IP - сети с поддержкой базового набора услуг по передаче данных с единой политикой нумерации и маршрутизации, работающим сервисом имен DNS

1. IP - сети с поддержкой базового набора услуг по передаче данных с единой политикой нумерации и маршрутизации, работающим сервисом имен DNS.

2. Выделенного информационного сервера - WWW-сервера, обеспечивающего предоставление гипертекстовых документов через IP - сеть в ответ на запросы WWW – клиентов (см. рис. 1).

Передаваемые гипертекстовые документы оформляются в стандарте HTML - языке описания гипертекстовых документов. Эти документы могут либо храниться в статическом виде (совокупность файлов на диске), либо динамически компоноваться в зависимости от параметров запроса специальным программным обеспечением. Для динамической компоновки HTML-документов, WWW-сервер использует специальным образом оформленные программы- CGI- или Java-программы.

В состав специфики конкретной БД входят как технологические основы, такие как тип СУБД, вид интерфейсов, связи между таблицами, ограничения целостности, так и организационные решения, связанные с поддержкой актуальности баз данных и обеспечением доступа к ней (3).

При обеспечении WWW-доступа к существующим БД, возможен ряд путей - комплексов технологических и организационных решений. Практика использования WWW-технологии для доступа к существующим БД предоставляет широкий спектр технологических решений, по-разному связанных между собой - перекрывающих, взаимодействующих и т.д. Выбор конкретных решений при обеспечении доступа зависит от специфики конкретной СУБД и от ряда других факторов, как то: наличие специалистов, способных с минимальными издержками освоить определенную ветвь технологических решений, существование других БД, WWW-доступ к которым должен осуществляться с минимальными дополнительными затратами и т.д.

WWW - доступ к существующим базам данных может осуществляться по одному из трех основных сценариев. Ниже дается их краткое описание и основные характеристики.

1.1.1. Однократное или периодическое преобразование содержимого БД в статические документы

В этом варианте содержимое БД просматривает специальная программа, создающая множество файлов - связных HTML-документов (см.рис.2). Полученные файлы могут быть перенесены на один или несколько WWW-серверов. Доступ к ним будет осуществляться как к статическим гипертекстовым документам сервера.

Этот вариант характеризуется минимальными начальными расходами. Он эффективен на небольших массивах данных простой структуры и редким обновлением, а также при пониженных требованиях к актуальности данных, предоставляемых через WWW. Кроме этого, очевидно полное отсутствие механизма поиска, хотя возможно развитое индексирование.

В качестве преобразователя может выступать программный комплекс, автоматически или полуавтоматически генерирующий статические документы. Программа-преобразователь может являться самостоятельно разработанной программой либо быть интегрированным средством класса генераторов отчетов.

1.1.2. Динамическое создание гипертекстовых документов на основе содержимого БД

В этом варианте доступ к БД осуществляется специальной CGI-программой, запускаемой WWW-сервером в ответ на запрос WWW - клиента. Эта программа, обрабатывая запрос, просматривает содержимое БД и создает выходной HTML-документ, возвращаемый клиенту. (см. рис. 3)

Это решение эффективно для больших баз данных со сложной структурой и при необходимости поддержки операций поиска. Показаниями также являются частое обновление и невозможность синхронизации преобразования БД в статические документы с обновлением содержимого. В этом варианте, возможно, осуществлять изменение БД из WWW-интерфейсов.

К недостаткам этого метода можно отнести большое время обработки запросов, необходимость постоянного доступа к основной базе данных, дополнительную загрузку средств поддержки БД, связанную с обработкой запросов от WWW - сервера.

Для реализации такой технологии необходимо использовать взаимодействие WWW-сервера с запускаемыми программами CGI - Common Gateway Interface. Выбор программных средств достаточно широк - языки программирования, интегрированные средства типа генераторов отчетов. Для СУБД с внутренними языками программирования существуют варианты использования этого языка для генерации документов.

1.1.3. Создание информационного хранилища на основе высокопроизводительной СУБД с языком запросов SQL. Периодическая загрузка данных в хранилище из основных СУБД

В этом варианте предлагается использование технологии, получившей название "информационного хранилища" (ИХ). Для обработки разнообразных запросов, в том числе и от WWW-сервера, используется промежуточная БД высокой производительности. Информационное наполнение промежуточной БД осуществляется специализированным программным обеспечением на основе содержимого основных баз данных.

Этап 1 - перегрузка данных;

Этап 2 - обработка запросов.

