Arquitetura Cliente-Servidor

Olá, querida(o) estudante! Neste artigo, vamos explorar a Arquitetura Cliente-Servidor, um dos modelos mais fundamentais e amplamente utilizados no desenvolvimento de sistemas de software. Este modelo organiza a comunicação entre diferentes partes de uma aplicação, onde um cliente solicita serviços e um servidor os fornece. Vamos entender melhor como essa arquitetura funciona e suas aplicações!

História da Arquitetura

A Arquitetura Cliente-Servidor ganhou popularidade nos anos 1980 e 1990, impulsionada pelo surgimento dos computadores pessoais e das redes locais (LANs). Antes disso, a computação era dominada por arquiteturas centralizadas, onde um único computador central atendia a múltiplos terminais simples. 

O modelo cliente-servidor permitiu a distribuição da carga de processamento entre computadores clientes, que lidavam com a interface do usuário e operações de front-end, e servidores, que gerenciavam a lógica de negócios e o armazenamento de dados. Esse modelo trouxe maior flexibilidade, escalabilidade e facilidade de manutenção, tornando-se a base para muitas aplicações modernas.

Cliente e Servidor e a Comunicação entre eles

Arquitetura Cliente-Servidor é um modelo que divide as aplicações em dois componentes principais: o cliente e o servidor. Essa separação de responsabilidades melhora a modularidade e a manutenção do sistema.

O Cliente é a aplicação que o usuário interage diretamente. Ele é responsável por apresentar a interface do usuário e coletar entradas para enviar ao servidor. Em uma aplicação web, o navegador web atua como cliente, enquanto em uma aplicação desktop, o próprio software instalado no computador do usuário é o cliente.

O Servidor é a aplicação que recebe e processa as solicitações do cliente. Ele gerencia os dados, executa a lógica de negócios e retorna as respostas apropriadas ao cliente. Servidores podem ser configurados para lidar com múltiplas solicitações simultaneamente, garantindo eficiência e escalabilidade.

A comunicação entre o cliente e o servidor geralmente é feita através de uma rede, utilizando protocolos como HTTP, FTP ou SMTP. O cliente envia uma requisição ao servidor, que processa essa requisição e envia uma resposta de volta ao cliente. Essa troca de mensagens é contínua e essencial para o funcionamento da aplicação.

Modelos de Implementação

Existem diferentes modelos de implementação da arquitetura cliente-servidor, incluindo modelo de duas camadas e modelo de três camadas. 

Na arquitetura cliente-servidor de duas camadas, a comunicação é direta entre o cliente e o servidor. O cliente, responsável pela interface do usuário, envia solicitações ao servidor, que processa essas solicitações e retorna as respostas ao cliente. Este modelo é simples e adequado para aplicações menores com poucos usuários, mas pode se tornar ineficiente à medida que a aplicação cresce, devido à carga direta sobre o servidor.

Na arquitetura cliente-servidor de três camadas, há uma camada intermediária entre o cliente e o servidor chamada de camada de aplicação. O cliente lida com a interface do usuário e envia solicitações à camada de aplicação, que processa a lógica de negócios e interage com a camada de dados (servidor). Esta estrutura melhora a modularidade, escalabilidade e manutenção do sistema, permitindo que cada camada seja desenvolvida e atualizada independentemente, sendo ideal para aplicações mais complexas e com maior número de usuários.

Vantagens e Desvantagens

Entre as principais vantagens dessa arquitetura estão a modularidade, manutenção simplificada, e escalabilidade. A divisão clara entre cliente e servidor permite que cada parte seja desenvolvida e atualizada independentemente, facilitando a manutenção. Além disso, servidores podem ser escalados horizontalmente para lidar com um aumento de carga.

No entanto, a arquitetura cliente-servidor também apresenta desafios, como latência e confiabilidade da rede. A comunicação através da rede pode introduzir atrasos, e a dependência da conectividade de rede pode ser um ponto de falha. Portanto, é essencial projetar sistemas que possam lidar com esses desafios.

Segurança

Durante a transmissão de dados entre o cliente e o servidor, é de suma importância utilizar protocolos seguros, como HTTPS, para criptografar a comunicação e prevenir interceptações por terceiros mal-intencionados. Além disso, a implementação de mecanismos bem desenvolvidos de autenticação e autorização é fundamental para garantir que apenas usuários autorizados possam acessar recursos específicos do servidor. Isso pode incluir o uso de sistemas de login e senha, autenticação multifator (MFA) e tokens de sessão. 

Aplicações e Usos

• Aplicações Web: Em aplicações web, como portais de notícias e redes sociais, a arquitetura cliente-servidor é fundamental. O navegador web atua como cliente, solicitando páginas e dados ao servidor, que processa as requisições e retorna o conteúdo. Essa estrutura permite que as aplicações sejam dinâmicas e interativas, respondendo rapidamente às ações do usuário e garantindo uma experiência de navegação fluida.
• E-commerce: No setor de e-commerce, a arquitetura cliente-servidor facilita a gestão de grandes volumes de transações simultâneas. Os clientes navegam e realizam compras online, enquanto o servidor processa os pedidos, gerencia o inventário e coordena os pagamentos de forma segura. Essa divisão de responsabilidades permite que o sistema lide eficientemente com picos de tráfego, mantendo a segurança e a integridade das transações financeiras.
• Aplicações Empresariais: Em aplicações empresariais, como sistemas de gestão de recursos (ERP) e relacionamento com clientes (CRM), a arquitetura cliente-servidor permite que diferentes departamentos acessem e atualizem dados centralizados. Isso garante a consistência e a integridade das informações corporativas, facilitando a colaboração e a tomada de decisões baseadas em dados precisos e atualizados.
• Jogos Online: No desenvolvimento de jogos online, a arquitetura cliente-servidor é essencial para a interação em tempo real entre jogadores. O cliente, ou seja, o jogo no dispositivo do usuário, envia dados de entrada para o servidor, que processa a lógica do jogo, sincroniza os estados do jogo entre diferentes jogadores e retorna as atualizações. Isso garante uma experiência de jogo coesa e justa, além de proteger contra trapaças.

