什么是客户机/服务器计算

客户机/服务器计算定义一种体系结构，在该结构中，程序逻辑分布在客户机系统和服务器系统之间。客户机/服务器计算是20世纪80年代的各种趋势形成的结果，它使用通过LAN连接到后端数据库服务器或应用程序服务器的功能强大的计算机来装备台式计算机。设计这种模型是为了替换主机计算模型，在主机计算模型中所有的处理都是由一个集中式系统完成的。

客户机/服务器计算结构是一种基于信息的组合式结构，意在提高集中化的时间共享大型机计算。客户机被定义为一种服务请求器，服务器被定义为一种服务供应商。单个机器既可以作为客户机也可以作为服务器，这主要取决于软件配置及执行功能类型。

客户机／服务器计算依赖于分布应用程序，其前站(用户见到的部分)在工作站上运行，后端(完成大部分工作)在服务器上运行。例如，前端PC机请求后端服务器进行数据库搜索，服务器仅将搜索结果(而不是整个应用程序和数据集)送回给请求的PC机。与传统的文件服务器不同，客户机／服务器计算实际上是在服务器上运行应用程序，只把结果(不是原始数据)返给提出请求的PC机。

随着因特网的发展，客户机/服务器计算模型已经从一个双向关系(通常被称为两层模型)演变为三层或多层模型。在这些模型中，客户机与中间应用程序服务器或Web服务器进行通信，而应用程序服务器或Web服务器则与后端数据服务器和/或遗留系统进行通信。然后中间服务器将数据库查询结果返回到客户机。

目前，共有几种可能的客户机/服务器配置。在最基本的模型中，几个客户机访问单个服务器；不过，图C-l7中所示的分布式方法则更常用。分布式配置中的服务器可以互相通信以向客户机提供协调的服务。

在图C-18中，数据库被复制到一个远程系统以便远程站点的用户能够在本地站点而不是通过WAN(广域网)链路访问数据。两台服务器周期性地相互同步以确保用户使用的是最新信息。在图C-18的右边，企业的大量数据存储在“数据存储仓库”中。工作组访问中间层“升级系统”，而该中间层“升级系统”对常被访问的数据进行高速缓存或替客户机对后端系统进行查询。

这些讨论都假定客户机与服务器是软件兼容的，但事实并不总是这样。一个企业网络可能是部门LAN和应用程序及各个客户机的结合。如图C-19所示，中间设备帮助将这些不同类组件结合在一起，以便开发人员能够隐藏应用程序之间的差异并为各个客户机提供连接。中间设备还提供消息系统形式的通信系统或客户机与服务器之间的直接链接。

文件服务器、应用程序服务器、打印服务器、传真服务器、通信服务器等等都利用了客户机/服务器模型。这里“服务器”一词既指系统也指系统软件。系统中运行的服务器进程等待客户机的请求，可能是对文件的请求也可能是对开始一项复杂事务的请求。

在一个客户机/服务器应用中，客户端应用程序是针对一个小的、特定的数据集，如一个表的行来进行操作的，而不是像文件服务器那样针对整个文件进行，对某一条记录进行封锁，而不是对整个文件进行封锁，因此保证了系统的并发性，并使网络上传输的数据量减到最少，从而改善了系统的性能。客户机/服务器模型的优点主要在于系统的客户端应用程序和服务器部件分别运行在不同的计算机上，系统中每台服务器都可以适合各部件的要求，这对于硬件和软件的变化显示出极大的适应性和灵活性，而且易于对系统进行扩充和缩小。在客户机/服务器模型中，系统中的功能部件充分隔离，客户端用程序的开发集中于数据的显示和分析，而数据库服务器的开发则集中于数据的管理，不必在每一个新的应用开发中都要对一个数据库进行编码。将大的应用处理任务分布到许多通用网络连接的低成本计算机上导致了费用的极大节约。

后端数据服务器运行DBMS(数据库管理系统)软件，客户机则通过SQL(结构化查询语言)语句查询这些系统。SQL作为LAN中客户机/服务器中间设备的一种形式，因为它在只选择和移动那些需要的记录方面效率很高，所以很受欢迎。而且它还可以直接在数据库服务器上运行存储的程序而不用先将数据移动到客户机然后在客户机运行程序。

因为服务器向许多客户机提供服务，所以为了性能的缘故，它们必须是功能强大的系统。在所谓的瘦客户机环境中，服务器完成大部分工作而客户机基本上只显示信息和接收用户的输入。许多瘦客户机甚至没有硬盘驱动器。在一个更加平衡的模型中，客户机和服务器(或多个服务器)共同工作。大多数瘦客户机模型都是基于Java小程序和应用程序的。

