Классификация информационных систем

Информационные системы классифицируются по различным признакам. Рассмотрим наиболее часто используемые способы классификации: по архитектуре, по масштабу, по характеру использования.

По архитектуре информационные системы делятся на системы "файл-сервер", "клиент-сервер" и трехслойной архитектуры.

Архитектура "Файл-сервер" – исторически первая архитектура информационных систем. В архитектуре "файл-сервер" база данных и приложение расположены на отдельном компьютере, который и является файловым сервером сети. Доступ к данным осуществляется путем указания пути и использования файловых операций (открыть, считать, записать).

При работе в архитектуре "файл-сервер" возможна многопользовательская работа с одной и той же базой данных, когда каждый пользователь со своего компьютера запускает приложение, расположенное на сетевом сервере. Тогда на компьютере пользователя запускается копия приложения. По каждому запросу к базе данных из приложения данные из таблиц базы данных перегоняются на компьютер пользователя, независимо от того, сколько реально нужно данных для выполнения запроса (например, если в результате запроса мы должны получить 2 записи из таблицы объемом 10000 записей, все 10000 записей будут скопированы с файл-сервера на клиентский компьютер. После этого выполняется запрос.)

Каждый пользователь имеет на своем компьютере локальную копию данных, время от времени обновляемых из реальной базы данных, расположенной на сетевом сервере. При этом изменения, которые каждый пользователь вносит в базу данных, могут быть до определенного момента неизвестны другим пользователям, что делает актуальной задачу систематического обновления данных на компьютере пользователя из реальной базы данных. Другой актуальной задачей является блокирование записей, которые изменяются одним из пользователей; это необходимо для того, чтобы в это время другой пользователь не внес изменений в те же данные.

В архитектуре "файл-сервер" вся тяжесть выполнения запросов к базе данных и управления целостностью базы данных ложится на приложение пользователя. База данных на сервере является пассивным источником данных.

В качестве СУБД применяются так называемые "персональные" (или "настольные", "локальные") СУБД, такие как paradox, dbase и пр. Сама база данных в этом случае представляет собой набор таблиц, индексных файлов, файлов полей комментариев (memo-полей) и пр., хранящихся в одном каталоге на диске в виде отдельных файлов.

В базе данных на файл-сервере гораздо проще вносить изменения в отдельные таблицы, минуя приложения, непосредственно из инструментальных средств (например, из утилиты database desktop фирмы borland для файлов paradox или dbase); подобная возможность облегчается тем обстоятельством, что, фактически, у локальных СУБД база данных – понятие более логическое, чем физическое, поскольку под базой данных понимается набор отдельных таблиц, сосуществующих в едином каталоге на диске. Все это позволяет говорить о низком уровне безопасности – как с точки зрения хищения и нанесения вреда, так и с точки зрения внесения ошибочных изменений.

Недостаточно развитый аппарат транзакций для локальных СУБД служит потенциальным источником ошибок как с точки зрения одновременного внесения изменений в одну и ту же запись, так и с точки зрения отката результатов серий объединенных по смыслу в единое целое операций над базой, когда некоторые из них завершились неуспешно, а некоторые - нет; это может нарушать ссылочную и смысловую целостность базы данных.

Недостатки настольных СУБД обычно проявляются не сразу, а лишь в процессе длительной эксплуатации, когда объем хранимых данных и число пользователей становятся достаточно велики – это приводит к снижению производительности приложений, использующих такие СУБД.

Недостатки архитектуры "Файл-сервер": Большая нагрузка на сеть. Высокие требования к сети. Низкий уровень безопасности.

Архитектура "Клиент-сервер". Каждый из составляющих эту архитектуру элементов играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность воспользоваться ими.

Рис. 1. Архитектура «клиент-сервер»

Принципы работы технологии "клиент-сервер":

1. Клиент формирует и посылает запрос к базе данных сервера (т.е. к программе, обрабатывающей запросы)

2. Эта программа производит манипуляции с базой данных, хранящейся на сервере, в соответствии с запросом, формирует результат и передает его клиенту

3. Клиент получает результат, отображает его на дисплее и ждет дальнейших действий пользователя.

Цикл повторяется, пока пользователь не закончит работу с сервером.

Характерной особенностью архитектуры "клиент-сервер" является перенос вычислительной нагрузки на сервер базы данных (SQL -сервер) и максимальная разгрузка приложения клиента от вычислительной работы, а также существенное укрепление безопасности данных – как от злонамеренных, так и просто ошибочных изменений.

БД в этом случае помещается на сетевом сервере, как и в архитектуре "файл-сервер", однако прямого доступа к базе данных (БД) из приложений не происходит. Функция прямого обращения к БД осуществляет специальная управляющая программа – сервер БД (SQL -сервер), поставляемый разработчиком СУБД.

SQL-сервер должен быть загружен на момент принятия запроса клиента.

Так как клиентскому приложению посылается результат выполнения запроса, по сети "путешествуют" только те данные, которые необходимы клиенту. В итоге снижается нагрузка на сеть. Поскольку выполнение запроса происходит там же, где хранятся данные (на сервере), нет необходимости в пересылке больших пакетов данных. Кроме того, SQL -сервер, если это возможно, оптимизирует полученный запрос таким образом, чтобы он был выполнен в минимальное время с наименьшими накладными расходами. Всё это повышает быстродействие системы и снижает время ожидания результата запроса.

При выполнении запросов сервером существенно повышается степень безопасности данных, поскольку правила целостности данных определяются в базе данных на сервере и являются едиными для всех приложений, использующих эту БД. Таким образом, исключается возможность определения противоречивых правил поддержания целостности. Мощный аппарат транзакций, поддерживаемый SQL -серверами, позволяет исключить одновременное изменение одних и тех же данных различными пользователями и предоставляет возможность откатов к первоначальным значениям при внесении в БД изменений, закончившихся аварийно.

Трехслойная архитектура базируется на дальнейшей специализации компонент архитектуры: клиент занимается только организацией интерфейса с пользователем, сервер баз данных - только стандартизованной обработкой данных. Для реализации логики обработки данных архитектура предусматривает отдельный слой - слой бизнес-логики. Этот слой может представлять собой либо выделенный сервер (сервер приложений), либо размещаться на клиенте в качестве динамической библиотеки. Данная архитектура позволила соединить достоинства тонкого и толстого клиентов: хорошая переносимость соединяется в ней с невысокими требованиями к клиенту.

С развитием интранет-интернет технологий появилась разновидность трехслойной архитектуры на основании использования web-технологий. В этой разновидности роль сервера приложений играет web-сервер, а в качестве клиента используется стандартный web-браузер. Достоинства - в пониженных требованиях к клиенту и в легкой встраиваемости данной архитектуры в мировые информационные сети. Основной недостаток - известные ограничения, накладываемые на интерфейс пользователя web-браузерами.