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5/11/2018 ArqC-S - slidepdf.com

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Arquitectura

Cliente/Servidor



Arquitectura Cliente/Servidor

¿Definición?

¿Clientes? ¿Servidores?

Network•

• • •

• • • •

¿Componentes?

GUI

DBAccess

Apps

DB



Arquitectura de diseño de software que es elresultado de la subdivisión de un sistema de

información en un conjunto de PROCESOSSERVIDORES, generalmente especializados, quepueden ejecutarse en variadas plataformas(hardware+software) y que proveen servicios a un

gran número de PROCESOS CLIENTES sobrediferentes plataformas (hardware+software),interconectados a través de redes de área local o deárea extendida y utilizando uno o varios protocolospara comunicarse.

Arquitectura Cliente/Servidor- Definición -



La Arquitectura de los

Sistemas de Información Los sistemas de información que son desarrollados

hoy en día, dentro del mundo de los negocios,

contienen 3 elementos que NUNCA están ausentes: Lógica de presentación Lógica de negocios (lógica de la aplicación o lógica de

procesamiento) Lógica de acceso a los datos (propuestas de L/E) ¿Y los Datos? ¿y las operaciones de L/E?

La arquitectura del sistema de informacióndepende de cómo estos elementos son agrupadosy conceptualmente dónde son ubicados



Lógica de Presentación Enfocada en la interacción con el usuario El código que implementa esta lógica debe:

Tomar información del usuario Mostrar información al usuario Efectuar ciertas validaciones del lado del usuario

Realizar animaciones y efectos de presentación Ejecutar ciertas tareas de “background”



Lógica de Negocios

Las reglas del negocio son: Aquel conjunto de prácticas y políticas, algunas

veces explícito y otras implícito, que define cómouna organización hace negocios Restricciones propias del negocio que deben ser

reflejadas en la base de datos y sus aplicaciones

La lógica de negocios es usada paraforzar que se cumplan las reglas delnegocio Implementa las reglas del negocio



Lógica de Acceso a Datos

El código que implementa esta lógica

debe: Establecer conexiones con el database server ocualquier otra fuente de datos

Enviar órdenes para la toma de información de

la (s) fuente (s) de datos Enviar órdenes para guardar información en la

(s) fuente (s) de datos Cerrar las conexiones con el database server o

cualquier otra fuente de datos



Lógica de Acceso a Datos

Generar en tiempo de ejecución sentenciasSQL

Enviar órdenes de ejecución deprocedimientos almacenados

IMPORTANTE: No se incluyen las

operaciones de L/E, como tales, sobrelos repositorios o “databases”



Evolución de la Estructura de los

Sistemas de Información Sistemas Multiusuarios Esquema File Server Arquitectura Cliente/Servidor

Two-Tier• Fat Client• Thin Client

Three-Tier

N-Tier



Sistemas Multiusuarios Mainframes generalmente estánsobrecargados de trabajo

Piden auxilio a gritos ! El diseño de Mainframes estuvo

orientado hacia Redes deTerminales y difícilmente seadaptan a los sistemas deinformación de hoy

Problema Principal: Recursos se agotan rápidamente Única solución: Upgrade de

Hardware, es decir, “next size

computer”

Mainframe



Sistemas Multiusuarios…

• • • • • • • •

Aplicación 1

Aplicación n

Aplicación 2 Aplicación 3

Base de

Datos

Central

• • • • • • • •

Red de Terminales

Mainframe

o Host

MVS, OS/400,

UNIX, etc.



Problema: Espacio para nuevas AplicacionesAplicación 1

Aplicación 4

Aplicación 2 Aplicación 3

• • • • • • • •

Red de Terminales

Aplicación 6Aplicación 5

Aplicación n

Aplicación 7 • • • • • • • • • • • • • • • •

• • • • • • • • • • • • • • • •

Aplicación n+1 ?Base de

Datos

Central



Rendimiento en Sistemas

Multiusuarios

80% de la Capacidad de Diseño

Upgrade

Requerido !

