CLIENT/SERVEUR
Partie 1 : Présentation du modèle client-serveur
CLIENT/SERVEUR
Un peu d'histoire…….
Le client serveur est l'état actuel de l'évolution des architectures informatiques :
• Avant les Années 80 : Système Centralisé (ordinateur central avec des terminaux passifs de type texte).
• Les Années 80 : Développement du transactionnel et apparition des SGBD non-propriétaires (indépendants des constructeurs) - SGBD relationnel + SQL
Un peu d'histoire…….
• Les Années 80 : Parallèlement développement des micros-ordinateurs avec leur puissance de calcul décentralisée et leurs interfaces graphiques conviviales.Le maintien des gros et moyens systèmes avec les micros-ordinateurs ont rendu les communications difficiles et ont créé des désordres dans les systèmes d'informations (redondance,etc.)
Un peu d'histoire…….
• Les Années 90 : Développement des réseaux. L'efficacité et le partage des systèmes d'informations doivent être optimum (concurrence économique, etc.).Le client-serveur se situe dans ce besoin de centralisation (information cohérente, non redondante et accessible) et de décentralisation (conserver la puissance et l'interface des micros-ordinateurs)
Le modèle Multi-Utilisateur centralisé
Serveur = Ordinateur central qui effectue tous les traitements
Client = Terminal sans puissance locale de traitement
CLIENTECRAN SERVEUR
INTELLIGENCE
Le modèle réseau local traditionnel
Serveur = Gère le réseau et stocke les bases de données sans les gérées.
Client = Les stations effectuent tous les traitements
CLIENTECRAN SERVEUR
INTELLIGENCE
Le modèle Client-Serveur
Répartition judicieuse de la puissance de traitement entre le serveur et les différentes stations interconnectées.
ECRAN SERVEUR
CLIENT
INTELLIGENCE
INTELLIGENCE
Pourquoi le Client-Serveur ?
• Contraintes sur l'entreprise– Contraintes externes : compétitivité, exigence de
la clientèle, produire mieux et plus vite, etc.– Contraintes internes : Compression des budgets
(limitation des ressources), manque de temps, absorption des technologies nouvelles
• Mieux maîtriser le système d'information– Une architecture ouverte C/S bâtie autour d'un
moteur relationnel améliore cette maîtrise : présentation naturelle des données, meilleure productivité des développeurs avec le SQL
Pourquoi le Client-Serveur ?
• Prise en compte des évolutions technologiques Aspect ouvert et modulaire du Client-serveur.
Mais….• Réduire les coûts ?
L'architecture C/S coûte plus cher qu'une architecture centralisée :
• Postes de travail• Réseau local• Formation des développeurs (SGBD, Middleware,
l'objet et les interfaces graphiques)• Techniciens de maintenance réseau et PC
Client/Serveur : définition
Est conforme au modèle client-serveur tout processus utilisant des services offerts par un autre processus, et communiquant avec lui à l’aide de messages.
Client/Serveur : définition
Approche Puriste
SERVEUR
CLIENT
REQUÊTE
REPONSE
Approche Pragmatique
ECRAN SERVEUR
CLIENT
REQUÊTE
REPONSE
Client/Serveur : définition
• La présence d'un réseau n'est pas obligatoire dans la définition. On peut néanmoins considérer qu'une architecture C/S ne se construit qu'autour d'un réseau.
• Le terme SERVEUR fait référence à tout processus qui reçoit une demande de service (requête) venant d'un client via un réseau, traite cette demande et renvoie le résultat (réponse) au demandeur (le CLIENT).
• CLIENTProcessus qui demande l'exécution d'une
opération par l'envoi d'une demande.
• SERVEURProcessus qui exécute la demande du client et
qui transmet la réponse.
• REQUÊTE (Request)Message transmis par le client.
• REPONSE (Reply)Message transmis par le serveur.