Tecnologias e Ferramentas

Várias tecnologias e ferramentas suportam a implementação da arquitetura cliente-servidor. Por exemplo, servidores web como Apache e Nginx são usados para hospedar aplicativos web, enquanto frameworks como Django, Spring e Node.js facilitam o desenvolvimento de servidores bem completos.

Melhores Práticas

Para aproveitar ao máximo a arquitetura cliente-servidor, é importante seguir algumas melhores práticas, como a utilização de caching para reduzir a carga do servidor, balanceamento de carga para distribuir as solicitações entre múltiplos servidores, e monitoramento contínuo para identificar e resolver problemas rapidamente.

Escalabilidade

A arquitetura cliente-servidor é altamente escalável. Servidores adicionais podem ser adicionados para lidar com aumentos na carga de trabalho, e serviços de nuvem como AWS e Azure oferecem soluções para escalar automaticamente de acordo com a demanda.

Conclusão

A Arquitetura Cliente-Servidor é uma excelente abordagem para o desenvolvimento de sistemas de software. Com uma separação clara de responsabilidades entre cliente e servidor, essa arquitetura facilita a manutenção, escalabilidade e segurança das aplicações. Ao adotar boas práticas e utilizar ferramentas adequadas, as organizações podem construir sistemas eficientes e confiáveis que atendam às necessidades dos usuários modernos.

Referências

• MDN Web Docs 
• Tanenbaum, A. S., & Van Steen, M. (2007). Arquitetura de Sistemas Distribuídos: Princípios e Paradigmas. 
• Kleppmann, M. (2017). Designing Data-Intensive Applications: The Big Ideas Behind Reliable, Scalable, and Maintainable Systems.

Vamos ver como esse assunto é cobrado nos concursos!

1) Ano: 2024 Banca: FUNCERN  Órgão: Prefeitura de Carnaúba dos Dantas – RN  Prova: FUNCERN – 2024 – Prefeitura de Carnaúba dos Dantas – RN – Analista Legislativo – Especialidade Tecnologia da Informação

Em redes de computadores, na arquitetura cliente-servidor, o papel que, geralmente, o servidor desempenha é 

a) iniciar a comunicação.

b) fornecer serviços e recursos.

c) solicitar serviços e recursos.

d) facilitar a comunicação entre clientes.

Gabarito: B

Comentário: O servidor processa as solicitações recebidas dos clientes, realiza a lógicas de negócios e retorna as respostas apropriadas. Por exemplo, em um site de e-commerce, o servidor gerencia o banco de dados de produtos, processa os pedidos de compra e atualiza os estoques. Assim, a principal função do servidor é atender às necessidades dos clientes fornecendo os serviços e recursos solicitados, como páginas web, dados de aplicação, autenticação de usuários, entre outros. As demais alternativas estão incorretas, pois:

A) Na maioria dos casos, é o cliente que inicia a comunicação enviando uma solicitação ao servidor.

C) Essa é a função do cliente, que envia requisições ao servidor para obter serviços e recursos.

D) Embora alguns servidores possam desempenhar funções que ajudam na comunicação entre clientes (como em jogos online ou sistemas de mensagens), essa não é a função principal em uma arquitetura cliente-servidor tradicional.

2) Ano: 2020 Banca: FCC  Órgão: AL-AP  Prova: FCC – 2020 – AL-AP – Analista Legislativo – Desenvolvedor de Banco de Dados

Em uma arquitetura cliente-servidor em três camadas, o modelo de distribuição de processos pode ter algumas combinações, tais como 

a) apresentação centralizada, onde a camada de apresentação fica no servidor. 

b) centrada em lógica de negócio, onde a apresentação fica no servidor . 

c) centrado em arquitetura, onde a gerência de dados se distribui no cliente. 

d) gerenciamento de dados distribuídos, onde a gerência de dados se distribui no cliente e no servidor. 

e) centrado em transação, onde a gerência de dados é de responsabilidade do cliente.

Gabarito: D

Comentário: Na arquitetura cliente-servidor em três camadas, a distribuição de processos pode ser configurada de várias maneiras para otimizar o desempenho e a escalabilidade do sistema. No caso do gerenciamento de dados distribuídos, a responsabilidade pela gestão dos dados é compartilhada entre o cliente e o servidor. Isso permite uma maior flexibilidade e eficiência na manipulação de dados, pois ambos os lados podem executar operações de leitura e gravação conforme necessário. As demais alternativas estão incorretas, pois:

A) apresentação centralizada, onde a camada de apresentação fica no servidor: Falso, pois a camada de apresentação geralmente reside no cliente.

B) centrada em lógica de negócio, onde a apresentação fica no servidor: Novamente, a camada de apresentação reside no cliente, não no servidor.

C) centrado em arquitetura, onde a gerência de dados se distribui no cliente: A gerência de dados geralmente ocorre no servidor, e não no cliente.

E) centrado em transação, onde a gerência de dados é de responsabilidade do cliente: A gerência de dados é geralmente uma responsabilidade do servidor, especialmente em arquiteturas mais robustas e escaláveis.

É isso para o artigo de hoje! 

Te desejo bons estudos e nos vemos no nosso próximo encontro 🙂

Prof. Ana Júlia B. de Souza