Arquitectura Cliente-Servidor (Ensayo)

Diego Vertiz Alexis
5IM7

Arquitectura Cliente-Servidor

Introducción

En el mundo de las comunicaciones entre computadoras se rigen básicamente por lo que se llama modelo Cliente-Servidor, éste es un modelo que intenta proveer usabilidad, flexibilidad, interoperabilidad y escalabilidad en las comunicaciones. El término Cliente/Servidor fue usado por primera vez en 1980 para referirse a PC’s en red.
Su funcionamiento es sencillo y para comenzar hay términos que se deben saber, los cuales son cliente y servidor:
-Cliente: rol que desempeña un equipo demandando servicios de los servidores, pero también puede realizar procesamiento local, tales como desplegar páginas web, mostrar ventanas y generar correo electrónico.
-Servidor: rol que desempeña un equipo ofreciendo un conjunto de servicios a los clientes, tales como manejo de archivos, impresión, páginas web, direccionamiento de correo electrónico, actualización de bases de datos y control de acceso.
El funcionamiento consta en que se tiene una máquina cliente, que requiere un servicio de una máquina servidor, y éste realiza la función para la que está programado (nótese que no tienen que tratarse de máquinas diferentes; es decir, una computadora por sí sola puede ser ambos cliente y servidor dependiendo del software de configuración).

Desarrollo

La estructura cliente - servidor es una arquitectura de computación en la que se consigue un procesamiento cooperativo de la información por medio de un conjunto de procesadores, de tal forma que uno o varios clientes, distribuidos geográficamente o no, solicitan servicios de computación a uno o más servidores.
De esta forma, y gracias a esta arquitectura, la totalidad de los procesadores, clientes y servidores, trabajan de forma cooperativa para realizar un determinado tratamiento de la información.
Atendiendo a esta visión descentralizada, la arquitectura cliente - servidor consiste en una arquitectura distribuida de computación, en la que las tareas de cómputo se reparten entre distintos procesadores, obteniendo los usuarios finales el resultado final de forma transparente, con independencia del número de equipos (servidores) que han intervenido en el tratamiento. Se puede decir por tanto que la arquitectura cliente - servidor es un tipo de arquitectura distribuida, posiblemente la más extendida.
La arquitectura tiene varias características, las cuales son:
-Combinación de un cliente que interactúa con el usuario, y un servidor que interactúa con los recursos a compartir. El proceso del cliente proporciona la interfaz entre el usuario y el resto del sistema. El proceso del servidor actúa como un motor de software que maneja recursos compartidos tales como bases de datos, impresoras, Módem, etc.
-Las tareas del cliente y del servidor tienen diferentes requerimientos en cuanto a recursos de cómputo como velocidad del procesador, memoria, velocidad y capacidades del disco e input-output devices.
-Se establece una relación entre procesos distintos, los cuales pueden ser ejecutados en la misma máquina o en máquinas diferentes distribuidas a lo largo de la red.
-Existe una clara distinción de funciones basadas en el concepto de”servicio”, que se establece entre clientes y servidores.
-La relación establecida puede ser de muchos a uno, en la que un servidor puede dar servicio a muchos clientes, regulando su acceso a los recursos compartidos.
-Los clientes corresponden a procesos activos en cuanto a que son estos los que hacen peticiones de servicios. Estos últimos tienen un carácter pasivo, ya que esperan peticiones de los clientes.
-No existe otra relación entre clientes y servidores que no sea la que se establece a través del intercambio de mensajes entre ambos. El mensaje es el mecanismo para la petición y entrega de solicitudes de servicios.
-El ambiente es heterogéneo. La plataforma de hardware y el sistema operativo del cliente y del servidor no son siempre los mismos. Precisamente una de las principales ventajas de esta arquitectura es la posibilidad de conectar clientes y servidores independientemente de sus plataformas.
-El concepto de escalabilidad tanto horizontal como vertical es aplicable a cualquier sistema Cliente-Servidor. La escalabilidad horizontal permite agregar más estaciones de trabajo activas sin afectar significativamente el rendimiento. La escalabilidad vertical permite mejorar las características del servidor o agregar múltiples servidores.

El modelo cliente servidos suele tener tres capas, esta estructura se caracteriza por elaborar la aplicación en base a dos capas principales de software, más la capa correspondiente al servidor de base de datos. Al igual que en la arquitectura dos capas, y según las decisiones de diseño que se tomen, se puede balancear la carga de trabajo entre el proceso cliente y el nuevo proceso correspondiente al servidor de aplicación. En este esquema el cliente envía mensajes directamente al servidor de aplicación el cual debe administrar y responder todas las solicitudes. Es el servidor, dependiendo del tipo de solicitud, quien accede y se conecta con la base de datos, cumple con las siguientes funciones:
-Reduce el tráfico de información en la red por lo que mejora el rendimiento de los sistemas (especialmente respecto a la estructura en dos planos).
-Brinda una mayor flexibilidad de desarrollo y de elección de plataformas sobre la cual montar las aplicaciones. Provee escalabilidad horizontal y vertical.
-Se mantiene la independencia entre el código de la aplicación (reglas y conocimiento del negocio) y los datos, mejorando la portabilidad de las aplicaciones.
-Los lenguajes sobre los cuales se desarrollan las aplicaciones son estándares lo que hace más exportables las aplicaciones entre plataformas.
-Dado que mejora el rendimiento al optimizar el flujo de información entre componentes, permite construir sistemas críticos de alta fiabilidad.
-El mismo hecho de localizar las reglas del negocio en su propio ambiente, en vez de distribuirlos en la capa de interfaz de usuario, permite reducir el impacto de hacer mantenimiento, cambios urgentes de última hora o mejoras al sistema.
-Disminuye el número de usuarios (licencias) conectados a la base de datos.

