El entorno de explotacin de clientes y servidores puede ser sobre diferentesplataformas, con el fin de optimizar el tipo de trabajo que cada uno desempea

Cdigo reutilizable: La implementacin de un servicio puede utilizarse envarios servidores

Escalabilidad: Los sistemas cliente/servidor pueden ser escalados horizontal overticalmente

El escalado horizontal significa aadir o eliminar estaciones clientes con un ligeroimpacto en el rendimiento

El escalado vertical significa la migracin a una mquina servidora ms grande yrpida o la incorporacin de nuevas mquinas servidoras

Separacin de la funcionalidad del cliente/servidor: El modelocliente/servidor es una relacin entre procesos que se ejecutan en la misma oen mquinas separadas. Un proceso servidor es un proveedor de servicios. Uncliente es un consumidor de servicios. El modelo cliente servidor proporcionauna clara separacin de funciones

Recursos compartidos: un servidor puede proporcionar servicios a muchosclientes al mismo tiempo, y regular el acceso de stos a un conjunto derecursos compartidos


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Tecnologa cliente/servidor(1)

Servidores de ficheros: los clientes hacen solicitudes de ficheros alservidor: forma de compartir ficheros en una red (repositorios dedocumentos, imgenes, programas, etc.)

Servidores de bases de datos: aplicaciones del cliente mandansolicitudes SQL al servidor. El servidor devuelve el resultado de laconsulta.

Servidores de transacciones: el cliente invoca procedimientosremotos o transacciones (conjunto de instrucciones SQL) sobre labase de datos. Los datos intercambiados son: Cliente -> servidor: solicitud Servidor -> cliente: mensaje de resultado

Servidores groupware: intercambio de informacinsemiestructurada: texto, imgenes, u otros (Lotus Notes oMicrosoft Exchange). Cada vez ms se usa e-mail



Tecnologa cliente/servidor(2)

Servidores de aplicaciones de objetos:Aplicacin cliente/servidor: conjunto de objetos de comunicacin.Los objetos del cliente usan un Object Request Broker (ORB). Elcliente invoca un mtodo remoto, el ORB localiza una instancia de

la clase del objeto en el servidor, invoca el mtodo y devuelve elresultado al objeto del cliente.

CORBA (Common Object Request Broker Arquitecture)

Servidores de aplicaciones web:World Wide Web: arquitectura cliente/servidor (los clientessolicitan documentos a los servidores). La solicitud es por nombrey el protocolo es HTTPHay objetos web y toda clase de aplicaciones nuevas


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Evolucin sistemas Cliente/Servidor (1)

El trmino Cliente/Servidor se ha asociado tradicionalmente con un PC deescritorio conectado a travs de una red a algn tipo de servidor de basede datos

De hecho, el trmino Cliente/Servidor se refiere formalmente a un modelolgico que proporciona una divisin de tareas dentro de las capas (o niveles)cliente y servidor

Arquitecturas (C/S) monolticas (una capa) La industria de la Tecnologa de la Informacin ha puesto en prctica una

forma muy sencilla de computacin cliente/servidor desde la aparicin inicialde los mainframe. En esa configuracin un host mainframe y un terminaltonto directamente conectado con el mainframe puede verse como unmodelo C/S de una capa

Arquitecturas C/S de dos capas El cliente se comunica directamente con un servidor de bases de datos La aplicacin o lgica de negocio bien reside en el cliente, o en el servidor de

base de datos en la forma de procedimientos almacenados Un primer modelo C/S de dos capas comenz a emerger con las aplicacionesdesarrolladas para redes LAN a finales de los 80 y principios de los 90

Estas aplicaciones se basaban en tcnicas sencillas de comparticin de archivos,implementadas mediante lenguajes del tipo Xbase (Xbase se refiere genricamente alos lenguajes derivados a partir del lenguaje de dBase: dBase, FoxPro, Clipper,Paradox, etc.)




Arquitecturas C/S de dos capas (continuacin) Cliente grueso

Inicialmente, en el modelo de dos capas intervienen equipos que no tienen lacaracterstica de mainframe (un servidor de archivos en red) y un cliente gruesointeligente, donde se hace la mayor parte del procesamiento

Esta configuracin no es fcilmente escalable en sistemas de gran, e incluso medio, tamao(50 o ms clientes conectados)

Entonces el Interfaz Grfico de Usuario (GUI, Graphical User Interface) emerge comoel entorno dominante para las aplicaciones de escritorio y con l, emerge un nuevoenfoque en el planteamiento inicial de la arquitectura de dos capas

El servidor de ficheros en red de propsito general se reemplaza por un servidor de bases dedatos especializado

Esto modelo origina la aparicin de nuevas herramientas de desarrollo: PowerBuilder,VisualBasic y Delphi, por citar algunas