Данный вариант свободен ото всех недостатков предыдущей схемы. Более того, после установления синхронизации данных информационного хранилища с основными БД возможен перенос пользовательских интерфейсов на информационное хранилище, что существенно повысит надежность и производительность, позволит организовать распределенные рабочие места.

Несмотря на кажущуюся громоздкость такой схемы, для задач обеспечения WWW-доступа к содержимому нескольких баз данных накладные расходы существенно уменьшаются.

Основой повышения производительности обработки WWW-запросов и резкого увеличения скорости разработки WWW-интерфейсов является использование внутренних языков СУБД информационного хранилища для создания гипертекстовых документов.

Для загрузки содержимого основной БД в информационное хранилище могут использоваться все перечисленные решения (языки программирования, интегрированные средства), а также специализированные средства перегрузки, поставляемые с SQL-сервером и продукты поддержки информационных хранилищ.

1.2. Обзор технологий 1.2.1. WWW - сервер NCSA HTTPD

Как было сказано ранее, одним из ключевых элементов технологии WWW является WWW-сервер. Стандартом де-факто для Unix-систем стало программное обеспечение (ПО) WWW-сервера Национального Центра по Суперкомпьютерным Приложениям (NCSA) Иллинойского Университета. Все вновь создаваемые продукты поддерживают полную совместимость с ПО NCSA по режимам работы и форматом данных. Сервер NCSA является постоянно совершенствуемым продуктом, отражающим последние веяния WWW-технологии. Созданная относительно недавно "Apache Group" разрабатывает свое программное обеспечение WWW - сервера на базе продукта NCSA HTTPD. Описание WWW-сервера Apache в следующем пункте.

1.2.2 WWW - сервер Apache c поддержкой Java Servlet

Самый распространенный Web-сервер в мире - это Apache . По данным компании Netcraft (15) общее число Web-узлов, работающих под его управлением, к концу 1998 г. достигло 2 млн. (55% общего числа узлов) и постоянно растет. Для сравнения: на долю серверов Microsoft приходится 25%, Netscape -7%. Будучи бесплатной открытой программой, предназначенной для бесплатных же Unix-систем (FreeBSD, Linux и др.), Apache по функциональным возможностям и надежности не уступает коммерческим серверам, а широкие возможности конфигурирования позволяют настроить его для работы практически с любой конкретной системой. Существуют локализации сервера для различных языков, в том числе и для русского.

Исторически сложилось так, что русские тексты в Internet могут быть представлены в разных кодировках, из которых наиболее распространены koi8-r (или просто koi8) и Windows-1251: с первой работает большинство серверов и рабочих станций под управлением Unix, вторая является стандартной для всех версий Windows. Поскольку кодировка Windows-1251, естественно, применяется на подавляющем большинстве клиентских машин, доля тех, кто путешествует по русской части WWW, используя koi8, не превышает сейчас 5%. Однако в этой кодировке хранятся документы на многих Unix-серверах, в ней чаще всего передаются почтовые сообщения и практически всегда - письма в телеконференции, с ней же работают многие русскоязычные каналы IRC (кстати, аббревиатура КОИ расшифровывается как "код обмена информацией"). Чтобы решить проблемы, возникающие при несовпадении кодировок текста на сервере и клиентской машине, и был создан русский модуль Apache -RUS для Web-сервера Apache .

Для тех, кто имеет дело с различными компьютерными платформами и стремится к универсализму, выбор Apache HTTP-сервера является, пожалуй, самым подходящим. Разве плохо, когда написанные модули могут работать и на ПК и на многопроцессорных высокопроизводительных системах, причем инсталляция и компоновка рабочих программ, как правило, не требуется, дело сводится к простому копированию. Можно, не выходя из офиса, перемещать рабочие программы в специальные каталоги Web-сервера, находящегося за тридевять земель, и они мгновенно могут быть востребованы десятками пользователей, которым нет необходимости загружать их на свои компьютеры. До недавнего времени все Web-серверы могли вызывать на выполнение только три типа процессов: CGI, ISAPI или NSAPI, причем два последних чаще всего были реализованы на Wintel-платформе. Так, с появлением Delphi-3 многие стали предлагать свои разработки в виде Web-модулей, но аппетиты пользователей умерялись разработчиками, которые могли предложить только вариант Web, работающий под Windows-95/NT, и для связи с СУБД на больших машинах приходилось применять некое подобие Gateway-ODBC. Такой вариант не всегда оказывался эффективным, тем более что протокол HTTP при каждом новом запросе требовал перезагрузки модуля Применение сервлетов в связке с СУБД решает эту проблему. Для Apache существует специальный программный компонент JServ, который также как и сам сервер в исходных кодах распространяется совершенно бесплатно. При запуске Apache автоматически стартует Java-обработчик, которому и будут передаваться на исполнение все запросы, связанные с запуском Java-программ. Наоборот, весь вывод из Java переадресуется непосредственно в Web, который аккуратным образом передает его, запросившему браузеру. Скорость выполнения Java-приложений зависит от производительности компьютера, на котором сконфигурирован Web-сервер Apache. Если это, к примеру, UltraSparc-3000 c Java-виртуальной машиной HotSpot, то скорость может быть очень большой, в десятки, а то и в сотни раз быстрее, чем на обычной NT-машине. Apache, в отличие от браузеров не имеет собственной виртуальной машины Java, а настраивается на ту, которая сгенерирована для данной платформы. Такой подход чрезвычайно гибок, ибо позволяет постоянно обновлять Java-среду, наращивать библиотеку классов и ничего не изменять в настройках Apache. Впрочем, и в самих конфигурационных файлах Apache для программистов имеется масса полезных вещей, они свободно корректируются, открыты для добавлений и предоставляют гораздо больше простора для маневра по сравнению с жестко запрограммированными системами для администрирования Web-узлов, такими как Fastrack, или Java Web Server. Для того чтобы использовать Apache во взаимодействии с Java, необходимо инсталлировать продукт Jserv, содержащий необходимые библиотеки Java-классов, затем изменить конфигурационный файл Apache Configuration, добавив в него строку:

Module jserv_module mod_jserv.o -для Unix-система.

Более подробно описание подключения Jserv`а рассмотрено в практической части.

1.2.3. SQL - сервер фирмы Oracle

При реализации сценария 3 встает вопрос о выборе качественной платформы для создания информационного хранилища. Реляционная система управления базами данных фирмы Oracle является лидером на рынке СУБД. По производительности, надежности хранения данных, развитию семейства интерфейсов, объему серверных платформ продукты Oracle возглавляют многочисленные рейтинги. Гибкость использования, развитые средства управления доступом и распределенная архитектура делают сервер Oracle чрезвычайно привлекательным для технологии информационных хранилищ, а возможность работы на свободно - распространяемых Unix-платформах расширяет его возможности в некоммерческой среде.

Существенным ограничением использование Oracle в сфере науки и образования является достаточно высокая цена и низкое бюджетное финансирование. Однако с 1996 года фирма Oracle объявила о специальной программе для российских университетов, что позволяет за относительно небольшие деньги приобрести любой набор продуктов Oracle.

1.2.4. Язык программирования Perl

Язык Perl был создан для повышения эффективности обработки текстовых документов. Он ориентирован на обработку строк. В настоящее время язык получил большое распространение как инструмент создания исполняемых модулей WWW-сервера. Существующие пакеты расширения обеспечивают доступ к SQL-серверам непосредственно из Perl-программы. Это позволяет использовать его для решения всех задач, возникающих при обеспечении WWW-доступа к базам данных. Perl эффективен также при обработке произвольных структур данных: существующих отчетов, списков, карточек в электронном виде().

1.2.5. Язык программирования Java

Java – это простой, объектно-ориентированный, распределенный, интерпретирующий, живучий, безопасный, архитектурно-нейтральный, переносимый, высокопроизводительный, многопоточный и производимый язык.

Компилятор Java читает исходные файлы и превращает их в байт-код (byte-code). Байт-код представляет собой промежуточную стадию между исходным кодом и машинным кодом, как можно более близкую к машинному коду. Но близкую не настолько, чтобы стать платформо-зависимой. Если точнее, то байт-код является машинным кодом, но не для какой-нибудь физически существующей машины, а для Java Virtual Machine – мифической машины, чье поведение в точности определено Sun Microsystems. Спецификации Java Virtual Machine (JVM) описывают поведение, ожидаемое от любой физической машины, которая выполняет любой заданный байт-код. Подчинение спецификациям JVM – вот что обеспечивает переносимость программ Java.

1.2.6 Java servlets.

Сервлеты - это высокопроизводительные платформо-независимые server-side-пpиложения, написанные на Java и составляющие реальную конкуренцию таким технологиям, как CGI, PHP3, Perl, и уж конечно ASP.

К преимуществам сервлетов можно отнести:

Исключительно высокая скорость работы.

Быстpодействие сервлетов объясняется тем, что они, во-пеpвых, пpедставляют собою уже скомпилиpованный и оптимизиpованный код (а в случае с JIT-ом - ещё и пpеобpазованный в машинный) и, во-втоpых, выполняются в единожды загpуженной и инициализиpованной Java-машине.