Capacidad de Diseño

Incremento del

Tiempo de

Respuesta

Demanda

(Número de Usuarios)



Sistemas de Información sirven a pequeños

grupos, pero usan los recursos de todos los demás Computador central escogido pensando en

“Máximo Número posible de usuarios (terminales)” De acuerdo con el hardware disponible

Tiempos de Respuestas aceptables siempre que .... Carga < 70%- 80% de la capacidad de diseño

Pasado ese límite, los tiempos de respuesta se

incrementan dramáticamente Incremento exponencial Crecimiento es costoso Host asume la carga de TODO el procesamiento

por lo que los recursos se agotan rápidamente

DebilidadesSistemas Multiusuarios



Sistemas Multiusuarios

Comp. Central mantiene Datos + Sistema deInformación Las 3 lógicas eran ejecutadas en el mainframe; también

las operaciones de L/E sobre los repositorios

Terminal

Sistema

MultiusuarioFiles

• • •

Aplicaciones

?



16

File Server

Cliente es responsable de buscar informaciónen los archivos

¿Quién es el Cliente? ¿Quién el File Server?

Cliente

FileServer

Files

Discos “virtualmente” locales



17

Desventajas File Server

Pobre utilización del CPU donde “corre” el FileServer

NO existe un balance de carga entre loscomputadores donde “corren” File Servers yClientes Clientes no pueden usar toda su capacidad de proceso

para otras tareas Si n accesos al Disco ...

n requerimientos + ACK´s n envíos de resultados + ACK´s Total: 4n envíos a través de la Red Exceso de tráfico !!!



18

Desventajas File Server…

Network Bottleneck

Sobrecarga en el NIC



19

Soluciones Propuestas

para File Server 1. Añadir Controladores de Disco

Se ha comprobado que no ayuda casi en nada

2. Añadir más RAM para Disk Cache No mejora velocidad de transferencia Sólo permite un mayor número de clientes

3. Añadir NIC´s Segmentación de la LAN: Server --> Bridge/Router Sobrecarga al Servidor Produce contención en el Disco



20

File Server

Semidistribución: Sistema de Información => Estación, Datos => CC

S.O. de la estación es responsable de buscar losdatos Coordina con el S.O. (el File Server) del computador

central (CC)

Estación

FileServer

Files

Discos “virtualmente” locales

CC



21

Cliente/Servidor

La Distribución de Procesamiento es mejor Lógica de Presentación + Lógica de Negocios + Lógica

de Acceso a Datos ==> Estación Operaciones de L/E sobre las bases de datos ==> CC

Estación

DataBaseServer

BaseDatos

ProcesoCliente

(Front-End)

Protocolos de Comunicación

(NetBIOS, IPX/SPX, TCP/IP, etc.)

ProcesoServidor

(Back-End)

CC



22

Modelo Two-Tier Fat Client Arquitectura Clásica o Estándar Proceso cliente implementa lógica de presentación,

lógica de procesamiento y lógica de acceso dedatos

Base de datos generalmente centralizada Proceso Cliente se conecta directamente al Proceso

Servidor (DataBase Server), frecuentemente por eltiempo de vida de la aplicación.

Trabaja bien en ambientes controlados No más de 100 usuarios Si el número de usuarios es desconocido o muy grande,

los tiempos de respuesta se ven afectados



23

Esquema Cliente/Servidor BásicoComputadordonde “corre”

el Servidor

Estación

Cliente

Estación

ClienteEstación

Cliente

• • • • • • • •

Resultado

Base de

Datos



24

Modelo 2-Tier Fat Client…



25

Limitaciones del Modelo

Two-Tier Fat Client Proceso Cliente es monolítico Actualizaciones y arreglo de problemas se complica

Dificultad para escalar Conexiones limitadas

Dificultad para mantener Distribución se complica

Confidencialidad comprometida Se expone las reglas del negocio a los usuarios

Dificultad para reusar Específicos Database Servers y formatos de datos



26


Two-Tier Fat Client ... Extrema Dependencia a un DataBase

Server El cambio de DBMS se complica

Aumenta Tráfico en la red



27

Modelo Two-Tier Thin Client Conocido también como ¨two-and-a-half

tier¨ y ¨fat server¨ El rol de los stored procedures

Mover la mayor parte o toda la lógica de laaplicación y acceso a datos al DataBaseServer