Client-Serveur : définition
Les 4 principes de base du C/S
• Principe 1 :
Rendre l'architecture matérielle transparente vis à vis des développeurs et des utilisateurs finals.
• Principe 2 :
Rendre le niveau physique (et logique dans une moindre mesure) des bases de données transparent pour les développeurs et les utilisateurs.
Les 4 principes de base du C/S
• Principe 3 :
Utiliser au niveau de chaque station (cliente ou serveur) l'ensemble matériel/logiciel le plus adapté.– Chaque machine est adaptée à des besoins précis
(implique l'hétérogénéité des matériels).
– Optimisation de l'outil.
– Diversité des services offerts à l'utilisateur.
– Minimisation des coûts (le sophistiqué là où il es nécessaire.
Les 4 principes de base du C/S
• Principe 4 :
Permettre une séparation physique entre les actions d'un programme liées à l'interaction avec les utilisateurs et les autres actions.– Gestion du dialogue par le client (interface)– Gestion des données par le serveur
Il s'agit d'un modèle de traitement coopératif.
Découpage des applications client-serveur
On reconnaît traditionnellement dans une application 3 modules :
DONNEES
TRAITEMENT
PRESENTATION
La répartition de ces 3 modules variera entre le client et le serveur et sera fonction :– Des types d’architecture retenus– De la capacité des machines– De la capacité du réseau
Le Gartner Group a proposé les cas de figure suivants :
Découpage des applications client-serveur
Le schéma du Gartner Group
• Client/Serveur de présentation– Type 1 : Représente un système Serveur/terminal
classique. Ce dernier présente un écran "calculé" par le serveur. Le type 1 n'est pas un système client/serveur.
– Type 2 : L'affichage effectué par le client se fait à la suite d'un échange de requêtes avec le serveur (type de fenêtre sa taille, son titre, etc.) X-Windows est le système représentatif du type 2
Le schéma du Gartner Group
• Client/Serveur de Traitements (Type 3)– Les données restent centralisées mais les
traitements sont répartis entre le client et le serveur (cf. Le dialogue RPC).Les applications Web rentrent dans cette catégorie avec :• du côté client les scripts intégrés dans les pages
HTML, les plug-in et/ou les composants.• du côté serveur les divers programmes (accès
aux bases de données,…) qui transmettent leurs résultats aux clients
Le schéma du Gartner Group
• Client/Serveur de données
Système popularisé par les SGBDR associés au SQL. Dans ce contexte le serveur gère les données, leur intégrité, la sécurité, etc. Il envoie seulement les données correspondant à la requête (opposition avec le serveur de fichiers). Le client traite ces données pour éventuellement, en retour, mettre à jour la base.
Un partie de la base de données pour être sur le client -type 5- (cf. répartition des bases de données)
Le schéma du Gartner Group
Conclusion (partie 1)
Modèle client/serveur se caractérise donc par :
– Des ressources indépendantes,
– L'importance du dialogue entre le client et le serveur,
– La place centrale du réseau.
Ressources indépendantes• Hébergement
– Toute plate-forme matérielle peut devenir serveur
– Tout système d’exploitation peut héberger un service
– Toutes configurations matérielles ou logicielles envisageables
• Localisation– Les ressources peuvent être n’importe où sur le
réseau– Architecture plus modulaire– Administration plus complexe
Ressources indépendantes
• Utilisation– Les ressources ne sont pas dédiées à une
utilisation particulière– Partage des ressources facilité
Importance du Dialogue
• Importance accrue des communications– Le réseau devient «le centre de gravité du SI»– Le réseau devient «la clé de voûte» du modèle
client-serveur
• Complexification du dialogue– Dialogue entre systèmes hétérogènes– Dialogue à distance
• Nécessité de couches intermédiaires– Pour gérer la complexité– Pour rendre «transparent» le dialogue
Les protocoles
L'importance du réseau les placent au premier plan :
• Définissent le fonctionnement des réseaux
• Couvrent 3 types de services– les services d’application
– les services de transport
– les services de liaison
• Respectent le modèle OSI (interconnexion des systèmes ouverts) défini par l’ISO
Partie 2 : Le MIDDLEWARE
CLIENT/SERVEUR
Définition
• Georges GARDARIN définit le middleware comme :
"L'ensemble des services logiciels construits au-dessus d'un protocole de transport afin de permettre l'échange de requêtes et des réponses associées entre client et serveur de manière transparente."
