Arquitectura cliente/servidor

La arquitectura cliente-servidor es un modelo de diseño de software en el que las tareas se reparten entre los proveedores de recursos o servicios, llamados servidores, y los demandantes, llamados clientes. Un cliente realiza peticiones a otro programa, el servidor, quien le da respuesta. Esta idea también se puede aplicar a programas que se ejecutan sobre una sola computadora, aunque es más ventajosa en un sistema operativo multiusuario distribuido a través de una red de computadoras.

Algunos ejemplos de aplicaciones que usen el modelo cliente-servidor son el Correo electrónico, un Servidor de impresión y la World Wide Web.

En esta arquitectura la capacidad de proceso está repartida entre los clientes y los servidores, aunque son más importantes las ventajas de tipo organizativo debidas a la centralización de la gestión de la información y la separación de responsabilidades, lo que facilita y clarifica el diseño del sistema.

La separación entre cliente y servidor es una separación de tipo lógico, donde el servidor no se ejecuta necesariamente sobre una sola máquina ni es necesariamente un solo programa. Los tipos específicos de servidores incluyen los servidores web, los servidores de archivo, los servidores del correo, etc. Mientras que sus propósitos varían de unos servicios a otros, la arquitectura básica seguirá siendo la misma.

Una disposición muy común son los sistemas multicapa en los que el servidor se descompone en diferentes programas que pueden ser ejecutados por diferentes computadoras aumentando así el grado de distribución del sistema.

La red cliente-servidor es una red de comunicaciones en la cual los clientes están conectados a un servidor, en el que se centralizan los diversos recursos y aplicaciones con que se cuenta; y que los pone a disposición de los clientes cada vez que estos son solicitados.Esto significa que todas las gestiones que se realizan se concentran en el servidor, de manera que en él se disponen los requerimientos provenientes de los clientes que tienen prioridad, los archivos que son de uso público y los que son de uso restringido, los archivos que son de sólo lectura y los que, por el contrario, pueden ser modificados, etc. Este tipo de red puede utilizarse conjuntamente en caso de que se esté utilizando en una red mixta.

En la arquitectura C/S el remitente de una solicitud es conocido como cliente. Sus características son:

Al receptor de la solicitud enviada por el cliente se le conoce como servidor. Sus características son:

En la arquitectura C/S las características generales son:

Los servidores pueden ser apátridas o stateful. Un servidor apátrida no guarda ninguna información entre las peticiones. Un servidor stateful puede recordar la información entre las peticiones. El alcance de esta información puede ser global o sesión-específico. Un servidor de HTTP para las páginas estáticas HTML es un ejemplo de un servidor apátrida, mientras que Apache Tomcat es un ejemplo de servidor stateful.

La interacción entre el cliente y el servidor se describe a menudo usando diagramas de secuencia. Los diagramas de secuencia se estandarizan en el UML. Es importante que los clientes no interactúen entre sí ni que lo hagan clientes de capas bajas hacia otros de capas más altas, por eso todo tiene que pasar por el servidor.

Otro tipo de arquitectura de red se conoce como arquitectura de par-a-par porque cada nodo o caso del programa es un “cliente” y un “servidor” y cada uno tiene responsabilidades equivalentes. Ambas arquitecturas están en uso amplio.

Las redes de pares, también conocidas como redes par-a-par o peer-to-peer (abreviado con las siglas P2P) son otro tipo de arquitectura de red.

Si bien la clásica arquitectura C/S requiere uno de los puntos terminales de comunicación para actuar como un servidor, que puede ser algo más difícil de aplicar, la arquitectura Cliente-Cola-Cliente habilita a todos los nodos para actuar como clientes simples, mientras que el servidor actúa como una cola que va capturando las peticiones de los clientes (un proceso que debe pasar sus peticiones a otro, lo hace a través de una cola, por ejemplo, una consulta a una base de datos, entonces, el segundo proceso conecta con la base de datos, elabora la petición, la pasa a la base de datos, etc.). Esta arquitectura permite simplificar en gran medida la implementación de software. La arquitectura P2P originalmente se basó en el concepto "Cliente-Cola-Cliente".

La arquitectura cliente/servidor genérica tiene dos tipos de nodos en la red: clientes y servidores. Consecuentemente, estas arquitecturas genéricas se refieren a veces como arquitecturas de dos niveles o dos capas.

Algunas redes disponen de tres tipos de nodos:

Esta configuración se llama una arquitectura de tres-capas.

Los métodos de dirección en ambientes del servidor de cliente se pueden describir como sigue:

La mayoría de los servicios de Internet son del tipo cliente-servidor. La acción de visitar un sitio web requiere una arquitectura cliente-servidor, ya que el servidor web sirve las páginas web al navegador (al cliente). La computadora y el navegador web del usuario serían considerados un cliente; y las computadoras, las bases de datos, y los usos que componen Wikipedia serían considerados el servidor. Cuando el navegador web del usuario solicita un artículo particular de Wikipedia, el servidor de Wikipedia recopila toda la información a mostrar en la base de datos de Wikipedia, la articula en una página web, y la envía de nuevo al navegador web del cliente.

Otro ejemplo podría ser el funcionamiento de un juego en línea. Si existen dos servidores de juego, cuando un usuario lo descarga y lo instala en su computadora pasa a ser un cliente. Si tres personas juegan en un solo computador existirían dos servidores, un cliente y tres usuarios. Si cada usuario instala el juego en su propio ordenador existirían dos servidores, tres clientes y tres usuarios.

Para que un proceso se realice de la mejor manera, es preferible utilizar terminales distintos realizando la misma tarea, a centralizar los recursos y que con más hardware/software se realice la misma tarea. Con la ejecución de múltiples servidores el procesamiento es más rápido, el tiempo de respuesta es descentralizado y se incrementa la confiabilidad.

El mismo proceso se ejecuta simultáneamente (sistemas redundantes).

Si se requiere de cierta información ya existente, por qué crearla de nuevo, simplemente interactúa y aprovecha la información ya creada.

En esta aproximación, y con el objetivo de definir y delimitar el modelo de referencia de una arquitectura Cliente/Servidor, se identifican cinco componentes que permitan articular dicha arquitectura, considerando que toda aplicación de un sistema de información está caracterizada por lo siguiente:

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