Эффективное управление государственной структурой, компанией, проектом, современным бизнесом во многом определяется возможностью своевременно проанализировать децентрализовано хранящиеся данные (информационные ресурсы) и принять адекватное решение. В настоящее время одним из таких ресурсов являются различные базы данных – корпоративные, государственные (специальные и общего пользования), коммерческие и персональные. Современная система управления базами данных должна обеспечивать эффективную работу с информацией, находящейся в хранилищах базы данных.
Введение 3
1. Теоретические основы системы управления базами данных (СУБД) 5
2. История развития системы управления базами данных (СУБД) 7
3. Структура и функции системы управления базами данных (СУБД) 9 4. Классификации системы управления базами данных (СУБД) 10
4. 1. Классификация по степени универсальности 10
4. 2. Классификация по модели данных 12
4. 3. Классификация по степени распределенности 17
Выбор СУБД
4. 4. Классификация по способу доступа к базам данных 18
4. 5. Профессиональные, или промышленные и персональные (настольные) системы управления базами данных (СУБД) 20
4. 6. Другие виды классификаций
Файлы: 1 файл
1. Теоретические основы системы управления базами данных (СУБД) 5
2. История развития системы управления базами данных (СУБД) 7
3. Структура и функции системы управления базами данных (СУБД) 9 4. Классификации системы управления базами данных (СУБД) 10
4. 1. Классификация по степени универсальности 10
4. 2. Классификация по модели данных 12
4. 3. Классификация по степени распределенности 17
4. 4. Классификация по способу доступа к базам данных 18
4. 5. Профессиональные, или промышленные и персональные (настольные) системы управления базами данных (СУБД) 20
4. 6. Другие виды классификаций 21
При создании автоматизированных систем управления для различных предприятий и организаций, как и при создании информационных систем для любой другой отрасли экономики, успех в большой степени зависит от правильного выбора системы управления базами данных (СУБД) – платформы любой информационной системы.
В связи с этим актуальность выбранной темы определяется фактами, указанными ниже.
Эффективное управление государственной структурой, компанией, проектом, современным бизнесом во многом определяется возможностью своевременно проанализировать децентрализовано хранящиеся данные (информационные ресурсы) и принять адекватное решение. В настоящее время одним из таких ресурсов являются различные базы данных – корпоративные, государственные (специальные и общего пользования), коммерческие и персональные. Современная система управления базами данных должна обеспечивать эффективную работу с информацией, находящейся в хранилищах базы данных. Принципиальную роль в эффективном использовании информационных ресурсов играют информационные технологии.
Основные идеи современных информационных технологий базируются на концепции информации, воплощенной в виде данных и на концепции алгоритмов, воплощенной в виде программного обеспечения. Обычно полезная информация организуются в виде набора данных. Алгоритмы носят, в определенном смысле, вспомогательный характер и предназначены для получения, сбора, обработки и преобразования данных.
Базы данных. Проектирование
Таким образом, основой информационных технологий являются данные и процедуры, организованные в базы данных, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области, и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующих предметных областях.
В современном деловом мире с его огромными объемами информации наличие информационной системы становится жизненно необходимым условием успешной деятельности любой организации. Основными задачами информационной системы являются эффективное хранение, обработка и анализ данных. Для их решения применяются системы управления базами данных (СУБД).
В современных компаниях СУБД играет роль универсального хранилища данных, предоставляющего инструментальные средства построения запросов к сведениям, которые поступают через стандартные интерфейсы от приложений более высокого уровня, таких как аналитические или бухгалтерские системы [11].
1. Теоретические основы системы управления базами данных (СУБД)
В современных информационных системах информация обычно хранится с использованием автоматизированных банков данных. Банки данных могут быть очень большими и могут содержать разную информацию, используемую организацией.
Банк данных – это информационная система коллективного пользования, обеспечивающая централизованное хранение данных, их обновление и выдачу по запросам пользователей. Это комплекс аппаратного и программного обеспечения банка данных и персонала, обслуживающего его. Банк данных включает: одну или несколько баз данных; систему управления базами данных (СУБД); персонал, обеспечивающий работу банка данных [3].
База данных – это совокупность определенным образом организованных данных, хранящихся в запоминающихся устройствах ЭВМ. Обычно данные хранятся на жестком диске сервера организации [4].