Таким образом, экономятся ресурсы на запуск обработчика/паpсеpа скpипта, необходимые, например, для Perl или PHP3 (в некоторых ОС, в частности, в OS/2 - это очень серьезная экономия), и ресурсы (как память, так и время), затрачиваемые на непосредственно предкомпиляцию (интерпретацию) кода (что необходимо для тех же Perl, PHP, REXX).

Реально обе этих проблемы сразу не решаются, практически, нигде. Hаибольший эффект даёт, пожалуй, внедрение транслятора скpиптового языка непосредственно в веб-сеpвеp, например, пресловутые .asp-скpипты в серверах от Microsoft, или модули mod_perl или mod_php для apache. (Последний вариант - PHP3, внедренный в апач - является, наверное, самым производительным из всего вышеперечисленного).

Переносимость. В данном случае принцип "write once run everywhere" действует безотказно. Сервлеты, написанные в соответствии со спецификацией от Sun и не использующие какие-то особенности конкретного веб-сервера, работают безо всякой переделки или перекомпиляции под любыми, порой весьма далёкими друг от друга платформами, будь то Solaris, FreeBSD или OS/2. В связи с этим разработчик может совершенно свободно выбирать, в какой системе ему удобнее работать - он ни коим образом не привязан ни к серверу, ни к будущей целевой платформе.

Удобство кодирования и инструментарий разработчика. Не знаю, как другим, а мне Java как язык программирования нравится неизмеримо больше, чем тот же Perl или чрезвычайно быстрый, но, несколько убогий PHP3. Более того, даже некоторые мелочи в C++ начинают раздражать после долгой практики кодирования на Java. (Должен заметить, что я ничего не имею против перечисленных выше языков, отношусь к ним с должным уважением и использую их в своей работе.)

Кроме того, на рынке присутствует немалое количество мощнейших инструментов для разработчиков приложений на Java. Например, тот же VisualAge for Java 2.0 содержит средства визуального создания сервлетов - по сути, этакий WYSIWYG-pедактоp веб-страниц, создающий вместо HTML-документов сеpвлеты, генеpиpующие эти документы на лету.

Работа с базами данных. Работа с реляционными СУБД из Java унифицирована (для этого существует специальный пакет java.sql), удобна и отвязана от специфичных для конкретной СУБД тонкостей. Всё, что Вам нужно - это найти для своей СУБД JDBC-дpайвеpы (а они сейчас существуют практически для всех совpеменных баз данных, зачастую даже по нескольку pазновидностей), и далее можно пользоваться совеpшенно стандаpтными механизмами.

А при переходе на другую СУБД, например, c MySQL на Oracle, достаточно будет просто добавить в CLASSPATH новый драйвер и поменять URL для подключения к другой базе. Ни одного изменения в коде

Перспективность, современность технологий.

Конечно, есть у этой технологии и недостатки. Как технические: например, высокие требования к системным ресурсам - в основном, к памяти (под OS/2, например, запущенная Java-машина занимает 15-20 мегабайт оперативной памяти) или необходимсть в качественной устойчивой реализации Java для выбранной платформы, так и иного плана: такие как отсутствие должной квалификации как у разработчиков, так и, зачастую, у тех, кто принимает решения, их устоявшиеся предубеждения и многое другое...

Технология pаботы сеpвлет-сеpвеpа.

Итак, как же работают сервлеты. Рассмотрим это на примере модуля JServ к веб-серверу apache.

В момент старта сервера вместе с ним стартует и ява-машина с так называемым servlet-wrapper'ом или средой, в которой в дальнейшем и предстоит исполняться сервлетам. Строго говоря, JServ - это и есть та самая среда. Он целиком написан на Java и занимается непосредственно загрузкой и исполнением сервлетов, следуя спецификации Sun, а также обменом данными с собственно веб-сервером. В последнем для этого должен присутствовать специальный модуль mod_jserv (его необходимо добавить при компиляции и сборке apache, или подключить в виде внешнего модуля).

При получении запроса на документ, приходящийся на специально оговоренный URL или каталог (обычно это что-нибудь вроде /servlets/), apache с помощью модуля mod_jserv передает этот запрос JServ'у, который определяет, какой сервлет должен этот запрос обработать, загружает этот сервлет (если он ещё не был загружен) и затем возвращает веб-серверу тот текст или поток данных, который был сформирован в результате работы сервлета.