Ademas del cliente y el servidor existe el middleware, que es la parte del software del sistema que se encarga del transporte de los mensajes entre el cliente y el servidor, por lo que se ejecuta en ambos lados de la estructura.
El middleware permite independizar a los clientes y a los servidores, sobre todo, gracias a los sistemas abiertos, que eliminan la necesidad de supeditarse a tecnologías propietarias.
Por lo tanto, el middleware facilita el desarrollo de aplicaciones, porque resuelve la parte del transporte de mensajes y facilita la interconexión de sistemas heterogéneos sin utilizar tecnologías propietarias.
Además, ofrece más control sobre el negocio, debido a que permite obtener información desde diferentes orígenes (uniendo tecnologías y arquitecturas distintas) y ofrecerla de manera conjunta.
Podemos estructurar el middleware en tres niveles:
El protocolo de transporte, que será común para otras aplicaciones del sistema.
El sistema operativo de red
El protocolo del servicio, que será específico del tipo de sistema cliente/servidor que estemos considerando.

Funciona de la siguiente manera:
Lo primero que debe ocurrir es que se inicie el servidor. Esto ocurrirá durante el arranque del sistema operativo o con la intervención posterior del administrador del sistema. Cuando termine de iniciarse, esperará de forma pasiva las solicitudes de los clientes.
En algún momento, uno de los clientes conectados al sistema realizará una solicitud al servidor.
El servidor recibe la solicitud del cliente, realiza cualquier verificación necesaria y, si todo es correcto, la procesa.
Cuando el servidor disponga del resultado solicitado, lo envía al cliente.
Finalmente, el cliente recibe el resultado que solicitó. A continuación realiza las comprobaciones oportunas (si son necesarias) y, si era ese el objetivo final, se lo muestra al usuario.

Conclusión

La arquitectura cliente-servidor es de vital importancia para cualquier cosa relacionada a la informática, ya que facilita la integración entre sistemas diferentes y comparte información, permitiendo por ejemplo que las máquinas ya existentes puedan ser utilizadas pero utilizando interfaces más amigables el usuario. De esta manera, se puede integrar computadoras con sistemas medianos y grandes, sin necesidad de que todos tengan que utilizar el mismo sistema operativo y de que cada usuario tiene la libertad de obtener la información que requiera en un momento dado proveniente de una o varias fuentes locales o distantes y de procesarla como le convenga.
Además contribuye al favorecer el uso de interfaces gráficas interactivas, los sistemas construidos bajo este esquema tienen una mayor y más intuitiva con el usuario. En el uso de interfaces gráficas para el usuario, presenta la ventaja, con respecto a uno centralizado, de que no siempre es necesario transmitir información gráfica por la red pues esta puede residir en el cliente, lo cual permite aprovechar mejor el ancho de banda de la red.
La estructura inherentemente modular facilita además la integración de nuevas tecnologías y el crecimiento de la infraestructura computacional, favoreciendo así la escalabilidad de las soluciones.
Contribuye además a proporcionar a los diferentes departamentos de una organización, soluciones locales, pero permitiendo la integración de la información.
Sin embargo también posee diferentes desventajas ya que el mantenimiento de los sistemas es más difícil pues implica la interacción de diferentes partes de hardware y de software, distribuidas por distintos proveedores, lo cual dificulta el diagnóstico de fallas.
Otra desventaja es que cuenta con muy escasas herramientas para la administración y ajuste del desempeño de los sistemas. Es importante que los clientes y los servidores utilicen el mismo mecanismo (por ejemplo sockets o RPC), lo cual implica que se deben tener mecanismos generales que existan en diferentes plataformas. Hay que tener estrategias para el manejo de errores y para mantener la consistencia de los datos. El desempeño (performance), problemas de este estilo pueden presentarse por congestión en la red, dificultad de tráfico de datos, etc.

Fuentes

P. Ruiz. (2013). Arquitectura cliente/servidor. 2017, de SomeBooks Sitio web: http://somebooks.es/arquitectura-clienteservidor/
E.V.A., UCI. Coferencia#5 Modelo Cliente-Servidor. Teleinformática II.
Tanenbaum, A.: Sistemas Distribuidos.
Desconocido. (2016) Arquitectura cliente servidor. 2016. Sitio web: https://oposicionestic.blogspot.mx/2011/06/arquitectura-cliente-servidor.html