Client-Server-Modell
In der Informatik ist Client-Server ein Software-Architekturmodell, das aus zwei Teilen besteht, Client-Systeme und Server-Systeme, die beide über ein Computernetzwerk oder auf demselben Computer kommunizieren. Eine Client-Server-Anwendung ist ein verteiltes System, das sowohl aus Client- als auch aus Server-Software besteht. Der Client-Prozess initiiert immer eine Verbindung mit dem Server, während der Server-Prozess immer auf Anfragen von einem beliebigen Client wartet.
Wenn sowohl der Client- als auch der Server-Prozess auf demselben Computer laufen, spricht man von einer Einzelplatzeinrichtung.
Eine andere Art von verwandter Software-Architektur ist als Peer-to-Peer bekannt, weil jeder Host oder jede Anwendungsinstanz gleichzeitig als Client und Server fungieren kann (im Gegensatz zu zentralisierten Servern des Client-Server-Modells) und weil beide gleichwertige Verantwortlichkeiten und Status haben. Peer-to-Peer-Architekturen werden oft mit dem Akronym P2P abgekürzt.
Die Client-Server-Beziehung beschreibt die Beziehung zwischen dem Client und der Art und Weise, wie er eine Dienstanforderung an den Server stellt und wie der Server diese Anforderungen annehmen, verarbeiten und die angeforderten Informationen an den Client zurücksenden kann. Die Interaktion zwischen Client und Server wird oft mit Hilfe von Sequenzdiagrammen beschrieben. Sequenzdiagramme sind in der Unified Modeling Language standardisiert.
Sowohl Client-Server- als auch P2P-Architekturen sind heute weit verbreitet.
Der Grundtyp der Client-Server-Software-Architektur verwendet nur zwei Arten von Hosts: Clients und Server. Diese Art der Architektur wird manchmal auch als zweistufig bezeichnet. Die zweischichtige Architektur bedeutet, dass der Client als eine Schicht und der Server-Prozess als die andere Schicht fungiert.
Die Client-Server-Software-Architektur ist zu einem der grundlegenden Modelle des Network Computing geworden. Viele Arten von Anwendungen sind mit dem Client-Server-Modell geschrieben worden. Standard-Netzwerkfunktionen wie E-Mail-Austausch, Web-Zugriff und Datenbankzugriff basieren auf dem Client-Server-Modell. Zum Beispiel ist ein Web-Browser ein Client-Programm auf dem Computer des Benutzers, das auf Informationen auf jedem Web-Server in der Welt zugreifen kann.
Ein auf einem Server basierendes Netzwerk.
Ein Peer-to-Peer-basiertes Netzwerk.
Merkmale der Kunden
- Initiiert immer Anfragen an Server.
- Wartet auf Antworten.
- Empfängt Antworten.
- Stellt normalerweise eine Verbindung zu einer kleinen Anzahl von Servern gleichzeitig her.
- Interagiert in der Regel direkt mit den Endbenutzern über eine beliebige Benutzeroberfläche, z. B. eine grafische Benutzeroberfläche.
Server-Eigenschaften
- Warten Sie immer auf eine Anfrage von einem der Kunden.
- Bedient die Anfragen der Kunden und antwortet dann den Kunden mit den angeforderten Daten.
- Ein Server kann mit anderen Servern kommunizieren, um eine Client-Anfrage zu bedienen.
- Wenn für die Bearbeitung einer Anfrage zusätzliche Informationen erforderlich sind (oder Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden), kann ein Server vor der Bearbeitung einer Anfrage zusätzliche Daten (Passwörter) von einem Client anfordern.
- Endbenutzer interagieren in der Regel nicht direkt mit einem Server, sondern verwenden einen Client.
Vorteile
- In den meisten Fällen ermöglicht es eine Client-Server-Architektur, die Verschlechterung der Rollen und Verantwortlichkeiten eines Computersystems auf mehrere unabhängige Computer zu verteilen, die einander nur über ein Netzwerk bekannt sind, so dass einer der Vorteile dieses Modells in der größeren Wartungsfreundlichkeit liegt. So ist es beispielsweise möglich, einen Server zu ersetzen, zu reparieren, aufzurüsten oder sogar zu verlagern, während seine Clients von dieser Änderung nicht betroffen sind. Diese Unabhängigkeit von Änderungen wird auch als Kapselung bezeichnet.