La mayor parte del procesamiento tiene lugar an en los clientes gruesos, peroahora la informacin se hace llegar al cliente utilizando un Lenguaje Estructurado deConsulta (SQL, Structured Query Language) para realizar peticiones al servidor debase de datos, que simplemente informa del resultado de las consultas

Cuanto ms complicada la aplicacin, ms grueso pasa a ser el cliente y mspotente debe ser el hardware que debe soportarlo

El coste de adecuar la tecnologa del cliente pasa a ser prohibitivo y puede fustrar laabordabilidad de las aplicaciones

Adems, la carga de la red utilizando este tipo de clientes es muy grande, de modoque el ancho efectivo de la red (y por lo tanto del nmero de usuarios que puedenutilizarla) se reduce


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Arquitecturas C/S de dos capas (continuacin) Servidor grueso

Una configuracin alternativa Cliente fino Servidor grueso es otra

aproximacin utilizada en la arquitectura de dos capas En este caso el cliente invoca procedimientos almacenados en el servidor debase de datos

El modelo del Servidor grueso tiene un mejor rendimiento grueso porqueaunque la carga de red es todava pesada, es ms ligera que en la aproximacindel Cliente grueso

El inconveniente de esta aproximacin es que el uso de procedimientosalmacenados hace depender el desarrollo excesivamente del software delvendedor

Otro inconveniente se deriva del hecho de que los procedimientos estnalmacenados conjuntamente con los datos y cada base de datos quecontiene el procedimiento debe modificarse cuando cambia la lgica de laaplicacin

En grandes bases de datos distribuidas esto puede conducir a una administracindificultosa

En ambos caso, se utiliza un protocolo de transporte de bases de datos(como SQL-net) para llevar las transacciones de un extremo a otro,que generalmente resulta ser un proceso pesado

No importa que modelo particular se utilice, los sistemas de dos capasno se ajustan bien cuando se manejan aproximadamente 100 usuarios




Arquitecturas C/S de tres capas Una generacin ms novel de la

arquitectura C/S aade una capaintermedia (middle tier)

En la arquitectura de tres capas (engeneral, en la arquitectura multicapa) el

cliente implementa la lgica depresentacin (cliente fino), elservidor(es) de aplicacin implementan lalgica de negocio y los datos residen enuno (o varios) servidor(es) de bases dedatos

Una arquitectura multicapa se define portanto por las siguientes tres capas decomponentes:

Un componente f r o n t - e nd que es el responsable de proporcionar la lgica depresentacin

Un componente b a c k - e n d que proporciona acceso a servicios dedicados, tales como

un servidor de bases de datos Un componente que hace las funciones de capa intermediaria (m i d d l e - t i e r ) quepermite a los usuarios compartir y controlar la lgica de negocio mediante suaislamiento de la aplicacin real


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Arquitecturas C/S de tres capas (continuacin) Una arquitectura multicapa aumenta la arquitectura C/S tradicional mediante

la introduccin de una o ms componentes intermedios

El sistema cliente interacta con la capa intermedia va un protocolo estndar comoHTTP o RPC La capa intermedia interacta con el servidor de datos (back-end) mediante

protocolos de bases de datos estndar tales como SQL, ODBC y JDBC Esta capa intermedia contiene la mayor parte de la lgica de la aplicacin,

traduciendo las llamadas del cliente en consultas (u otras acciones) a la basede datos y traduciendo los datos provenientes de la base de datos en datos delcliente para devolvrselos

Este emplazamiento de la lgica de negocio sobre el servidor de aplicacionesproporciona escalabilidad y aislamiento de la lgica de negocio con el fin demanejar rpidamente los cambios necesarios de sta

Adems, este hecho permite ampliar las opciones en lo que se refiere a la eleccin de

un software propietario de bases de datos La arquitectura de 3 capas se puede extender a n capas cuando la capa

intermedia soporta conexiones a diferentes tipos de servicios (no slo serviciosde almacenamiento de datos), integrndolos y acoplndolos al cliente y entreellos




Arquitecturas C/S de tres capas (continuacin) Otras ventajas de la arquitectura C/S multicapa son:

Cambios en la interfaz de usuario o en la lgica de la aplicacin son muyindependientes entre s, permitiendo a la aplicacin evolucionarfcilmente para satisfacer los nuevos requisitos

Los cuellos de botella de la red de comunicaciones se minimizan porque lacapa de aplicacin no transmite datos extras al cliente, slo lo quenecesite para llevar a cabo la tarea

Cuando se requieren cambios en la lgica de negocio, slo debeactualizarse el servidor. En la arquitectura de dos capas, cada clientedebe ser modificado cuando cambia la lgica