В общем случае данные в базе данных являются интегрированными и разделяемыми. Эти два аспекта, интеграция и разделение данных, представляют собой наиболее важные преимущества использования банков данных на «большом» оборудовании и, по меньшей мере, один из них – интеграция – является преимуществом их применения и на «малом» оборудовании.
Под понятием интеграции данных подразумевается возможность представить базу данных как объединение нескольких отдельных файлов данных, полностью или частично исключающее избыточность хранения информации [10].
Под понятием разделимости данных подразумевается возможность использования несколькими различными пользователями отдельных элементов, хранимых в базе данных. Имеется в виду, что каждый из пользователей сможет получить доступ к одним и тем же данным, возможно, даже одновременно (параллельный доступ). Такое разделение данных, с параллельным или последовательным доступом, частично является следствием того факта, что база данных имеет интегрированную структуру.
Одним из следствий упомянутых выше характеристик базы данных (интеграции и разделимости) является то, что каждый конкретный пользователь обычно имеет дело лишь с небольшой частью всей базы данных, причем обрабатываемые различными пользователями части могут произвольным образом перекрываться. Фактически, даже те два пользователя базы данных, которые работают с одними и теми же частями базы данных могут иметь значительно отличающиеся представления о них.
База данных характеризуется моделью данных, т. е. формой организации данных в ней. По типу модели данных БД делятся на сетевые, иерархические и реляционные. В настоящее время практически применяется только реляционная структура, в которой база данных состоит из одной или нескольких двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:
1) каждый элемент таблицы – один элемент данных;
2) все ячейки в столбце таблицы однородные, т. е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.);
3) каждый столбец имеет уникальное имя;
4) одинаковые строки в таблице отсутствуют;
5) порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.
Такая модель хранения данных обеспечивает удобство использования базы данных на ЭВМ. Учитывая, что таблицы базы данных могут быть связаны определенными отношениями, такая модель обеспечивает целостность данных и отсутствие избыточности хранения. Поэтому она используется в большинстве современных баз данных.
Система управления базами данных (СУБД) – специализированная программа или комплекс программ, предназначенная для организации и ведения базы данных. Она обеспечивает хранение данных и взаимодействие пользователя с БД, позволяя пользователям производить поиск, сортировку и выборку информации в базе данных, а некоторым пользователям – добавлять, удалять и изменять записи в БД [6].
2. История развития системы управления базами данных (СУБД)
СУБД выросли из файловых систем. Примерное начало становления СУБД – 60-е годы XX века.
Для управления данными американского проекта Apollo в начале 60-х гг. было создано программное обеспечение GUAM (North American Aviation (теперь Rockwell International)), в середине 60-х на базе GUAM создана первая коммерческая СУБД IMS (Information Management System).
В середине 60-х фирма General Electric создала систему IDS (Integrated Data Store) – сетевая СУБД (более сложные взаимосвязи, чем у иерархических СУБД, попытка создания стандарта баз данных).
Формирование стандартов БД происходило в 1965 году на конференции CODASYL (Conference on Data System Languages). В итоге была создана группа List Processing Task Force, переименованная в 1967 году в DBTG (Data Base Task Group) и был предложен стандарт в отчетах 1969, 1971 гг. на сетевые БД (логическая организация данных + язык управления данными). Стандарт не был одобрен ANSI, но на его основе разработано большое число систем (CODASYL или DBTG-систем).
DBTG-системы + системы на основе иерархического подхода – СУБД первого поколения. Они имеют ряд недостатков:
— для выполнения простых запросов требуют написания достаточно сложных программ;
— независимость от данных реализована в минимальной степени;
— отсутствие теоретических основ для описания (только технические стандарты).
В 1970 году была опубликована работа о реляционной модели данных, устраняющей недостатки иерархической и сетевой моделей. На базе этой модели появилось множество экспериментальных СУБД.
Первые коммерческие реляционные СУБД появились в конце 70-х — начале 80-х гг. (экспериментальная СУБД System R (IBM, Сан-Хосе, Калифорния) – создана для проверки реляционной модели, в ходе проекта создан язык SQL; СУБД DB2 (IBM); Oracle (Oracle Corporation)). Реляционные СУБД относятся к СУБД второго поколения.