- Alle Daten werden auf den Servern gespeichert, die im Allgemeinen bessere Sicherheitskontrollen haben als die meisten Clients. Server können den Zugriff und die Ressourcen besser kontrollieren, um zu gewährleisten, dass nur die Clients mit den entsprechenden Berechtigungen auf die Daten zugreifen und sie ändern können.
- Da die Datenspeicherung zentralisiert ist, sind Aktualisierungen dieser Daten für die Administratoren viel einfacher als das, was unter einer P2P-Architektur möglich wäre. Unter einer P2P-Architektur müssen Datenaktualisierungen möglicherweise verteilt und auf jeden "Peer" im Netzwerk angewendet werden, was sowohl zeitaufwendig als auch fehleranfällig ist, da es Tausende oder sogar Millionen von Peers geben kann.
- Viele fortschrittliche Client-Server-Technologien sind bereits verfügbar, die entwickelt wurden, um Sicherheit, benutzerfreundliche Schnittstellen und Benutzerfreundlichkeit zu gewährleisten.
- Es arbeitet mit mehreren verschiedenen Kunden mit unterschiedlichen Spezifikationen.
Nachteile
- Die Blockierung des Netzwerkverkehrs ist eines der Probleme im Zusammenhang mit dem Client-Server-Modell. Wenn die Anzahl der gleichzeitigen Client-Anfragen an einen bestimmten Server zunimmt, kann der Server überlastet werden. Im Gegensatz dazu nimmt die Bandbreite eines P2P-Netzwerks tatsächlich zu, wenn mehr Knoten hinzugefügt werden, da die Gesamtbandbreite des P2P-Netzwerks grob als die Summe der Bandbreiten jedes Knotens in diesem Netzwerk berechnet werden kann.
- Vergleicht man das Client-Server-Modell mit dem Peer-to-Peer-Modell: Fällt ein Server aus, können die Anfragen der Clients nicht bedient werden, aber im Falle von P2P-Netzwerken werden die Server normalerweise auf viele Knoten verteilt. Selbst wenn ein oder mehrere Knoten ausfallen, z.B. wenn ein Knoten eine Datei nicht herunterladen konnte, sollten die verbleibenden Knoten immer noch über die Daten verfügen, die für den Abschluss des Downloads erforderlich sind.
Beispiele
- Zu den spezifischen Kundentypen gehören: Webbrowser, E-Mail-Clients und Online-Chat-Clients.
- Spezifische Arten von Servern sind: Webserver, FTP-Server, Datenbankserver, E-Mail-Server, Dateiserver, Druckserver. Die meisten Webdienste sind ebenfalls Servertypen.
Fragen und Antworten
F: Was ist eine Client-Server-Software-Architektur?
A: Die Client-Server-Software-Architektur ist ein Modell, das aus zwei Teilen besteht, nämlich Client-Systemen und Server-Systemen, die beide über ein Computernetzwerk oder auf demselben Computer kommunizieren.
F: Wie funktioniert eine Client-Server-Anwendung?
A: Eine Client-Server-Anwendung ist ein verteiltes System, das sowohl aus Client- als auch aus Serversoftware besteht. Der Client-Prozess initiiert immer eine Verbindung zum Server, während der Server-Prozess immer auf Anfragen von einem beliebigen Client wartet.
F: Was passiert, wenn sowohl der Client-Prozess als auch der Server-Prozess auf demselben Computer laufen?
A: Wenn sowohl der Client- als auch der Serverprozess auf demselben Computer ausgeführt werden, spricht man von einer Einzelplatzinstallation.
F: Welche Vorteile bietet die Verwendung einer Client-Server-Anwendung?
A: Die Verwendung einer Client-Server-Anwendung bietet eine bessere Möglichkeit, Arbeitslasten auf mehrere Computer oder Benutzer zu verteilen.
F: Wer initiiert die Verbindungen in Client-Server-Anwendungen?
A: Der Client-Prozess initiiert immer die Verbindungen in Client-Server-Anwendungen.
F: Wer wartet auf Anfragen in Client-Server-Anwendungen?
A: Der Server-Prozess wartet immer auf Anfragen in Client Server-Anwendungen.
F: Wie können mehrere Computer oder Benutzer Arbeitslasten miteinander teilen?
A: Mehrere Computer oder Benutzer können Arbeitslasten gemeinsam nutzen, indem sie ein verteiltes System wie eine Client-Server-Anwendung verwenden.