• D'autres auteurs intègrent les couches réseaux dans le middleware.
• Une triple transparence :– Transparence aux réseaux. Tous les types de
réseaux doivent être supportés.– Transparence aux serveurs. Tous le SGBD (avec
leur SQL souvent différents) doivent être accessibles.
– Transparence aux langages. Les fonctions appelées doivent être aussi indépendantes que possible des langages.
DéfinitionApplication(s) Serveur(s)
MIDDLEWARERESEAU
Pourquoi le Middleware ?
La complexité du dialogue client/serveur est à l'origine du middleware. Complexité due à la présence :
– Des Systèmes hétérogènes
– Des Systèmes propriétaires
– Du dialogue à distance
Le Middleware : à quoi ça sert ?• Avantages
– Offre des services de «haut niveau» aux applications
– Rend portable les applications (avec certaines limites)
– Prend en charge les protocoles de conversion de caractères et d’établissement de sessions entre clients et serveurs hétérogènes
• C’est la «glue» qui rend possible le client-serveur
• C’est la boîte à outils pour le développement des applications.
L'architecture type du Middleware
• L'IPC (Inter Processus Communication) est l'autre nom du middleware.
• L'IPC se compose :
– L'interface API (Application Programming Interface) - Interface de programmation au niveau applicatif.Interface entre un programme et le système qui propose un ensemble de fonctions standards pour accéder à un service local ou distant.
– L'interface FAP (Format And Protocols) - Protocoles de communication et format des données.Ce module assure :• la synchronisation entre client et serveur,
• la reconnaissance du format des données échangées
• l'appel aux fonctions de transport du réseau.
L'architecture type du Middleware
L'architecture type du Middleware
Client serveur et modèle OSI
Couche 6 - Présentation
Couche 7 - Application
Couche 5 - Session
Couche 4 - Transport
Couche 3 - Réseau
Couche 2 - Liaison
Couche 1 - Physique
Par Ex : TCP
Par Ex : IP
Par Ex : Paire torsadée
Par Ex : CSMA/CD
API
FAP
couches
Client serveur et modèle OSI
Le dialogue avec session
Application
ServeurRéseauClient
Demande de connexionRequête
Résultats
SynchronisationRequête
Résultats
Synchronisation
Déconnexion
Prise en compte de demandeet création d'un contexte
Fin du contexte
Exécution des requêteset gestion de lasynchronisation
Le dialogue avec session
• Dans les dialogues avec session (ou avec connexion). Les échanges d’informations sont subordonnés à l’ouverture d’une «session» par le client vers le serveur.
• IPC avec connexion :– Protocole APPC de l’architecture réseau
SNA d’IBM (Application Programm to Progamm Application)
– Protocole RDA, basé sur SQL défini par l’ISO (Remote Data Access)
• Si le serveur accepte la connexion, il crée un contexte propre à chaque application cliente connectée.
• Client et serveur s'échangent des requêtes, des réponses et des points de synchronisation.
• Le client a la responsabilité de conduire les phases successives de l'échange
• Le serveur a la responsabilité de garantir le contexte perçu par le client.
Le dialogue avec session
• Les ordres SQL "COMMIT" ou "ROLL BACK" sont des exemples de points de synchronisation.
• A la suite d'une requête le :– COMMIT confirmera la transaction,– ROLL BACK l'annulera.
