Архитектура баз данных

Базу данных можно представить как людинозориентовану и компьютерозориентова-на модель данных, каждая из которых определяет свою среду хранения данных. Людинозориентована модель базы данных отображается в бумажных документах и в памяти человека, а компютерозориентоваиа - на физических носителях ЭВМ. Каждый уровень данных характеризуется своим описанием (восприятием) элементов данных - внешний (инфологическую), концептуальный (даталогичний) и внутренний (физический) уровень. Эти уровни формируют трехуровневую архитектуру баз данных.

Описание, выполненный с применением естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятный людям, которые работают над проектированием базы данных, называют инфологической моделью данных. Основными конструктивными элементами иифологичнои модели являются сущности, связи между ними и их свойства. Сущность - это любой объект, информацию о котором нужно хранить в базе данных. Сущностями могут быть товары, производители товаров, банковские счета и тому подобное. Свойство - пименована характеристика сущности (текущий счет, фирма "Свиточ" и т.д.). Для ускорения поиска конкретных атрибутов базы данных используют ключи. Ключ - минимальный набор атрибутов, по значению которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Например, для сущности Розклад_занять ключом является атрибут №_групы или набор: Дмс-циплинам, Время и Лектор.

Одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможностей нахождения одних информационных объектов по значению других, для этого необходимо установить между ними определенные связи. Поскольку в реальных базах данных нередко хранятся сотни и даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.

При построении инфологических моделей, как правило, используют язык ER-диаграмм (от англ. Entity-Relationship - сущность-связь). В них сущности отражаются прямоугольниками, ассоциации - ромбами или шестиугольниками, атрибуты - овалами, а связи между ними - неналравленимы ребрами, над которыми могут проставляться степени связи (1 или буква, которая заменяет слово "много") и необходимые пояснения. Между двумя сущностями, например А и В, возможны четыре типа связей.

Первый тип - связь "один-к-одному" (1: 1): в каждый момент времени каждому представителю сущности А соответствует 1 или 0 представителей сущности В.

Второй тип - связь "один-ко-многим" (1: М): одному представителю сущности А соответствует 0,1 или несколько представителей сущности В.

Между двумя сущностями возможны связи в обоих направлениях, поэтому существуют еще два типа связей "многие-к-одному" (г.: 1) и "многие-к-мно-ти" (м: n).

Построение хорошей инфологической модели - достаточно сложный процесс. Опыт построения таких моделей десятилетиями формировали ведущие специалисты в сфере обработки данных.

Инфологическую модель данных является основой для разработки концептуальной модели данных (даталогичнои). Концептуальный уровень описывает данные, которые должны храниться на машинных носителях, а также связи, которые существуют между ними, и содержит логическую структуру всей базы данных. На этом уровне описываются типы данных, осуществляется их нормализация, определяется перечень файлов базы данных.

Организация обработки данных в СУБД

База данных, как правило, содержит данные, которые нужны многим пользователям. Получение одновременного доступа нескольких пользователей к общей базе данных возможно в случае установления СУБД в локальной сети персональных компьютеров и создание базы данных для многих пользователей (рис. 2.20).

СУБД в многопользовательской системе

Рис. 2.20. СУБД в многопользовательской системе

Организация обработки данных зависит от способа их распределения. Существуют централизованный, децентрализованный и смешанный способы распределения данных.

Централизованная организация данных является простой для реализации (рис. 2.21).

Централизованная организация данных

Рис. 2.21. Централизованная организация данных

На одном сервере есть единственная копия базы данных. Все операции с базой данных обеспечивает сервер. Доступ к данным осуществляется с помощью удаленного запроса или транзакции. Преимуществом такого способа является легкая поддержка базы данных в актуальном состоянии, недостатком - ограничение размера базы емкостью внешней памяти сервера, все запросы направляются к одному серверу, что приводит к задержке связи и, соответственно, обработки.

Децентрализованная организация данных предусматривает разделение информационной базы на несколько физически разделенных. Каждый клиент использует свою базу данных, которая может быть либо частью общей информационной базы (рис. 2.22), или ее копией (рис. 2.23).

Децентрализованная организация данных средством разделения

Рис. 2.22. Децентрализованная организация данных средством разделения

Рис. 2.23. Децентрализованная организация данных средством дублирование

Преимущества этого метода: пользовательские запросы поступают в локальные базы, что сокращает время ответа; увеличивается надежность хранения; стоимость запросов снижается и тому подобное.

Недостатки системы - повышение требований к емкости внешней памяти, осложнения в редактировании баз данных, поскольку требуется синхронизация для согласования копий.

Такая система организации данных предусматривает наличие информации о ее расположении, то есть должно быть управляющая программа, с помощью которой осуществляется поиск нужных данных.

В базе с централизованной организацией данных главную роль выполняет сервер базы данных. Он обеспечивает реализацию многопользовательского интерфейса (доступ пользователей ко всем файлам). Файловые серверы осуществляют перемещения полных копий файлов от сервера к рабочей станции и в обратном направлении.

Возможна и смешанная организация данных, которая объединяет два способа -разделение и дублирования, приобретая при этом и преимуществ, и недостатков обоих способов (рис. 2.24).

Смешанная организация данных

Рис. 2.24. Смешанная организация данных

В сети СУБД следит за разграничением доступа разных пользователей к общей базе данных и обеспечивает защиту данных при одновременной работы пользователей с общими данными.

В сети с файловым сервером база данных может размещаться на сервере. При этом СУБД загружается и осуществляет обработку данных базы на рабочих станциях пользователей.

Концепция файлового сервера в локальной сети обеспечивается рядом сетевых операционных систем (Microsoft Windows NT, Novell NetWare и т.д.)

В сети, поддерживает концепцию "клиент / сервер", используется сервер баз данных, который размещается на мощной машине, выполняет обработку данных, размещенные на сервере, и отвечает за их целостность и сохранность. Для управления базой данных на сервере используется язык структурированных запросов SQL (Structured Queries Language).

На рабочих станциях-клиентах работает СУБД-клиент. Пользователи могут взаимодействовать не только со своими локальными базами, но и с данными, расположенные на сервере. СУБД-клиент, в которой поддерживается SQL, в полном объеме может отправлять на сервер запросы SQL, получать необходимые данные, а также передавать восстановлены данные. При этом с общей базой данных могут работать СУБД разного типа, установленных на рабочих станциях, если в них поддерживается SQL.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >