Базы данных в Internet и Intranet

Технология intranet по существу представляет собой технологию Internet, перенесенную в среду корпоративных ИС. Архитектура информационных систем в Internet и intranet является результатом эволюционного перехода от первых многопользовательских централизованных вычислительных систем (мэйнфреймов) через системы типа клиент-сервер к распределенным системам с централизованной обработкой и подготовкой информации к непосредственному потреблению. Рассмотрим кратко указанные этапы эволюции.

1. В мэйнфреймах вычислительные ресурсы, хранимые данные и программы обработки информации сконцентрированы в одной ЭВМ. Основным средством доступа был алфавитно-цифровой терминал (дисплей), управляемый ЭВМ. Вся обработка информации и подготовка ее к выдаче выполнялись на центральной ЭВМ. С терминалов, как правило, в машину передавались коды нажатия клавиш или содержимое буфера экрана, а обратно на терминал - пересылались отображаемые экраны с соответствующими кодами управления отображением.

Достоинством системы является простота администрирования, защиты информации и модификации системы, к недостаткам можно отнести высокую загрузку процессоров и линий связи (как следствие - невысокую реакцию системы при большом количестве пользователей), низкую надежность (выход из строя ЭВМ приводит к полному отказу всей системы), сложность масштабирования системы и некоторые другие.

2. Исторически следующим решением в области информационных систем была архитектура клиент-сервер.

В этих системах место терминала заняла ПЭВМ, а мэйнфрейма - компьютер-сервер. Ранее мы рассматривали спектр моделей подобных систем с различным распределением функций между компонентами. Если не брать во внимание модель "распределенного представления" (по сути повторяет модель централизованной многопользовательской системы), то можно заключить, что системы типа клиент-сервер имеют следующие достоинства:

высокая живучесть и надежность

легкость масштабирования

качественный пользовательский интерфейс

возможность одновременной работы с несколькими приложениями

высокие характеристики оперативности обработки информации.

Основным недостатком клиент-серверных систем является то, что они ориентированы на данные, а не на информацию. Это требует от пользователя знания не только предметной области, а и специфики используемой прикладной программы. Существенным недостатком можно считать также сложность переноса таких систем на другие компьютерные платформы и интеграцию с другими пакетами из-за "закрытое™" используемых протоколов взаимодействия компонентов систем. Еще один недостаток заключается в сложности администрирования системы и ее уязвимости при непредсказуемых или злонамеренных действиях пользователя или компьютерных вирусов.

3. Корпоративные системы Intranet, в отличие от систем клиент-сервер, ориентированы не на данные, а на информацию в ее окончательном и пригодном для использования неквалифицированным пользователем виде.

Новые системы объединяют в себе преимущества централизованных многопользовательских систем и систем типа клиент-сервер. Им присущи следующие черты:

на сервере порождается информация, пригодная для использования, а не данные (например, в случае СУБД - записи БД);

при обмене между клиентской и серверной частями используется протокол открытого стандарта, а не какой-то конкретной фирмы;

прикладная система находится на сервере, и поэтому для работы пользователя на компьютере-клиенте достаточно иметь программу-навигатор (могут быть и другие решения, когда часть обработки производится на компьютере-клиенте).

В случае, когда источником информации в Internet и intranet являются БД, имеет место взаимодействие компонентов WWW и традиционных СУБД. Различают два следующих варианта функционирования программного обеспечения WWW по доступу к БД: на стороне Web-сервера и на стороне Web-клиента. В модели доступа к БД на стороне сервера обращение к серверу БД обычно производится путем вызова программами Web-сервера внешних по отношению к ним программ в соответствии с соглашениями одного из интерфейсов: CGI (Common Gateway Interface - общий шлюзовый интерфейс), FastCGI или API (Application Program Interface - интерфейс прикладного программирования).

Внешние программы взаимодействуют с сервером БД на языке SQL, непосредственно обращаясь к конкретному серверу или используя драйвер ODBC (см. подраздел 9.3). Внешние программы пишутся на обычных языках программирования типа Си, Си++ и Паскаль или специализированных языках типа Peri или РНР. Программы, разработанные в соответствии с интерфейсом CGI, называются CGI-сценариями или CGI-скриптами. Для поддержки этого механизма на стороне клиента в языке HTML имеется средство включения в документ форм (тэг <FORM> языка HTML) представления запросов к БД.

Процедура доступа к БД с использованием интерфейса CGI включает в себя следующие этапы:
1. Запрос Web-клиентом у Web-сервера страницы, содержащей форму обращения к БД, если при просмотре документа пользователем Web-клиент встречает ссылку на такую страницу.

2. Заполнение Web-клиентом содержащейся на полученной странице формы запроса к БД и отправка ее Web-серверу. Правильность заполнения формы можно контролировать с помощью несложной программы, непосредственно находящейся в области HTML-страницы, в которой описана форма (обычно для этого используют языки VBScript или JavaScript).

3. Web-сервер, получив эту форму, запускает соответствующую внешнюю CGI-программу, передавая ей параметры (адрес и имя этой программы указывается в атрибуте ACTION тэга <FORM>).

4. Внешняя программа преобразует описанный в форме запрос к БД в соответствующий текст запроса на языке SQL, с которым обращается к серверу БД.

5. После получения результатов запроса внешняя программа формирует требуемую HTML-страницу, передает ее Web-серверу и завершает свое выполнение.