Aplicaciones construidas con este modeloobtienen mejoras en escalabilidad yrendimiento Incluso se puede llegar a duplicar el número de usuarios,

con respecto al modelo “two-tier fat client”



28

Modelo 2-Tier Thin Client…



29

Beneficios del Modelo

Two-Tier Thin Client Procesamiento de los datos ocurre en lafuente misma de los datos No se transfieren los datos hacia el cliente

Seguridad mejorada El proceso cliente ya no accede directamente a la

estructura

Lógica de procesamiento es compartidaentre múltiples procesos clientes Reuso es mejorado haciendo que en múltiples lugares

dentro del código del proceso cliente se llame al mismo

stored procedure



30


Two-Tier Thin Client Aún el proceso cliente se conectadirectamente al proceso servidor Escalabilidad se ve limitada

Stored procedures muy grandes no liberanrápidamente las conexiones

La sintaxis de los stored procedures estáníntimamente ligadas al fabricante del DBMS Se complica la portabilidad



31

GUI DataAplicación

Fat Client Fat Server

¿Quién debe tener la mayor carga?

Lógica de

Presentación

Lógica de

Acceso

Lógica del

Proceso/Apl.Lógica del

Proceso/Apl.



32

Modelo Three-Tier

Primera capa: lógica de presentación Segunda capa: lógica de negocios y

lógica de acceso a datos Tercera capa: DataBase Servers y otras

fuentes de datos



33

Modelo 3-Tier



34

Ventajas del Modelo Three-Tier Piezas de código de capa 2 centralizadas

Facilidad de desarrollo, mantenimiento e implantación

Balanceo de carga Piezas de código de capa 2 pueden ubicarse en múltiplescomputadores, mejorando la escalabilidad y

disponibilidad

Acceso a Datos más eficiente Problema de limitación de conexiones es minimizado

Seguridad mejorada Acceso puede ser permitido o denegado en las piezas de

código de capa 2



35

Modelo N-Tier

Es una generalización del modelo Three-Tier Se logra mediante la división de la capa 2 en

capas más especializadas: Sub-capa 2 más relacionada a la interfaz de usuario Sub-capa 2 especializada en procesamiento netamente

del negocio Sub-capa 2 más relacionada a la interacción con el

DBMS

Los sistemas de información de grandes

corporaciones generalmente se basan en estees uema

C t í ti Té i



36

Características TécnicasDeseadas de los

Sistemas de Información Performance Reliability ReusabilityMaintainability

Extensibility Scalability Availability



37

Performance

Velocidad y eficiencia con la cual elsistema de información hace sus tareas Las necesidades de rendimiento son

evaluadas desde 2 puntos de vista: Requerimientos del sistema de información Usuario

Velocidad percibida Permite hacer el trabajo apropiadamente

Mejorar el rendimiento siempre tiene unefecto positivo sobre la escalabilidad



38

ReliabilityUn sistema de información es

confiable cuando no detiene a losusuarios de realizar sus tareas debidoa fallas de hardware o software

Reusability

Una pieza de código es reusablecuando tiene la capacidad de serempleada en la mayor cantidad posiblede ubicaciones dentro del código delsistema de información



39

Maintainability

La capacidad de un sistema deinformación de encontrar las nuevas

necesidades del negocio con el menoresfuerzo posible del grupo de desarrollo



40

Maintainability (2)... Las 2 reglas básicas para mejorar el

mantenimiento pueden percibirse comocontradictorias: Centralizar la ubicación de las piezas de código de capa2, de tal manera que haya la menor cantidad de copias

de la misma entidad de software Dividir los servicios dentro de piezas de código de capa 2

medianas, que tengan interfaces bien definidas. Talmodularización mantendrá problemas aislados para áreasespecíficas del sistema de información



41

Maintainability (3)...

La aparente contradicción entre estas 2reglas puede ser resuelta uniéndolas enuna sola: Dividir servicios dentro de piezas de código de

capa 2 medianas y ponerlas en una ubicación

centralizada, es decir, tener módulos de códigoespecializados en la menor cantidad de lugaresposibles



42

Maintainability (4)...

