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12.11.1993

Neue Anwendungsgestaltung mit bekannter Technologie Der strategische Wert von Client-Server-Architekturen

12.11.1993

Nicht mehr ob, sondern wann und wie Client-Server-Architekturen eingefuehrt werden, hat die Kernfrage in bezug auf die Anwendungsgestaltung zu lauten. Es bieten sich jedoch viele Moeglichkeiten, wie das neue DV-Konzept eines Unternehmens aussehen soll. Michael Bauer* bringt Ordnung in den Definitionswirrwarr und raeumt mit falschen Vorstellungen auf.

Mit Client-Server-Computing ist keineswegs eine neue Technologie gemeint, sondern eine neue Form der Anwendungsgestaltung. Die technologische Basis fuer Client-Server-Loesungen - PCs, Workstations und lokale Netze - existiert naemlich schon seit Jahren.

Doch erst die zunehmende Leistungsfaehigkeit dieser Technik bei gleichzeitig sinkenden Preisen machte einen breiten Einsatz dieser Geraete und damit neue Anwendungskonzepte moeglich. PCs uebernehmen als intelligente Front-end-Systeme die Praesentation und die Benutzerinteraktion, waehrend die Verwaltung der Daten von Server- Rechnern durchgefuehrt wird.

Dabei kann der Server je nach Groesse des Netzes ein PC, aber auch ein Unix-Rechner oder ein Mainframe sein. Somit laeuft eine Anwendung nicht mehr nur auf einem, sondern auf mehreren Rechnern im Verbund ab - es entsteht eine kooperative Verarbeitung (Cooperative Processing). Bisher wurden PCs ueberwiegend fuer Aufgaben wie Textverarbeitung, Tabellenkalkulation oder persoenliche Anwendungen verwendet. Hier genuegte es, den PC als Einzelplatzstation zu betreiben. Lediglich Drucker oder Platten wurden ueber das lokale Netz gemeinsam genutzt. Bei den operativen Anwendungen stellt sich die Situation jedoch anders dar.

Hier muessen mehrere Benutzer die gleiche Aufgabe bewaeltigen und gemeinsame Daten bearbeiten. Mit einem Zentralrechner ist dies kein Problem.

Werden jedoch PCs eingesetzt, so kann nur noch ein Teil der Anwendung auf dem einzelnen Geraet ablaufen. Mindestens die Datenverwaltung, aber auch wesentliche Verarbeitungsprozesse muessen dann auf einem gemeinsamen Rechner, dem Server, durchgefuehrt werden. So entstehen Client-Server-Loesungen, deren primaeres Ziel es ist, die Leistungsfaehigkeit von PCs - was Praesentation und Benutzeroberflaeche angeht - auszunutzen. Die Isolierung der Tischgeraete wird durch gemeinsam genutzte Server kompensiert. Ein Beispiel fuer solche operativen Anwendungen in einer Client-Server-Architektur stellt das R/3-System von SAP dar.

Fuer die Unternehmen ergeben sich durch den Client-Server-Ansatz mehrere Moeglichkeiten, die einzeln oder in Kombination genutzt werden koennen:

- Verstaerkte dezentrale Verarbeitung:

Unternehmen mit starker regionaler Verteilung koennen davon profitieren, dass wesentliche Verarbeitungsfunktionen dezentral abgewickelt werden. Durch lokale Verarbeitung laesst sich der Nachrichtenverkehr mit der Zentrale reduzieren und Leitungskosten einsparen.

- Qualitativ bessere Anwendungen:

Die richtige Nutzung grafischer Benutzeroberflaechen einschliesslich der integrierten Bearbeitung von Daten, Text, Grafik und Image ermoeglicht ergonomischere Anwendungen, aber auch leistungsfaehigere DV-Loesungen. Studien und Anwendererfahrungen belegen, dass sich hiermit beachtliche wirtschaftliche Vorteile erzielen lassen.

- Integration aller IV-Anwendungen:

Fuer die individuelle Datenverarbeitung (IV) und die Buerokommunikation werden PCs sowieso benoetigt. Sind operative Anwendungen nur terminalorientiert konzipiert, bilden sie jedoch eine separate, isolierte DV-Welt. Als PC-gestuetzte Loesung bieten sie dagegen eine gute Moeglichkeit, alle Formen der IV an einem Arbeitsplatz zu nutzen und zu integrieren. Stichworte sind Dynamic Data Exchange (DDE) und Drag and drop.

- Kostenguenstigere Datenverarbeitung:

PCs und RISC-Rechner besitzen eindeutig ein guenstigeres Preis- Leistungs-Verhaeltnis als Mainframes. Dennoch ist bei Client- Server-Anwendungen eine Kostenreduktion nicht garantiert. Sie tritt vielmehr nur in wenigen, besonderen Anwendungsfaellen ein, die spaeter noch detaillierter erlaeutert werden.