6. Web-сервер передает сформированную HTML-страницу Web-клиенту.

Основными достоинствами применения спецификации CGI для организации доступа к данным базы являются следующие:

языковая независимость - сценарий может быть написан практически на любом языке программирования, содержащем средства обработки строк;

процессная изолированность - сценарий выполняется на сервере как отдельный процесс, не имеющий доступа к защищенной системной информации сервера;

широкая распространенность, так как CGI-стандарт применим на каждом Web-сервере;

архитектурная независимость - программы, разработанные в соответствии с CGI-стандартом, не зависят от архитектуры сервера.

К главным недостаткам применения спецификации CGI относятся следующие:

необходимость всякий раз устанавливать и разрывать соединение с базой данных, поскольку отсутствуют средства поддержания постоянного соединения Web-сервера и СУБД;

ограничения на обработку исходной информации для запросов и результатов выполнения запросов;

трудоемкость выполнения программ, связанная с запуском программы как отдельного процесса. Это замедляет обработку запросов к данным и снижает эффективность работы сервера.

Для устранения недостатков CGI-спецификации разработана спецификация API. Программы, разработанные по этой спецификации, быстрее и эффективнее выполняются, поскольку организованы в виде динамических библиотек. Наиболее известными являются два интерфейса этого вида: NSAPI (компания Netscape) и ISAPI (компания Microsoft).

Достоинством этой технологии является ускорение выполнения программ, так как программа выполняется в рамках основного серверного процесса. Сами программы имеют большую функциональность, чем CGI-сценарии, например, появилась возможность контролировать доступ к файлам сервера. К недостаткам спецификации API относятся следующие:

языковая зависимость - программа может быть написана только на языке, поддерживаемом данным API. Чаще всего это языки С и C++ (язык Peri, широко применяемый при написании CGI-скриптов, не применяется);

слабая защита сервера от ошибок прикладных программ и от возможности несанкционированного доступа к системным ресурсам, поскольку API-программа выполняется в адресном пространстве основного процесса сервера;

программы, как правило, не переносимы на другие программно-аппаратные платформы, поскольку привязаны к интерфейсу и архитектуре сервера.

Интерфейс FastCGI сочетает преимущества предыдущих технологий и более близок к интерфейсу CGI. Приложения, написанные в соответствии с ним, запускаются как отдельные изолированные процессы, но являются постоянно активными и не завершаются после обращения к данным как CGI-сценарии.

При доступе к БД на стороне клиента основным средством реализации механизмов взаимодействия Web-клиента и сервера БД является язык Java. Кроме того, может использоваться JavaScript, разработанный для расширения возможностей декларативного языка HTML (нет операторов присваивания, сравнения, математических функций и пр.) на основе добавления процедурных средств. Программы на языке JavaScript выполняются на компьютере Web-броузером в режиме интерпретации.

Если в HTML-документе, требуется получить данные из БД, то поступают следующим образом.

1. На языке Java пишутся дополнительные программы, называемые апплетами (Java-applets), которые затем компилируются. В результате получаются мобильные (машинно-независимые) программы. Последние могут выполняться в режиме интерпретации или служить исходной информацией для генерации программ, готовых к выполнению на разных аппаратно-программных платформах.

2. В тексте HTML-документа в нужных местах ставятся ссылки на соответствующие апплеты. Сами программы хранятся на сервере.

3. В процессе работы с гипертекстом при обнаружении в тексте ссылки на апплет происходит автоматическая пересылка Java-программы с сервера в среду выполнения броузера и загрузка на выполнение. Последняя в диалоге с пользователем уточняет параметры запроса к БД (средства поддержки графического пользовательского интерфейса в языке Java имеются).

4. Получив управление, Java-апплет осуществляет взаимодействие с сервером БД, в результате чего полученная из базы информация представляется пользователю.

Для обращений к серверам БД разработан стандарт JDBC (Java DataBase Connectivity - совместимость баз данных для Java), основанный на концепции ODBC. Стандарт JDBC разработан фирмами Sun/JavaSoft и обеспечивает универсальный доступ к различным базам данных на языке Java.

Из двух рассмотренных схем однозначного предпочтения тому или иному варианту отдать нельзя. Все зависит от целей и условий разработки клиент-серверных программ (наиболее существенной оказывается зависимость от ОС, а также от вида Web-сервера).

Достоинством модели доступа на стороне сервер является сравнительная простота программ-навигаторов (Web-клиентов) и удобство администрирования системы, так как основная часть программного обеспечения находится на машине Web-сервера. Очевидным недостатком системы является возможное ухудшение характеристик оперативности получения информации при большой нагрузке на Web-сервер и нехватке его мощности.

Во второй модели клиентская часть системы оказывается сложнее, чем в первой. Это усложняет навигатор, но в то же время разгружает Web-сервер.

В сравнительно недавно выпущенных программных продуктах фирмы Microsoft поддерживаются обе схемы. Па стороне клиента (в среде Internet Explorer) существует возможность использовать динамический HTML, который реализуется на языке VBScript. Доступ к данным на стороне сервера осуществляется с помощью так называемых ASP-страниц (Active Server Pages - активные серверные страницы). ASP-страницы - это сценарии на языке VBScript, хранящиеся и выполняемые на Web-сервере (Internet Information Server).