Изначально сервер "пуст" - при его старте сервлеты обычно не загружаются (хотя есть возможность принудительно инициализировать нужные сервлеты при старте сервера). При появлении запроса нужный сервлет ищется в списке уже загруженных и, при необходимости, стартуется и инициализируется. После этого он остается постоянно загруженным в Java-машине (и предкомпилированным, если Java-машина содержит JIT) и при последующих запросах просто вызывается соответствующий его метод для их обработки. Преимущества такой идеологии очевидны. Функционально это аналогично вызову простой подпрограммы внутри обычного сервера и проиходит очень быстро и эффективно. Кроме того, заметный выигрыш дают такие вещи, как единожды проведенная инициализация, возможность хранения глобальных данных или поддержка множественных клиентских сессий, ведущаяся самим сеpвеpом (а не сеpвлетами, pазpаботчики котоpых в значительной степени избавлены от изобpетания велосипедов). Например, можно установить одно единственное соединение с базой данных, и пользоваться им при обработке запросов - немалая экономия, учитывая то, что из тех же скриптов на perl или php приходится каждый раз создавать новое соединение, восстанавливать параметры сессии и т.п.

Конечно же, существует возможность принудительной выгрузки отдельных сервлетов из памяти в случае необходимости, а также возможность автоматического распознавания изменения сервлетов и их перезагрузки. Иными словами, при обновлении того или иного сервлета нет необходимости перезагружать весь веб-сервер или JServ, достаточно просто положить новую версию на место старой, и она будет автоматически загружена в память при следующем запросе (естественно, при этом будет сначала произведено корректное завершение работы старой версии, путём вызова специального метода, а затем загрузка и инициализация новой).

1.2.7. Пакет Web - Oracle - Web

Пакет WOW является свободно-распространяемым программным средством, предназначенным для создания интерактивных WWW-интерфейсов с СУБД Oracle. Пакет WOW был первым и наиболее простым средством, выпущенным фирмой Oracle. В настоящее время существует набор продуктов, развивающих функциональность WOW'а - Oracle Web Server версий 1, 2, Oracle Web Arcitecture.

Все перечисленные продукты позволяют использовать процедурное расширение языка SQL - PL/SQL, разработанное фирмой Oracle для динамического создания гипертекстовых документов. Высокая скорость разработки достигается за счет резкого упрощения доступа к БД - программы на PL/SQL исполняются самим сервером Oracle. Предлагаемый пакет WOW был переработан в Новосибирском областном центре НИТ с целью поддержки нескольких русскоязычных кодировок.

Основной областью использования WOW является обработка запросов от WWW-сервера к SQL-серверу Oracle в среде Unix. В предложенных сценариях пакет WOW позволит организовать эффективный WWW доступ к информационному хранилищу, построенному на базе сервера баз данных Oracle (сценарий 3).

1.2.8. Пакет Cold Fusion фирмы Allaire Corp

Пакет предназначен для использования под ОС Windows и позволяет обращаться к различным базам данных, поддерживающим интерфейс ODBC через WWW-интерфейсы. Пакет имеет коммерческий статус, его "evaluation copy" является свободно-распространяемой. Для доступа к базам данных используются конструкции языка DBML - расширения языка HTML, дополненного средствами доступа к БД через ODBC. Документы на языке DBML обрабатываются на серверной части, в результате чего создается HTML-документ. Полноценная версия пакета, вместе с WWW - сервером стоит $486.

Пакет может эффективно использоваться в качестве обработчика запросов WWW к исходным базам данных или информационному хранилищу (сценарии 2,3)

1.3. Оценка трудоемкости обеспечения WWW доступа

Трудоемкость обеспечения WWW-доступа к базам данных, очевидно, складывается из трудоемкости работ при реализации одного из вышеприведенных сценариев. Реализация первого сценария связана с последовательным преобразованием всех данных, находящихся в исходной БД. Разработка средств вывода содержимого таблицы в формате HTML с необходимым форматированием и текстовым сопровождением будет занимать порядка 1-3-х дней для одного разработчика. Разработка средств построения индексной структуры к выводимым данным является более творческой работой и может занять 1-3 недели для одного разработчика.

Трудоемкость построения интерфейсов для сценариев 2, 3, в общем случае, эквивалентна трудоемкости построения этих интерфейсов при создании исходной информационной системы (т.е. той, для которой обеспечивается WWW-доступ) с использованием традиционных средств разработки (не-CASE). В третьем сценарии дополнительные трудозатраты пойдут на перегрузку данных в иформационное хранилище. При перегрузке данных без изменения структуры и имен можно исходить из оценки трудозатрат: 1-2 таблицы в 1-2 дня для одного разработчика, в зависимости от сложности и объема таблиц, при условии отладки технологии перегрузки.

При использовании различных средств разработки интерфейсов к БД, представленных в отчете, трудозатраты могут существенно различаться.