Реляционная модель также имеет ряд недостатков, один из них –ограниченные возможности моделирования. Наиболее значимые работы по устранению этого недостатка реляционной модели (в области семантического моделирования данных – исследований о способах представления смыслового значения, о модели более точно описывающей реальный мир):
— в 1976 году Чен предложил модель «сущность-связь» (ER-модель) – технология проектирования баз данных;
— Кодд предложил расширенные версии реляционной модели (RM/T (1979) и RM/V2 (1990)).
В связи с возрастанием сложности приложений БД позже появились новые системы: объектно-ориентированные СУБД (OODBMS) и объектно-реляционные СУБД (ORDBMS). Они представляют собой СУБД третьего поколения [5].
3. Структура и функции системы управления базами данных (СУБД)
Система управления базами данных обычно содержит следующие компоненты:
— ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти;
— процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно- независимого исполняемого внутреннего входа;
— подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;
— сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы [9].
Основные функции СУБД:
1. Определение данных
СУБД должна предоставлять средства определения данных в виде исходной формы (схемы данных) и преобразования этих определений в соответствующую объектную форму, т. е. СУБД преобразовывает данные в форму, необходимую для хранения их в базе данных.
2. Манипулирование данными
СУБД должна быть способна обрабатывать запросы пользователя на выборку, изменение или удаление данных, уже существующих в базе, или на добавление в нее новых данных, т. е. СУБД обеспечивает интерфейс между пользователями и базами данных.
3. Управление хранением данных и доступом к ним
СУБД осуществляет программную поддержку хранения данных в запоминающем устройстве ЭВМ и управляем всеми действиями, производимыми с данными.
4. Защита и поддержка целостности данных
СУБД должна контролировать пользовательские запросы и определять, кому доступны операции изменения данных, а кому доступны только операции получения данных. Также она следит за целостностью данных, хранящихся в БД. СУБД осуществляет журнализацию изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев.
Таким образом, основная функция системы управления базами данных – осуществление интерфейса пользователя и базы данных. Большинство современных крупных банков данных рассчитаны на работу нескольких пользователей, поэтому СУБД осуществляет разделение времени между пользователями при одновременном их доступе к базе данных, а также разделение полномочий между разными типами пользователей. Например, бухгалтер на предприятии может только получать информацию из банка данных, а главный экономист может вносить изменения в банк данных [7].
4. Классификации системы управления базами данных (СУБД)
Существует достаточно много различных классификаций системы управления базами данных (СУБД), рассмотрим основные.
4. 1. Классификация по степени универсальности
По степени универсальности различают два класса СУБД:
— системы общего назначения;
СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных. Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии баз данных, позволяет существенно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Этим СУБД присущи развитые функциональные возможности и даже определенная функциональная избыточность.
Специализированные СУБД создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения.
СУБД общего назначения – это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией базы данных информационной системы.
Рынок программного обеспечения ПК располагает большим числом разнообразных по своим функциональным возможностям коммерческих систем управления базами данных общего назначения, а также средствами их окружения практически для всех массовых моделей машин и для различных операционных систем.
Источник: www.yaneuch.ru
Вопрос 60. СУБД: обеспечение целостности БД. Классификация СУБД по характеру используемой модели данных.
Условие целостности служит для обеспечения соответствия записей в подчиненной таблице записям главной таблицы. Условие целостности предотврати* непоелнамеренное удаление пользователем тех записей в главной таблицы связаны с записями в подчиненной таблице. Благодаря соблюдению 1,0 til целостности данных мы можем быть уверены в том, что записи в под-у^яной таблице не останутся сиротами: заказы без клиентов, а заработная плата без служащих.
при создании связи между таблицами Студенты и Успеваемость мы задали ^бование соблюдения условий целостности, то при работе с данными Access оЖ> три ограничення- Во-первых, СУБД не позволит в таблице Успеваемость егистрировать студента с таким личным шифром, какой еще не существует таблице Студенты. Во-вторых, значения внешнего ключа Шифр, использованные 3 подчиненной таблице Успеваемость, защитят соответствующие записи в главной табтице Студенты, так что пользователи не смогут удалить в главной таблице записи о студентах, успешно проходящих обучение и получающих оценки. И наконец, сами данные первичного ключа защищены. Наборщик не может изменить шифр студента в таблице Студенты, коль скоро на действующий шифр есть ссылка в таблице Успеваемость.
Если вы попробуете ввести, удалить или изменить данные, нарушающие условие целостности, Access выдаст на экран предупреждение и проигнорирует внесенные изменения.