El cliente est aislado de la base de datos y las operaciones de red. Elcliente puede acceder fcil y rpidamente sin saber dnde estn los datoso cuntos servidores se estn utilizando

Las conexiones de bases de datos se pueden agrupar y, por tanto,compartidas por varios usuarios, lo que reduce considerablemente el costeasociado a las licencias por usuario

La organizacin es independiente de la base de datos, porque la capa dedatos se escribe utilizando SQL estndar que es independiente de laplataforma

La lgica de la aplicacin se puede utilizar un lenguaje estndar comoJava, C o COBOL


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Configuraciones cliente/servidor tpicas

Tres bloques bsicos en una arquitectura cliente/servidor:cliente, servidor, middleware

Ejemplos de configuraciones: Arquitecturas cliente/servidor en la misma mquina. Ej: sistema

de gestin de una consulta de un mdico con un solo ordenador =>alta escalabilidad

Arquitecturas cliente/servidor con servidor nico. Ej: sistemasbasados en LAN con un servidor y varios clientes (terminales)

Arquitecturas cliente/servidor con varios servidores. Varios servidores con funciones distintas Duplicacin de servidores para robustez frente a fallos o para aumento

de rendimiento ms fcil y flexible Arquitecturas cliente/servidor en la cual cada mquina que es un

cliente y un servidor completo



Elementos de arquitecturascliente/servidor

Tres bloques bsicos en una arquitectura cliente/servidor: Cliente: incluye sistema operativo (OS) sobre con interfaz grfico de

usuario (GUI) o interfaz orientado a objetos de usuario (OOUI) Servidor: ejecuta software especializado

Middleware: software distribuido para interacciones entre cliente yservidorDesde la API del cliente usada para invocar el servicio, la transmisinde la solicitud y la respuesta hasta el sistema que informa al servidorNo incluye el software que proporciona el servicio ni el interfaz deusuario en el cliente. Parte en el cliente y parte en el servidorEl middleware incluye:

Protocolos de transporte, como TCP/IP, IPX... NOS's (Sistemas operativos de red), como RPC, Samba... Middleware especfico para el servicio como HTTP, ORB... Responsable del buen funcionamiento, especialmente en N niveles


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Caractersticas del servidor:funciones del servidor

Esperar peticiones de clientes (mensajes). A veces sesin porcliente y otras conjunto dinmico de sesiones

Atender solicitudes simultneas => concurrencia. Sin riesgo para laintegridad de los recursos compartidos

Prioridades en la atencin de las solicitudes

Capacidad de lanzar tareas en segundo plano no relacionadas conel servicio Ejemplo: un servidor de ftp aprovecha las horas de lanoche para actualizar un mirror

Robustez: crtica en servidores

Escalabilidad y extensibilidad



Caractersticas del servidor:requisitos del SO del servidor (1)

Distinguimos en un SO servicios bsicos (de serie) y serviciosextendidos:

SERVICIOS BSICOS: Alto nivel de concurrencia (tanto de tareas como en cada tarea)

Task preemption: fin de las tareas voluntario => peligro. Mejorslots de tamao fijo

Prioridades Mecanismos de concurrencia (semforos, monitores) Mecanismos de comunicacin entre procesos. Redireccionamiento

transparente Threads Sistema de ficheros multiusuario de altas prestaciones: muchos

ficheros abiertos simultneamente y proteccin de integridad

Sistema eficaz de gestin de memoria: manipulacin de objetos yprogramas grandes. Sistema de intercambio gil con el disco

Extensibilidad sin recompilar o (idealmente) rearrancar


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Caractersticas del servidor:requisitos del SO del servidor (2)

SERVICIOS EXTENDIDOS: Soporte para distintos protocolos de comunicacin => servicio a clientes

distintos

Extensiones para acceso transparente a recursos compartidos (ficheros,impresoras...) Recursos de manipulacin de BLOBs (Binary Large OBjects): imgenes,

video, grficos... Sistema de directorio global o pginas amarillas (localizacin de recursos

por su nombre) Servicios de autenticacin (un cliente es quien dice ser) y autorizacin (un

cliente puede hacer lo que est haciendo) Gestin del sistema: configuracin, monitorizacin, generacin de alertas,

distribucin y manipulacin de paquetes de software para los clientes,identificacin de virus o intrusos...

Sincronizacin temporal entre clientes y servidor Servicios de bases de datos y de transacciones Servicios de internet: HTTP, SSL, firewalls, DNS... Servicios orientados a objetos



Caractersticas del servidor:evolucin de los servidores (1)

Segmento muy heterogneo: desde servidores simples de impresora hasta servidores de clusters para procesamiento masivo

El segmento ms importante (comercialmente): servidores deaplicaciones (web, bases de datos, objetos, groupware...)