• Le serveur mettra réellement à jour la base de données qu'à la suite de ces ordres de synchronisation (avant cela les transactions s'appliquent dans le "contexte")
Le dialogue avec session
Le dialogue sans connexion : les RPC
Application
ServeurRéseauClient
Appel de la procéduredistante
RequêtePrise en comptede la demande
Exécution de laprocédure
RéponseRéception du résultat
poursuite de l'exécution
• Les dialogues sans connexion avec appels de procédures distantes (RPC - Remote Procedure Call).
Le processus client invoque une procédure distante située sur le serveur.
La requête contient tous les éléments nécessaires au serveur (nom de la procédure, paramètres, identité du processus).
Le message en retour contient toute la réponse.
Le dialogue sans connexion : les RPC
L’offre Middleware»
Les offres Middleware sont variées :– Offres propriétaires,– Offres d'accès universel aux bases,– Offres pour des accès multibases
• Les offres propriétaires aux SGBDR :– ORACLE avec Sql*Net– SYBASE avec Db-lib
• Les offres multi-clients, multi-serveurs. Elles permettent aux clients d'accéder en toute transparence à plusieurs bases hétérogènes, situées éventuellement sur des serveurs différents.– SEQUELINK : Techgnosis propose une API sur
presque toutes les architectures clientes ou serveurs
– EDA/SQL : Information Builders propose d’accéder à tout type de bases de données à partir de plates-formes hétérogènes
L’offre Middleware»
– DRDA (Distributed Relational Database Architecture) d'IBM pour fédérer les bases IBM (DB2) et non IBM.
– IDAPI (Integrated Database Application Programming Interface) de Borland en collaboration avec Novell et IBM.
Note : Évidemment l'accès multibases permet également l'accès monobase.
L’offre Middleware»
• L’accès universel aux données pour les clients– ODBC de Microsoft : accès standardisé aux
principales bases de données du marché (drivers)
– IDAPI de Borland et Novell
L’offre Middleware»
• ODBC (Open DataBase Connectectivity) est présenté en 1992 par Microsoft comme une interface universelle aux bases de données.
• Il ne s'agit pas d'un middleware à proprement parlé mais d'une API que l'on utilise en lieu et place des API des éditeurs de SGBDR
Le Standard ODBC
Exemple : De Sybase à ODBC
Le Standard ODBC
Application
API : db-lib(lié au SE -
db-lib pour OS2, pour Windows, etc)
FAP : net-lib(lié au SE et au
réseau)
Réseau
Application
FAP : net-lib(lié au SE et au
réseau)
Réseau
API : ODBC
DataBase Driver
Le Standard ODBC
Partie 3 : La Répartition des Bases de données
CLIENT/SERVEUR
Définitions
• Base de données répartie
Ensemble de bases de données gérées par des sites différents et apparaissant à l'utilisateur comme une base unique.
• SGBD Réparti (ambiguïté de SGBDR)
Système qui gère des collections de BD logiquement reliées, distribuées sur un réseau, en fournissant un mécanisme d'accès qui rend la répartition transparente aux utilisateurs
Définitions
On parlera ainsi de :• Client de SGBD RépartieApplication qui accède aux informations
distribuées par les interfaces du SGBD Réparti.
• Serveur de SGBD RépartieSGBD gérant une base de données locale
intégrée dans une base de données répartie• D'une façon générale on parlera de SITE
(client ou serveur)Définitions de G. GARDARIN
Pourquoi répartir les données ?
• La performance d’accès aux bases est limitée– Par le nombre d’accès disques nécessaires– Par le volume de données transmis (débit du
réseau)– Par le nombre d’accès concurrents
• Les performances peuvent se dégrader rapidement– Au-delà de 30 postes clients– Pour des consultations très fréquentes ou très
importantes– Dans le cadre d’accès à distance (réseau étendu)
Conception des BdD Réparties
Il existe deux types de conception :
• Conception descendante– Conception d'un schéma global– Distribution des objets de ce schéma sur les
différents sites pour obtenir des schéma locaux
Base de données Globale
Base de donnéeslocale 1
Base de donnéeslocale 2
Base de donnéeslocale 3
• Conception ascendanteDans ce cas une base de données globale fédère
des base de données locales afin de créer un ou plusieurs schémas globaux.