Client-Server-Loesungen bieten den Unternehmen neue Chancen und Moeglichkeiten, fuer die es keine Alternative auf Basis dummer Terminals gibt. Es besteht nicht mehr die Frage, ob man Client- Server einfuehren soll, sondern nur noch wann. Unternehmen kommen deshalb nicht umhin, die schon vorhandenen PCs intensiver zu verbinden und die Terminals durch PCs beziehungsweise Workstations zu ersetzen.

Die prinzipielle Client-Server-Architektur, wie sie am Anfang des Artikels erlaeutert wurde, laesst eine Vielzahl von Varianten zu: Dazu zaehlt

- die weitgehend zentrale Verarbeitung, bei der die Benutzeroberflaeche auf PCs, X-Terminals oder Workstations (Remote Presentation) verlagert wird,

- der Ablauf von Anwendungen nur auf den PCs, wobei die Datenhaltung zentral auf einem Server (Remote Database Access) erfolgt, sowie

- die Verteilung der Anwendungslogik auf Arbeitsplatzrechner und Server (Cooperative Processing), was sowohl mittels Trigger und Stored Procedures eines Database Management Systems (DBMS) als auch ueber den Aufruf eines entfernten Programmes (Remote Procedure Call) realisiert werden kann. Entscheidend fuer die Wahl der richtigen Loesung sind:

1. Die Struktur des Unternehmens: Sind die Arbeitsplaetze an einem Ort oder regional verteilt? Gibt es weitgehend isolierte Anwendungsgebiete?

2. Die Dezentralisierbarkeit der Daten: Werden die Daten von mehreren Anwendungen benutzt, und wie aktuell muessen sie sein? Lassen sich Datenbestaende partitionieren? Genuegen die dezentral moeglichen Schutz- und Sicherungsmassnahmen?

3. Der Umfang der Anwendung: Wie viele Arbeitsplaetze muessen unterstuetzt werden? Reicht ein LAN, oder muessen mehrere Netze mit einem Host kombiniert werden?

4. Die Existenz von Stapelverarbeitung: Gibt es neben den Dialoganwendungen auch Batch-Prozesse? Reicht dafuer die Leistungsfaehigkeit von PC- oder Unix-Servern? Muessen fuer Batch- Anwendungen dezentral gespeicherte Daten wieder zusammengefasst werden?

Ein zentraler Server ist immer erforderlich

Wie die Erfahrung zeigt, ist die Performance verteilter Systeme nur dann gut, wenn die Datenzugriffe nahezu vollstaendig lokal beziehungsweise im LAN ablaufen. Zugriffe auf zentral gespeicherte Daten - womoeglich noch ueber langsame Leitungen - sind toedlich. Somit bestimmt letztendlich die Verteilbarkeit der Daten, wie hoch der Anteil der dezentralen Verarbeitung sein kann. Vielfach muss man auch Daten redundant halten und die Probleme mit der Aktualisierung verteilter Kopien in Kauf nehmen.

Bei allen Varianten von Client-Server-Loesungen bleibt die Notwendigkeit von mindestens einem zentralen Rechner als Server bestehen. Kommt ein Unternehmen mit nur einem LAN aus, so genuegt dazu ein leistungsstarker PC (bei bis zu 30 Arbeitsplaetzen) oder ein RISC-Rechner (bei bis zu 200 Arbeitsplaetzen). Bei Unternehmen mit mehreren LANs wird ein zusaetzlicher Zentralrechner erforderlich.

Ob man hier einen Mainframe braucht oder ob ein groesserer Unix- Rechner genuegt, haengt wiederum von der Anzahl der Arbeitsplaetze und dem Umfang der Batch-Verarbeitung ab. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass sich Mainframes nur abloesen lassen, wenn die Moeglichkeit besteht, substantielle Teile der Verarbeitung zu dezentralisieren oder zu "downsizen" - und dies haengt wiederum vom Grad der Integration der Daten und der Anwendungen ab.

Die Erwartung, dass der Einsatz preisguenstigerer Rechner auch zu reduzierten DV-Kosten fuehrt, hat sich in der Praxis nur in Einzelfaellen bestaetigt. Dabei wurde ein Mainframe gaenzlich durch PC-Netze oder Abteilungsrechner ersetzt. Voraussetzung hierfuer war entweder eine begrenzte Zahl von Arbeitsplaetzen oder eine Vielzahl voneinander unabhaengiger Anwendungsgebiete. Vereinfacht kann man sagen, dass bei Unternehmen mit bis zu 200 Arbeitsplaetzen ein PC- Netz mit einem Unix-Server ausreichend ist. Dort koennen die Hardware- und Softwarekosten dann auch um rund 25 Prozent gegenueber einer Mainframe-Loesung reduziert werden. Wird aber weiterhin ein Zentralrechner benoetigt, so bringt die Verlagerung eines Teils der Verarbeitung auf PCs nur eine geringe oder gar keine Ersparnis. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Mainframe als zentraler Daten-Server dient.

Ein nicht zu vernachlaessigender Kostenfaktor ist die Anwendungsentwicklung. Es gibt keinen Grund zur Annahme, dass ein PC-Programm weniger Codieraufwand erfordert als fuer einen anderen Rechner. Ganz im Gegenteil: Die modernen Benutzeroberflaechen erhoehen den Programmieraufwand sogar noch.