下面是客户机/服务器模型的一些优点：

• 客户机/服务器计算帮助单位将大型主机和小型计算机“缩小”成能够为整个企业提供数据通信平台的网络。

• 客户机和服务器的分离使程序员们得以利用运行GUI(如Windows和Web浏览器)的功能强大的客户机系统。

• 数据存储在对数据进行操作的最近的服务器中，从而将在网络中传送的信息量减到最小，也更容易备份。

• 很大一部分信息是一次性高速缓存在服务器的内存中而不是每个需要它的工作站的内存中。

• 因为服务器只为客户提供所请求的信息，而不是工作站必须处理的大块信息，从而减少了网络流量。

• 大型服务器系统可以卸载由个人工作站处理会更好的应用程序。

• 数据位于一个位置是安全有保障的。数据仓库提供一个方法在维护对数据的控制的同时使中间工作组服务器中特定的数据可用。

• 使用集中化数据，系统管理员可应用安全控制以限制数据访问并使用跟踪机制来监控数据访问。

• 在并行处理中可以有多个系统参与，它们合作完成处理任务。

• 在客户机／服务器关系之中每个处理器是可以选择的，按其特定作用实现优化。服务器通常是在速度快、配有大量磁盘存储装置的PC机上运行，而客户机可能一台磁盘存储装置都没有，但可以有高分辨率显示适配卡，而这种适配卡装到服务器上是没有任何意义的。

增强型客户机/服务器模型

随着C/S结构应用范围的不断扩大和计算机网络技术的发展，两层C/S结构带来的问题日益明显，主要表现在以下几方面：

(1) 系统的可靠性有所降低。一个客户机/服务器系统是由各自独立开发、制造和管理的各种硬件和软件的混合体，其内在的可靠性不如单一的、中央管理的大型机或小型机，出现问题时，很难立即获得技术支持和帮助。

(2)维护费用较高。尽管这种应用模式在某种程度上提高了生产效率，由于客户端需要安装庞大而复杂的应用程序，当网络用户的规模达到一定的数量之后，系统的维护量急剧增加，因而维护应用系统变得十分困难。

(3)系统资源的浪费。随着客户端的规模越来越大，对客户机资源的要求也越来越高。尽管硬件不断更新，但新的操作系统和新的应用软件的不断出现，使得用户对硬件的更新仍然跟不上软件更新的速度。客户不得不在本地硬盘上装入大量的软件，但是使用的大都只是其中很少一部分(一般低于10％)。在一个拥有众多的“胖客户机”的环境中，这无疑是一种巨大的浪费。

(4)系统缺乏灵活性。客户机/服务器需要对每一应用独立地开发应用程序，消耗了大量的资源，但胖客户机的计算模式却仍然满足不了日益增长的应用的需要。在向广域网扩充(如Internet)的过程中，由于信息量的迅速增大，专用的客户端已经无法满足多功能的需求。网络计算模式从两层模式扩展到N层模式，并且结合动态计算，解决了这一问题。

在三层模型中，数据访问和数据操作的大部分从客户机移走而被放置到一个中间层系统(数据驻留在后端层)。在商业环境中，中间层系统可能拥有单位的所有“商业逻辑”。商业逻辑包括规则、程序和操作顺序，它们为数据处理系统提供服务。通过在一个共享系统中统一商业逻辑，所有的规则都被集合到单个服务器中，从而可以更容易地被管理而且应用程序也可以更容易地访问它们。

分布式对象计算涉及到使用Java. ActiveX和其他语言建立的面向对象组件的使用。这些组件是在企业网和因特网中创建和分布的，它们在Web浏览器或其他“容器”中运行，或被用于汇编已成熟的应用程序。应用逻辑、信息检索、事务监控、数据显示及管理之类的服务都可单独在网络中不同的计算机上运行。网络提供一个通信基础结构，在该结构中这些组件进行通信从而为终端用户提供一种使用无缝应用程序的经历。

和两层C/S结构相比，三层C/S结构具有更灵活的硬件系统构成，对于各个层可以选择与其处理负荷和处理特性相适应的硬件。合理地分割三层结构并使其独立，可以使系统的结构变得简单清晰，这样就提高了程序的可维护性。三层C/S结构中，应用的各层可以并行开发，各层也可以选择各自最适合的开发语言，有利于变更和维护应用技术规范。按层分割功能使各个程序的处理逻辑变得十分简单。一般而言，三层C/S结构的优势主要表现在以下几个方面：

• 利用单一的访问点，可以在任何地方访问站点的数据库； • 对于各种信息源，不论是文本还是图形都采用相同的界面； • 所有的信息，不论其基于的平台，都可以用相同的界面访问； • 可跨平台操作； • 减少整个系统的成本； • 维护升级十分方便； • 具有良好的开放性； • 系统的可扩充性良好； • 进行严密的安全管理； • 系统管理简单，可支持异种数据库，有很高的可用性。