El método de distribución a los usuariostambién afecta al mantenimiento: Solución que debe ser distribuida a los usuarios en

discos y que dependa de ellos para correr unarutina setup

Internet download: Tan pronto como el usuario se

conecta invocando a la página web No dependa de ninguna acción del usuario



43

Extensibility

Capacidad de usar un conjunto núcleo deservicios de aplicación para nuevos

propósitos en el futuro, propósitos que losdesarrolladores pudieron no haber anticipado Predisposición a la reusabilidad: Piezas de código de

capa 2 medianas y bien especializadas que representenunidades de funcionalidad particular Para hacer estas piezas de código más flexibles, deben

ser altamente parametrizadas, de tal manera que sucomportamiento pueda ser controlado lo más posible porel desarrollador



44

Scalability

Se refiere a la facilidad con la cual unsistema de información o conjunto de

servicios pueden ser movidos a un ambientemás demandante, con un pequeño impactoen el rendimiento del sistema



45

Availability

La capacidad de que los servicios de un sistema deinformación puedan ser alcanzados desde la mayorcantidad posible de ubicaciones y durante la mayorcantidad posible de tiempo

La disponibilidad es afectada por la infraestructura decomunicaciones que pueda existir entre el procesocliente y los servicios del sistema de información: LAN (Intranet) WAN (Intranet, Extranet, Internet)



46

Componentes de los Sistemas con Arquitectura Cliente/Servidor

Clientes: Procesos que ¨solicitan¨ servicios Servidores: Procesos que ¨proveen¨ servicios

Se requiere de un mecanismo de comunicación Middleware: Procesos de Comunicación

C S



47

Componentes

¿Qué es lo mas importante en un ambienteC/S?

¿Los clientes, los servidores, la Comunicaciónentre ellos o la infraestructura de red?

Network• • •

•

• • •

•

Yo soy el más

importante !

No, yo soy el más

importante !



48

Componentes Básicos

Diferentes Tecnologías a nivel de cadacomponente

Tecnologías

a nivel de

Red

CLIENTE SERVIDOR

Tecnologías

a nivel de

Cliente

Tecnologías

a nivel de

Server

NETWORK



49

Tecnologías de cada

ComponenteCLIENTE SERVIDOR

S. OPERATIVOI

NTERFA

SE

APLI

C

TOOL

S

DB.ACCESS

PROTOCOLO

DRIVE

R

A

DAPTAD

OR

A

DAPTAD

OR

DRIVE

R

PROTOCOLO

DB

ACCESS

DB

S. OPERATIVO

RED



50

Tipos de Procesos Servidores

Varios tipos de procesos servidores

especializados: File Servers DataBase Servers

Transaction Processing Server (APP Server) GroupWare Server Web Server Object Server



51

File Server

Por su funcionalidad, el más elemental y básicoGeneralmente sus servicios vienen embebidos, juntocon otros, como parte de los sistemas operativos

Sólo provee el servicio de dar acceso a archivos parapropósitos de L/E Datos comunes, pero el sistema de información NO

está subdividido Si bien el concepto de ¨computador dedicado¨ a la

tarea de file server (NetWare) ya no es aplicable, elservicio file server sigue y seguirá siendo implementado

en los sistemas operativos



52

DataBase Server

El más fundamental de todos Generalmente es el que NUNCA falta en todo

sistema de información Recibe requerimientos de los clientes (típicamente en

lenguaje SQL) a los que devuelve el resultado Es quien implementa finalmente la inserción,

modificación, eliminación y consulta de datos En ciertos casos participa dentro de la arquitectura

junto con un proceso intermediario Pasaría de ser un modelo 2-Tier a uno 3-Tier o

incluso n-Tier



53

Transaction Processing Server

Concepto heredado del mundo de losMainframe

Conocido actualmente como Application Server por todos los servicios que ofrece ypor la posición que ocupa dentro de la

arquitectura del sistema de información: Mediador entre procesos clientes y servidores Administrador de Transacciones

Proceso que permite ejecutar otros procesos



54


Administrador de Pool de Conexiones conun DataBase Server

Encolamiento y prioridades a losrequerimientos de los procesos clientes

Control de Concurrencia

Mecanismos de seguridad y privilegios



55


(2)...