(Le plus souvent il y refonte des schémas locaux)
Conception des BdD Réparties
Base de données Globale
Base de donnéeslocale 1
Base de donnéeslocale 2
Base de donnéeslocale 3
Les deux cas reviennent à partager, fragmenter la base de données globale entre plusieurs sites.
• Fragment
Un fragment est une sous-table obtenue par sélection de lignes et de colonnes à partir d'une table globale, localisée sur un site unique.
(peut correspondre également à la table entière)
Conception des BdD Réparties
2 Types de fragmentation :• Fragmentation HorizontaleDécoupage d'une table en sélectionnant des
lignes (Il s'agit d'une sélection SQL ).
Exemple : Table VENDEUR fragmentée selon les régions d'affectation des représentants
Conception des BdD Réparties
Lignes de la région 1
Autres régions
• Fragmentation VerticaleDécoupage d'une table en sélectionnant des
colonnes (Il s'agit d'une projection SQL ).Exemple : Table PRODUIT fragmentée selon
les fonctions commerciale et production( Pour la production projection sur : Ref, Desig et cout(Pour le commercial projection sur : Ref, Desig, Prix et
Conditionnement )
Conception des BdD Réparties
CommercialProduction
• Fragmentation Mixte
Résultat d'un fragmentation horizontale et verticale.
La recomposition de la table originale doit toujours être possible par :
• L'union des fragments horizontaux,
• La jointure des fragments verticaux.
Conception des BdD Réparties
• Allocation des fragments (*)
Les fragments peuvent être :
– Dupliqués sur les sitesLes fragments apparaissent plusieurs fois.
– Placés (répartis) sur les sitesLes fragments n'apparaissent que sur un seul site.
(*) Rappel : Le fragment peut correspondre à une table.
Conception des BdD Réparties
La Gestion des Transactions
• Propriétés des transactions– ATOMICITE : Une transaction doit effectuer
toutes ses mises à jour ou ne rien faire.– COHERENCE : La transaction doit faire passer
la base de données d'un état cohérent à un autre.– ISOLATION : Les résultats d'une transaction ne
doivent être visibles aux autres transactions qu'une fois la transaction validée.
– DURABILITE : Dés qu'une transaction valide ses modifications, le système doit garantir que ces modifications seront conservées en cas de panne.
La Gestion des Transactions
• Validation en deux phases
Cette validation est basée sur un principe centralisé.
L'exécution de la transaction est contrôlée par un site coordinateur, rôle joué par le client.
Les autres sites intéressés par la transaction sont des participants, rôle joué par les sites serveurs.
La Gestion des Transactions
• Validation en deux phases– Le client coordinateur demande aux autres sites
(serveurs) s'ils sont prêts à mettre à jour leur base (ordre PREPARE).
– Si tous les participants répondent positivement (ordre OK) alors le site coordinateur envoie l'ordre COMMIT. Les serveurs envoient un acquittement au coordinateur (ordre ACK).
– Si l'un des participant répond négativement (ordre KO) alors le site coordinateur envoie l'ordre d'annulation (ordre ABORT).
La Gestion des TransactionsClient CoordinateurServeur 1 Serveur 2
PREPARE PREPARE
OK OK
COMMIT COMMIT
ACK ACK
Validation en deux étapes avec succès
La Gestion des Transactions
Validation en deux étapes avec panne totale d'un participant
Client CoordinateurServeur 1 Serveur 2
PREPARE PREPARE
OK KO
ABORT ABORT
ACK ACK
Commentaires :
• Une non-réponse est assimilée à un refus (time out).
• Le serveur 2 annule la transaction car il ne l'a pas accepté (PREPARE mais pas de OK).