Por segmentos: Segmento bajo y medio: NetWare, Microsoft y Unixes (Solaris,

Linux, FreeBSD) Segmento alto: casi exclusivamente Unix


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Caractersticas del servidor:evolucin de los servidores (2)

CARACTERSTICAS: NetWare:

Buen servidor de ficheros; mal servidor de aplicaciones Soporta clientes de Windows, Mac y Linux Incorpora LDAP, una mquina virtual Java, CORBA, etc.

Microsoft: Servidor de aplicaciones, de ficheros e impresora y de bases de datos Bien con clientes Windows e incorpora herramientas de Microsoft Problemas de Microsoft y no es fcilmente escalable Mal para multiprocesador

Unix: A bajo nivel, linux+apache predomina en Internet

A nivel medio, Unix y Linux A alto nivel Unix



Caractersticas del cliente

Dividimos los clientes en tres tipos:

Sin GUI (Interfaz grfico de usuario): Lectores de cdigos de barras, demonios...

Con GUI:

Sustituyeron a los terminales sin grficos Normalmente usan el modelo objeto/accin: seleccin de objetos y accionespara realizar sobre stos.

Normalmente los dilogos de naturaleza secuencial Ejemplos: SOs antiguos o las pginas web con formularios

Con OOUI (Interfaz de usuario orientada a objetos): El usuario manipula de forma objetos en pantalla (drag-and-drop)

Diferencias entre GUI y OOUI: Los OOUI en realidad extensiones del interfaz del sistema operativo => no es

fcil decir donde acaba la aplicacin y empieza el SO GUI: icono=aplicacin OOUI: icono=objeto

Ejemplos: GUI: Windows 3.X, Motif y pginas web sencillas OOUI: MacOs, Windows 32 bits, Gnome, KDE y pginas web que utilizan Java 2

JavaBeans.


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Caractersticas del cliente:requisitos del SO del cliente

Todos necesitan mecanismo para implementar el mecanismo desolicitud/respuesta (evidente)

Todos necesitan algn tipo de transferencia de ficheros(intercambio de imgenes, texto...)

Facilidades multitarea (prioridades, preasignacin temporal detareas, comunicacin entre procesos, threads) Imprescindible en clientes sin GUI con multitarea en el servicio y

clientes con OOUI Para GUI simples viene bien Para clientes sin GUI y sin multitarea no es necesario

Portabilidad de cdigo: mquina virtual Java en los clientes Robustez: el servidor no controla los clientes => evitar que un

proceso de cliente d problemas en el servicio



Caractersticas del cliente:evolucin de los clientes

Sector en cambio vertiginosoTendencias en la evolucin de los clientes: SO de los clientes cada vez menos monopolizado: hace aos slo Windows

3.X y el DOS. Ahora, Windows distintos, MacOS X, Linux, PalmOs... Cliente universal: navegador de internet Diversificacin de PCs: PC's supergruesos y PC's superfinos Cada vez ms clientes incrustados en dispositivos porttiles

SOs ms habituales en los clientes: Windows:

Ventajas: interfaz muy conocido; soporta distintos protocolos como TCP/IP,NPX/SPX, PPP...

Desventajas: coste, seguridad y acaparador de recursos Mac OS X:

Presencia en Internet muy superior a su presencia en ordenadores personales Ventajas: entorno grfico magnfico; basado en FreeBSD

Desventajas: coste, software, y mal soporte a hardware de otros fabricantes Linux: Ventajas: fiabilidad, prestaciones, gratuidad, soporte sobre distintos sistemas Desventajas: instalacin, Office, un buen emulador de windows gratuito.


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El middleware:objetivos del middleware

Funcin del middleware: que todo funcione con trasparenciaEl sistema da la impresin de ser nico

Internet = sistema nico de millones de usuarios

Tipos de transparencia: De localizacin: innecesario saber la localizacin de un recurso

\\Mquina\directorio\fichero viola la transparencia de localizacin De nombres: mismo espacio de nombres en toda la red De acceso: sistema de acceso nico De replicacin: trabajar con recursos duplicados como nicos. Ej:

mantener las copias y sincronizar una base de datos replicada De acceso local o remoto: acceder a distancia igual que localmente

Temporal: mantenimiento de relojes de todo el sistema De fallos: el NOS debe controlar reintentos y recuperaciones De administracin: interfaz de administracin nica y consistente



El middleware:funcionalidades del middleware

El middleware debe ofrecer las siguientes funcionalidades: Sistema de ficheros distribuido Servicio de directorio global

Servicio de tiempo distribuido Mecanismos de seguridad Sistemas de comunicaciones a travs de la red:

Un sistema de comunicaciones punto a punto Un sistema de invocacin remota de procedimientos Un sistema de mensajera de red

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