CLIENT/SERVEUR 1

Partie 1 : Présentation du modèle 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 CLIENT E C R A N SERVEUR INTELLIGENCE Serveur = Ordinateur central qui effectue tous les traitements Client = Terminal sans puissance locale de traitement

Le modèle réseau local traditionnel CLIENT E C R A N SERVEUR INTELLIGENCE Serveur = Gère le réseau et stocke les bases de données sans les gérées. Client = Les stations effectuent tous les traitements

Le modèle Client-Serveur A N SERVEUR CLIENT INTELLIGENCE Répartition judicieuse de la puissance de traitement entre le serveur et les différentes stations interconnectées.

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. 3

Client/Serveur : définition Approche Puriste SERVEUR CLIENT REQUÊTE REPONSE Approche Pragmatique E C R A N 4

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). 5

Client-Serveur : définition Processus qui demande l'exécution d'une opération par l'envoi d'une demande. SERVEUR Processus 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. 5

Les 4 principes de base du C/S 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 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 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 11

Découpage des applications client-serveur 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 : 11

Le schéma du Gartner Group 12

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)

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. 6

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 7

Ressources indépendantes Utilisation Les ressources ne sont pas dédiées à une utilisation particulière Partage des ressources facilité 8

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 9

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 10

CLIENT/SERVEUR Partie 2 : Le MIDDLEWARE

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.

Définition MIDDLEWARE Une triple transparence : Application(s) Serveur(s) MIDDLEWARE RESEAU 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.

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 22

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. 24

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'architecture type du Middleware 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 18

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

Client serveur et modèle OSI couches 25

Le dialogue avec session Application Serveur Réseau Client Demande de connexion Requête Résultats Synchronisation Déconnexion Prise en compte de demande et création d'un contexte Fin du contexte Exécution des requêtes et gestion de la synchronisation

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) 19

Le dialogue avec session 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 sans connexion : les RPC Application Serveur Réseau Client Appel de la procédure distante Requête Prise en compte de la demande Exécution de la procédure Réponse Réception du résultat poursuite de l'exécution

Le dialogue sans connexion : les RPC 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. 20

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 27

L’offre Middleware» 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 29

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. 29

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 28

Le Standard ODBC 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 Application API : db-lib (lié au SE - db-lib pour OS2, pour Windows, etc) FAP : net-lib (lié au SE et au réseau) Réseau API : ODBC DataBase Driver

Le Standard ODBC 28

Partie 3 : La Répartition des Bases de données CLIENT/SERVEUR Partie 3 : La Répartition des Bases de données

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 Répartie Application qui accède aux informations distribuées par les interfaces du SGBD Réparti. Serveur de SGBD Répartie SGBD 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) 31

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 données locale 1 locale 2 locale 3

Conception des BdD Réparties Conception ascendante Dans 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) Base de données Globale Base de données locale 1 locale 2 locale 3

Conception des BdD Réparties 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 Horizontale Découpage 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 Lignes de la région 1 Autres régions

Conception des BdD Réparties Fragmentation Verticale Découpage 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 ) Commercial Production

Conception des BdD Réparties 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 sites Les fragments apparaissent plusieurs fois. Placés (répartis) sur les sites Les fragments n'apparaissent que sur un seul site. (*) Rappel : Le fragment peut correspondre à une table.

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 Transactions Client Coordinateur Serveur 1 Serveur 2 PREPARE OK COMMIT ACK Validation en deux étapes avec succès

La Gestion des Transactions Client Coordinateur Serveur 1 Serveur 2 PREPARE OK KO ABORT ACK Validation en deux étapes avec panne totale d'un participant

La Gestion des Transactions 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 Client Coordinateur Serveur 1 Serveur 2 PREPARE OK COMMIT ACK STATUS Validation en deux étapes avec panne partielle d'un participant

La Gestion des Transactions 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 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 SYNCHRONE Toute transaction entraîne la mise à jour en temps réel de toutes les copies de la base. Avantage : convergence immédiate Inconvénient : 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 Mise à jour en fin de journée par exemple Dépôts & Retraits Agence Agence Agence 38

Les Base de données Dupliquées 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 Siège Social Agence Cours des devises Copie PRIMAIRE Copies SECONDAIRES 36

Les Base de données Dupliquées Exemple de mise à jour symétrique asynchrone Chaque département met régulièrement à jour les données des autres départements. Commercial Financier Stocks Copie Maître Temps différé 41

Les Base de données Dupliquées Exemple de mise à jour symétrique synchrone Chaque site modifie la donnée PRIX puis diffuse immédiatement la modification. Produit Copie Maître Modification du PRIX Temps réel 41