La Gestion des Transactions
La Gestion des Transactions
Validation en deux étapes avec panne partielle d'un participant
Client CoordinateurServeur 1 Serveur 2
PREPARE PREPAREOK OK
COMMIT COMMIT
ACK
ACK
STATUS
COMMIT
Commentaires :
• Le serveur 2 a accepté la transaction (OK) puis tombe en panne. COMMIT n'est pas reçu.
• A la reprise, le serveur qui a effectué la sauvegarde sur disque analyse son journal et demande l'état de la transaction qui entre temps a pu être annulée (ordre STATUS).
• Dans cet exemple la reprise est faite avec un ordre COMMIT.
La Gestion des Transactions
• Validation en deux phases distribué
Dans le cadre d'un réseau local, le message OK est en fait reçu par toutes les stations. Chacune peut donc compter le nombre de OK et valider la transaction
La Gestion des Transactions
PREPARE
OK
Les Base de données Dupliquées
La réplication entraîne la création de copies multiples d'une base de données sur plusieurs sites. La duplication peut concerner la base entière, une ou plusieurs tables ou des fragments.
A la suite de transactions les copies peuvent diverger à un instant donné mais doivent converger vers un état identique et cohérent à terme.
Les Base de données Dupliquées
Les bases de données dupliquées (ou répliquées) posent donc un problème particulier celui de la MISE A JOUR des bases pour obtenir cette convergence.
Les avantages de la duplication
• Améliorer les performances : L'utilisation de la base la plus proche permet de limiter les transferts et de répartir la charge de travail.
Les Base de données Dupliquées
• Augmenter la disponibilité :En cas de panne en particulier.
• Utiliser des serveurs plus petits et moins chers.
Les inconvénients de la duplication
• Il faut assurer la convergence des copies.
• Il faut assurer la transparence aux utilisateurs qui ne doivent percevoir qu'une seule copie.
Les Base de données Dupliquées
Deux types de mise à jour :• Mise à jour SYNCHRONEToute transaction entraîne la mise à jour en
temps réel de toutes les copies de la base.Avantage : convergence immédiateInconvénient : Coûteux en ressources et
complexité du système (gestion des reprises sur panne)
Technique parfois obligatoire : Base des taux de change par exemple.
Les Base de données Dupliquées
• Mise à jour ASYNCHRONE
On préfère le plus souvent le mode asynchrone (ou mode différé). Les mises à jour sont effectuées dès que possible ou à des instants fixés.
Les Base de données Dupliquées
Le synchronisme se combine au concept de symétrie qui permet de créer une hiérarchie dans les bases.
• Dans la réplication SYMETRIQE toutes les bases ont le même degré hiérarchique.
• Dans la réplication ASYMETRIQUE on distingue un site primaire chargé de centraliser les mises à jour.
Les Base de données Dupliquées
• Exemple de mise à jour asymétrique asynchrone (Consolidation d’informations)Les données comptables tenues à jour dans les
agences sont dupliquées en lecture seulement vers le siège pour consolidation.
Siège Social
Agence Agence AgenceDépôts
&Retraits
Mise à jour en fin dejournée par exemple
• Exemple de mise à jour asymétrique synchrone (Diffusion d’informations centralisées)– Les informations appartiennent au site primaire,
qui a le monopole des mises à jour– Les données sont diffusées automatiquement vers
les sites qui ont un droit de lecture seulement
Les Base de données Dupliquées
Siège Social
Agence Agence Agence
Cours des devisesCopie PRIMAIRE
Copies SECONDAIRES
• Exemple de mise à jour symétrique asynchroneChaque département met régulièrement à jour les
données des autres départements.
Les Base de données Dupliquées
Commercial
Financier Stocks
Copie Maître
Copie Maître Copie Maître
Temps différé
• Exemple de mise à jour symétrique synchroneChaque site modifie la donnée PRIX puis diffuse
immédiatement la modification.
Les Base de données Dupliquées
Produit
Produit Produit
Copie Maître
Copie Maître Copie Maître
Modification du PRIX
Temps réel