56


(3)... 2 Categorías de Soporte Transaccional:

TP LiteDataBase Server con stored procedures que

implementen transaccionesEs decir, modelo 2-and-a-half-tier

TP HeavyBasados en TP Monitors3-Tier, n-Tier



57

GroupWare Server Orientado a mejorar la comunicación entre grupos de

personas Mail, herramientas de colaboración entre grupos de

trabajo, videoconferencia, workflow, etc. Permiten el manejo de información no estructurada

Datos + Imágenes + Voz + Video La Unidad de Trabajo: “El Documento”

Administra bases de datos de documentos Permite a los miembros de una organización: integrarse,

complementarse, coordinar Migrar la mayor cantidad posible de trabajo que

anteriormente se realizaba de manera manual a alternativaselectrónicas y digitales



58

Web Server Recibe requerimientos HTTP del procesocliente (Web Browser) Retorna al cliente la respuesta en código

HTML HTML puede residir de manera estática HTML puede ser generado dinámicamente y existen

muchas tecnologías disponibles para su implementación,tanto del lado del cliente como del lado del servidor

Han llevado la tecnología C/S a otradimensión Son la más clara prueba de que los sistemas de

información distribuidos son posibles y necesarios



59

Object Server

Es la nueva tendencia en el desarrollo de aplicacionesC/S Facilitan el desarrollo de Sistemas de Información

Distribuidos con esquemas 3-Tier y n-Tier Basado en el concepto de ORB (Object Request Broker ) Están sujetos a 2 arquitecturas básicas:

CORBA (Common ORB Architecture) DCOM (Distributed Component Object Model)

NUNCA antes la tecnología orientada a objetos y latecnología C/S se habían complementado como lo

están haciendo en la actualidad

T l í d C



60

Tecnología de Componentesy Objetos Distribuidos

ClientObject

Server

Objects

ORB

ORB

NetWork



61

CORBA



62

DCOM



63

Tipos de Procesos Clientes

Clientes Independientes(standalone) No necesitan de un contenedor para ser

ejecutados Emplea API propio del sistema operativo

Clientes Dependientes Sólo pueden ser ejecutados ¨dentro¨ de un

contenedor La dependencia genera interoperabilidad



64

¿Qué es Middleware?

Todo el software que está entre clientesy servidores, y que soporta la

interacción entre ellos Conjunto de procesos intermedios entre

clientes y servidores

¿Dónde comienza? ¿Dónde termina?



65

Middleware Se divide en dos categorías:

Middleware genérico

Procesos de apoyo que extienden el alcance y lacapacidad de los sistemas operativos de loscomputadores empleados en clientes y servidores +protocolos de comunicación de capas 3, 4 y 5

Middleware específico Procesos muy ligados y dependientes del tipo deservidor con el que se está operando



66

MiddleWare Genérico

Incluye a protocolos de comunicación a nivel de sesión,transporte y red

Ejs: NetBIOS/NetBEUI, Named Pipes, Sockets (TCP/IP),Sockets (IPX/SPX) Complementos a los NOS

Servicios de archivos, servicios para la invocación de

procedimientos remotos, servicios de encolamiento,servicios de seguridad, servicios de directoriosdistribuidos, servicios para manejo del tiempo en formadistribuida, entre otros



67

Middleware Específico

Necesario para cumplir con unaparticular interacción cliente/servidor

5 categorías básicas: DataBase-specific middleware Transactional-specific middleware Groupware-specific middleware Object-specific middleware Web-specific middleware



68

Identificar el Middleware en los Sistemas

de Información con Arquitectura 2-Tier

App App App

App



69

Identificar el

Middleware enlos Sistemasde

Informacióncon

Arquitectura3-Tier UI UI

UI

UI UI

UI UI

UI

UI

d f ó d



Un Sistema de Información de 3

CapasBusiness Tier

Lógicade Negocios

A D O

OL E D B

Data Tier

SQL

Oracle

DataServices

W e b

Wi n

3 2

Presentation Tier

Lógica

DePresentación

Lógica de

Acceso aDatos

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