Dies laesst sich zwar durch Tools oder Sprachen der vierten Generation ausgleichen. Da es aber 4GL-Systeme auch fuer Main- frames gibt, bietet der PC hier keine besonderen Vorteile. Auch hinsichtlich der Produktivitaet stehen die 4GL-Produkte denen fuer PCs nicht nach.

Wenn es sich bei einer Client-Server-Loesung nicht um ein einfaches PC-Netz, sondern um eine umfangreiche kooperative Anwendung handelt, muss man zudem mit beachtlichen Zusatzaufwendungen rechnen, weil

- bei einer verteilten Datenhaltung die Daten an alle Rechner zu uebermitteln sind, diese aktuell gehalten und auf den dezentralen Servern zugaenglich gehalten werden muessen.

- Die Ausfuehrung der Programme auf dezentralen Rechnern erfordert ferner eine netzweite Verteilung von Anwendungen, Datenbankdefinitionen und Bildschirmmasken. Hinzu kommt die besondere Versionsverwaltung, die auch noch die unterschiedlichen Release-Staende der Rechner beachten muss.

- Auch die Analyse von Fehlern und Performance-Problemen wird durch die vielen beteiligten Komponenten erheblich erschwert.

- Einen besonderen Kostenfaktor stellt ferner der Mehraufwand fuer Administration und Support dar, der durch lokale Netze, PCs und Server entsteht, was sich besonders bei Unternehmen mit regional verstreuten Niederlassungen auswirkt. Da es zur Zeit noch keine ausreichenden Einrichtungen und Tools gibt, um alle Supporttaetigkeiten von einer Zentrale aus zu taetigen, muss man hier noch zu Eigenentwicklungen greifen.

Als Fazit der bisherigen Betrachtungen laesst sich sagen: Eine Reduzierung der DV-Kosten durch Client-Server-Computing ist zwar nicht ausgeschlossen, aber keineswegs garantiert. Der Nutzen von Client-Server-Loesungen liegt im wesentlichen in einer qualitativen Verbesserung der Informationsverarbeitung.

Ungeachtet der aufgezeigten Problemfelder werden die Unternehmen in Richtung Client-Server gehen muessen. Hierfuer gibt es zwei Entwicklungspfade:

1. Terminalanwendungen werden durch die schrittweise Auslagerung von Funktionen und Daten zu einer Client-Server-Loesung.

2. Isolierte PCs und PC-Netze entwickeln sich durch die Integration von Daten und Funktionen zu einer Client-Server- Loesung.

Je nach Situation kann ein Unternehmen einen oder aber auch beide Wege in Kombination beschreiten. Die zukuenftige Anwendungsarchitektur wird deshalb auch innerhalb eines Betriebs keineswegs einheitlich sein. In Abhaengigkeit von bestimmten Bedingungen ergibt sich fuer jedes Anwendungsgebiet eine der folgenden Gestaltungsformen:

- Der Einsatz von Front-end-Geraeten mit grafischer Benutzeroberflaeche in Verbindung mit einer zentralen Verarbeitung.

Diese Form des Client-Server-Computings ist dann erforderlich, wenn Datenbestaende unternehmensweit bearbeitet werden und jederzeit aktuell sein muessen (Beispiele: Reservierungssysteme, Kontofuehrung).

- Die Auslagerung der Verarbeitung oder Teile davon auf PCs, wobei die Datenhaltung teilweise dezentral erfolgt.

Eine solche Anwendungsarchitektur ist moeglich, wenn sich Datenbestaende redundant halten lassen, etwa Pruefdaten und statische Daten. Diese Form der Datenverarbeitung macht vor allem bei regional verteilten Unternehmen Sinn, um den Nachrichtenverkehr zu reduzieren.

- Eine dezentrale Verarbeitung mit eigener Datenverwaltung und einem sporadischen Datenaustausch mit zentralen Anwendungen.

Wenn sich Datenbestaende partitionieren lassen oder wenn die Anwendungen voneinander weitgehend unabhaengig sind, bietet sich diese Architekturvariante an. So wird bei regional verteilten Unternehmen der Nachrichtenverkehr drastisch reduziert.

Client-Server-Architekturen lassen sich also auf verschiedenste Weise realisieren Dadurch koennen auf der gleichen Hardwaretopologie unterschiedlich gestaltete Client-Server-Loesungen ablaufen; eine 08/15-Loesung gibt es nicht.

Strategische Betrachtung von Client-Server

An DV-Fuehrungskraefte richtet sich das Seminar "Client-Server- Anwendungen strategisch betrachtet". Es findet am 7. Dezember 1993 in Muenchen statt und wird von der Informatik-Training GmbH, Radolfzell, veranstaltet. Es werden Kosten-Nutzen-Betrachtungen angestellt sowie Realisierungsprobleme besprochen. Ferner beschaeftigt sich die eintaegige Veranstaltung mit Einsatzformen von Client-Server-Loesungen sowie Architekturkonzepten.