クライアントサーバと Web の3層構成

結論：クライアントは頼む側、サーバは応える側

クライアントサーバシステムは、サービスを頼むクライアントと、サービスを提供するサーバが協調して処理を進める分散処理の形態です。機能は「サービス」という単位で分けられ、サーバがそのサービスを提供します。

レストランにたとえると、客（クライアント）が注文し、厨房（サーバ）が料理を作って出します。客が厨房に料理を頼むのであって、逆にはなりません。

試験で押さえる特徴は次の4つです。

• 役割は固定ではない：サーバが処理の一部をさらに別のサーバに頼むことがあり、そのときはそのサーバがクライアントになる
• OS をそろえる必要はない：クライアントとサーバで OS が違っても動く
• 機能ごとに別のマシンに分ける義務はない：ファイルサーバとプリントサーバを1台にまとめてもよい
• 密結合ではない：ネットワークでゆるくつながる分散処理なので、主記憶を共有する密結合システムとは別物

Web ブラウザをクライアントにすると何が楽になるか

専用のクライアントアプリを使う方式では、アプリを各端末に配布し、更新のたびに入れ直す必要があります。Web ブラウザをクライアントにすると、画面も処理もサーバから届くので、配布や更新の手間がなくなります。

そのため、いちばん軽くなる作業はクライアント環境の保守です。サーバの故障復旧、データベースの構築、ログインアカウントの管理はサーバ側の作業なので、クライアントの方式を変えても軽くなりません。

3層クライアントサーバ：表示・処理・データを分ける

3層クライアントサーバシステムは、システムを3つの層に分けた構成です。

flowchart LR
  A["クライアント：表示（プレゼンテーション層）"] -->|"HTTP 要求"| B["AP サーバ：業務処理（ファンクション層）"]
  B -->|"SQL"| C["DB サーバ：データ管理（データ層）"]

クライアント以外の2層を1台ずつのサーバで作ると、AP サーバと DB サーバの2台になります。認証サーバやプロキシサーバ、全社 AP サーバと部門 AP サーバの組合せにはデータ層がないので、3層構成にはなりません。

2層との比較（よく出ます）

Web 型の3層構成では、業務処理はサーバ側で動き、ブラウザは HTML（画面の見た目を書いた文書。プログラムではない）に従って結果を表示するだけです。クライアントがサーバからの要求を待ち受けることはありません。

Web サーバと AP サーバを分ける理由

Web サーバは画像や固定ページのような、中身が変わらない静的コンテンツを返すのが得意です。AP サーバはプログラムを動かして、利用者ごとに中身が変わる動的コンテンツを作ります。2つを別の物理サーバにすると、軽い静的リクエストは Web サーバ、重い動的リクエストは AP サーバで処理する、という負荷の分担ができます。

AP サーバ（Web アプリケーションサーバ）の機能は、表示用の HTML 文書を動的に生成することです。ほかのサーバの機能と区別させる問題が出ます。

DB を使うリクエストの処理順序

Web サーバが DB を使って画面を返すときは、前の処理の結果がないと次の処理ができないという順番で並べます。リクエストごとに接続と切断を行う場合は、DB に接続 → SQL 文を組み立てる → DB にアクセスする → 結果から HTML を組み立てる → ブラウザに送る → DB を切断する、の順です。下の例題で実際に並べます。

集中処理と分散処理

1台のコンピュータで全部を処理するのが集中処理、複数台に分けて処理するのが分散処理です。クライアントサーバは分散処理の一種です。

密結合と疎結合（マルチプロセッサ）

複数のプロセッサ（CPU）を使うシステムは、つながり方で2種類に分けます。見分けるポイントは「主記憶を共有するか」と「OS がいくつあるか」です。

たとえるなら、密結合は1枚の作業台（主記憶）を1人の現場監督（OS）の指示で複数の職人が囲む形です。疎結合は、職人それぞれが自分の作業台と監督を持ち、資材置き場（ディスク）や電話（通信線）だけを共有する形です。

信頼性を高める構成も選択肢に混ざります。デュプレックスシステムは片方が待機し、故障したら切り替えます。デュアルシステムは2台が同じ処理を同時に行って結果を照合します。

分散データベースの透過性

透過性とは、データが複数のサーバに分かれていても、利用者やプログラムがそれを意識せずに1つのデータベースのように扱える性質です。どのサーバにアクセスするかをプログラムが知っていなければならない状態は、透過性がありません。

アクセス透過性は、遠くにある資源でも、その場所の処理方式を知らずに、手元の資源と同じ操作で使えることです。分散処理の利点（通信コストの削減、信頼性の向上、組織ごとの運用）は透過性の説明ではないので、取り違えに注意してください。