クライアントサーバモデル
コンピュータサイエンスでは、クライアント・サーバとは、クライアント・システムとサーバ・システムの2つの部分からなるソフトウェア・アーキテクチャ・モデルのことで、両方ともコンピュータ・ネットワークを介して、または同じコンピュータ上で通信します。クライアント-サーバーアプリケーションは、クライアントとサーバーの両方のソフトウェアで構成された分散システムです。クライアントサーバアプリケーションは、ワークロードを共有するためのより良い方法を提供します。クライアントプロセスは、常にサーバへの接続を開始し、サーバプロセスは、常に任意のクライアントからの要求を待っている間。
クライアントプロセスとサーバープロセスの両方が同じコンピュータ上で実行されている場合、これをシングルシート設定と呼びます。
これは、各ホストやアプリケーションのインスタンスがクライアントとサーバの両方の役割を同時に果たすことができ（クライアント・サーバモデルの中央集権型サーバとは異なり）、それぞれが同等の責任とステータスを持つためです。ピアツーピアアーキテクチャは、しばしば頭字語の P2P を使用して略されます。
クライアントとサーバーの関係は、クライアントがどのようにしてサーバーにサービス・リクエストを行い、サーバーがどのようにしてこれらのリクエストを受け入れ、処理し、要求された情報をクライアントに返すかという関係を記述しています。クライアントとサーバーの間の相互作用は、しばしばシーケンス図を使って記述されます。シーケンス図は、ユニファイド・モデリング・ランゲージ（Unified Modeling Language）で標準化されています。
クライアント・サーバとP2Pアーキテクチャは、どちらも今日では広く使われています。
基本的なタイプのクライアント・サーバ・ソフトウェア・アーキテクチャは、クライアントとサーバの2つのタイプのホストのみを採用しています。このタイプのアーキテクチャは、2 層と呼ばれることもあります。2 層アーキテクチャとは、クライアントが 1 層として動作し、サーバプロセスがもう 1 層として動作することを意味します。
クライアント・サーバ・ソフトウェア・アーキテクチャは、ネットワーク・コンピューティングの基本的なモデルの一つとなっています。多くの種類のアプリケーションがクライアント・サーバ・モデルを使用して書かれています。電子メール交換、ウェブアクセス、データベースアクセスなどの標準的なネットワーク機能は、クライアント・サーバ・モデルに基づいています。例えば、Web ブラウザは、世界中のどの Web サーバからでも情報にアクセスすることができるユーザ・コンピュータのクライアント・プログラムです。
ピアツーピアベースのネットワーク。
1台のサーバーベースのネットワーク。
クライアントの特徴
サーバーの特性
- 常にクライアントの一人からの依頼を待つ。
- クライアントのリクエストを処理し、リクエストされたデータをクライアントに返信します。
- サーバは、クライアントの要求に応えるために、他のサーバと通信してもよい。
- リクエストを処理するために追加情報が必要な場合(またはセキュリティが実装されている場合)、サーバはリクエストを処理する前にクライアントに追加データ(パスワード)を要求することがあります。
- エンドユーザーは通常、サーバーと直接対話するのではなく、クライアントを使用します。
メリット
- ほとんどの場合、クライアント・サーバ・アーキテクチャは、ネットワークを介してのみお互いに知られているいくつかの独立したコンピュータの間でコンピューティングシステムの役割と責任の悪化を分散することができますので、このモデルの利点の1つは、メンテナンスがより簡単になります。例えば、クライアントがその変更に気付かず、影響を受けないまま、サーバを交換、修理、アップグレード、あるいは移転することが可能です。このような変更からの独立性は、カプセル化とも呼ばれています。
- すべてのデータはサーバに保存されますが、一般的にはほとんどのクライアントよりも優れたセキュリティ管理がなされています。サーバーは、適切な権限を持つクライアントのみがデータにアクセスしたり変更したりできることを保証するために、アクセスとリソースをよりよく制御することができます。
- データの保存場所が集中化されているため、データの更新は、P2P アーキテクチャの場合よりも管理者にとってはるかに簡単に行えます。P2P アーキテクチャの場合、データの更新はネットワーク内の各「ピア」に分散して適用する必要がありますが、これは数千から数百万のピアが存在する可能性があるため、時間がかかり、エラーが発生しやすいという問題があります。
- セキュリティ、ユーザーフレンドリーなインターフェイス、使いやすさを確保するために設計された多くの先進的なクライアント・サーバー技術がすでに利用可能です。
- 仕様の異なる複数のクライアントと連携します。
デメリット
- ネットワークのトラフィックブロッキングは、クライアント-サーバモデルに関連する問題の一つです。あるサーバへのクライアントからの同時リクエストの数が増えると、サーバが過負荷になる可能性があります。P2P ネットワークの全体的な帯域幅は、ネットワーク内のすべてのノードの帯域幅の合計として大まかに計算できるからです。
- クライアント-サーバモデルとPeer to Peerモデルを比較すると、1台のサーバが故障するとクライアントのリクエストに対応できませんが、P2Pネットワークの場合は多くのノードにサーバが分散されているのが一般的です。例えば、あるノードがファイルのダウンロードに失敗した場合でも、残りのノードはダウンロードを完了するために必要なデータを持っているはずです。
例としては、以下のようなものがあります。
質問と回答
Q:クライアント・サーバ・ソフトウェア・アーキテクチャとは何ですか?
A: クライアント・サーバ・ソフトウェア・アーキテクチャとは、クライアント・システムとサーバ・システムの2つの部分からなるモデルで、どちらもコンピュータネットワーク上または同じコンピュータで通信を行います。
Q:クライアント・サーバー・アプリケーションはどのように機能するのですか?
A:クライアントサーバーアプリケーションは、クライアントソフトウェアとサーバーソフトウェアの両方で構成される分散型システムです。クライアントプロセスは常にサーバーへの接続を開始し、サーバープロセスは常に任意のクライアントからの要求を待ちます。
Q:クライアントプロセスとサーバープロセスの両方が同じコンピュータで実行されている場合はどうなりますか?
A:クライアントプロセスとサーバープロセスの両方が同じコンピュータ上で実行されている場合、これはシングルシートセットアップと呼ばれます。
Q: クライアントサーバーアプリケーションを使用すると、どのような利点がありますか?
A:クライアントサーバアプリケーションを使用すると、複数のコンピュータまたはユーザー間でワークロードを共有するためのより良い方法が提供されます。
Q: クライアントサーバアプリケーションでは、誰が接続を開始するのですか?
A: クライアントサーバアプリケーションでは、常にクライアントプロセスが接続を開始します。
Q:クライアントサーバアプリケーションでリクエストを待機するのは誰ですか?
A: サーバープロセスは、常にクライアントサーバーアプリケーションで要求を待ちます。
Q:複数のコンピュータまたはユーザーが互いにワークロードを共有するにはどうすればよいですか?
A: クライアントサーバアプリケーションのような分散システムを使用することにより、複数のコンピュータやユーザがワークロードを共有することができます。
