Modèle client-serveur - Comprendre les bases du réseau

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les principes fondamentaux du modèle client-serveur et son évolution historique.
• Maîtriser les différents types d'architectures client-serveur et leurs cas d'utilisation.
• Apprendre les mécanismes de communication entre clients et serveurs, y compris les échanges de messages et les modes de dialogue.
• Distinguer les opérations bloquantes et non bloquantes dans un contexte client-serveur.
• Acquérir les compétences nécessaires pour concevoir une application client-serveur efficace.
• Explorer les architectures à deux et trois niveaux, ainsi que le rôle des middleware et du modèle RPC.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique, aux développeurs débutants ou expérimentés, ainsi qu'aux professionnels souhaitant approfondir leurs connaissances sur les architectures distribuées. Une compréhension de base des réseaux et de la programmation est recommandée pour tirer pleinement profit de ce module.

Historique

Le modèle client-serveur est né dans les années 1970 avec l'émergence des réseaux informatiques. Initialement utilisé pour partager des ressources entre plusieurs utilisateurs, il a évolué pour devenir la base des applications modernes, notamment avec l'avènement d'Internet. Ce modèle a permis de séparer clairement les responsabilités entre les clients (demandeurs de services) et les serveurs (fournisseurs de services), améliorant ainsi la scalabilité et la maintenance des systèmes.

Architecture répartie, Le modèle

L'architecture client-serveur est un exemple d'architecture répartie où les tâches sont divisées entre des entités distinctes. Le client envoie des requêtes pour accéder à des services ou des données, tandis que le serveur traite ces requêtes et renvoie les réponses appropriées. Cette séparation permet une meilleure organisation du code, une répartition optimale des charges et une plus grande flexibilité dans le développement.

Types d'architecture client-serveur

Il existe plusieurs types d'architectures client-serveur, notamment les architectures à deux niveaux (client et serveur) et à trois niveaux (client, serveur d'application et serveur de base de données). Chaque type présente des avantages spécifiques en termes de performance, de sécurité et de facilité de déploiement.

C/S orienté client ou serveur

Dans une architecture orientée client, la majeure partie du traitement est effectuée côté client, ce qui peut réduire la charge sur le serveur mais augmenter la complexité du client. À l'inverse, une architecture orientée serveur centralise le traitement sur le serveur, simplifiant les clients mais pouvant entraîner des goulots d'étranglement.

Dialogue client-serveur, Messages client-serveur

La communication entre client et serveur repose sur l'échange de messages structurés. Les requêtes client suivent généralement un protocole standard (comme HTTP pour le web), tandis que les réponses du serveur contiennent les données demandées ou des codes d'erreur en cas de problème. Cette communication peut être synchrone ou asynchrone, selon les besoins de l'application.

Échange de messages, Modes de dialogue

Les échanges de messages peuvent suivre différents modes, tels que le mode requête-réponse (où le client attend une réponse immédiate) ou le mode publication-abonnement (où le serveur envoie des mises à jour aux clients abonnés). Le choix du mode dépend des contraintes de temps réel, de fiabilité et de bande passante.

Opérations bloquantes

Une opération bloquante interrompt l'exécution du client jusqu'à ce que le serveur ait répondu. Bien que simple à implémenter, cette approche peut entraîner des temps d'attente inacceptables dans les applications interactives.

Opérations non bloquantes

Les opérations non bloquantes permettent au client de continuer à fonctionner pendant que la requête est traitée par le serveur. Des mécanismes comme les callbacks ou les promesses sont souvent utilisés pour gérer les réponses asynchrones, améliorant ainsi l'expérience utilisateur.

Conception d'une application c/s

La conception d'une application client-serveur nécessite une analyse approfondie des besoins, une définition claire des interfaces entre client et serveur, ainsi qu'une attention particulière à la sécurité et à la performance. Des outils comme les diagrammes de séquence et les maquettes d'interface peuvent faciliter cette étape.

Modèle client-serveur à deux niveaux

Dans une architecture à deux niveaux, le client communique directement avec le serveur, qui gère à la fois la logique métier et l'accès aux données. Bien que simple, cette approche peut poser des problèmes de scalabilité et de maintenance pour les applications complexes.

Client-serveur à trois niveaux

L'architecture à trois niveaux introduit un niveau intermédiaire (serveur d'application) entre le client et le serveur de base de données. Cette séparation permet une meilleure répartition des tâches, une plus grande flexibilité et une sécurité accrue, notamment pour les applications web.

Le middleware, Le modèle RPC

Les middleware facilitent la communication entre clients et serveurs en fournissant des abstractions communes, comme les sockets ou les API REST. Le modèle RPC (Remote Procedure Call) permet quant à lui d'appeler des fonctions sur un serveur distant comme si elles étaient locales, simplifiant ainsi le développement d'applications distribuées.