Иерархическая модель базы данных состоит из объектов с указателями от родительских объектов к потомкам, соединяя вместе связанную информацию.
Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй — объекты второго уровня и т. д.
Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможно, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.
К основным понятиям сетевой модели базы данных относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа.
Сетевая СУБД, графическое представление связей
В сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.
Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.
Несмотря на то, что эта модель решает некоторые проблемы, связанные с иерархической моделью, выполнение простых запросов остается достаточно сложным процессом.
Также, поскольку логика процедуры выборки данных зависит от физической организации этих данных, то эта модель не является полностью независимой от приложения. Другими словами, если необходимо изменить структуру данных, то нужно изменить и приложение.
Реляционная СУБД (РСУБД; иначе Система управления реляционными базами данных, СУРБД) — СУБД, управляющая реляционными базами данных.
Понятие реляционный (англ. relation — отношение) связано с разработками известного английского специалиста в области систем баз данных Эдгара Кодда (Edgar Codd).
Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.
Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:
каждый элемент таблицы — один элемент данных
все ячейки в столбце таблицы однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.)
каждый столбец имеет уникальное имя
одинаковые строки в таблице отсутствуют
порядок следования строк и столбцов может быть произвольным
Объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД) — реляционная СУБД (РСУБД), поддерживающая некоторые технологии, реализующие объектно-ориентированный подход.
Разница между объектно-реляционными и объектными СУБД: первые являют собой надстройку над реляционной схемой, вторые же изначально объектно-ориентированы. Главная особенность и отличие объектно-реляционных, как и объектных, СУБД от реляционных заключается в том, что О(Р)СУБД интегрированы с Объектно-Ориентированным (OO) языком программирования, внутренним или внешним как C++, Java. Характерные свойства OРСУБД — 1) комплексные данные, 2) наследование типа, и 3) объектное поведение.
Объектно-ориентированная СУБД — реализующая объектно-ориентированный подход. Эта система управления обрабатывает данные как абстрактные объекты, наделённые свойствами, в виде неструктурированных данных, и использующие методы взаимодействия с другими объектами окружающего мира.
Пример Объектно-ориентированной СУБД:
Источник: studopedia.ru
Классификация СУБД. Архитектуры ИС. Функции БД. Компоненты БД
Развитие аппаратных и программных средств управления внешней памятью диктовалось потребностями ИС, для построения которых требовалась возможность надежного долговременного хранения больших объемов данных, а также обеспечение достаточно быстрого доступа к этим данным.
Содержание
Классификация СУБД
По модели данных
- Иерархические
- Сетевые
- Реляционные
- Объектно-ориентированные
- Объектно-реляционные
По степени распределённости
- Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)
- Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться не только на одном, но на двух и более компьютерах).
По способу доступа к БД
Файл-серверные. В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок.
Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера.
Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик, как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.
На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах — недостатком.
Клиент-серверные. Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно.
Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу.
Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик, как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.
Встраиваемые. Встраиваемая СУБД — СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети.
Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы.
По типу параллельности
• однопроцессорные
• параллельные с общей памятью (shared-everything)
• параллельные с общими дисками (shared-disks)
• параллельные без использования общих ресурсов (shared-nothing)
Универсальные и специализированные СУБД
Существуют универсальные СУБД (Oracle, DB2, Microsoft SQL Server), которые направлены на многофункциональность, на удовлетворение всех потребностей ИС.
Из-за своей всенаправленности, универсальные СУБД очень громоздкие и неповоротливые, часто они не успевают быстро адаптироваться к новым потребностям бизнеса, из-за чего бизнес теряет деньги. Считается, что именно бизнес является главной движущей силой развития СУБД (и IT продуктов в целом).
Альтернативой универсальным приходятся специализированные СУБД (Vertica, VoltDB и т.д.), ориентированные на эффективную поддержку одного класса ИС (например, транзакционных или аналитических систем). За счёт своей узконаправленности, они могут быстрее адаптироваться к требованиям бизнеса.
Типология баз данных
Классификация баз и банков данных может быть произведена по разным признакам (относящимся к разным компонентам и сторонам функционирования банков данных (БнД), среди которых выделяют следующие.
По форме представляемой информации можно выделить фактографические, документальные, мультимедийные, в той или иной
степени соответствующие цифровой, символьной и другим (нецифровой и несимвольной) формам представления информации в вычислительной среде. К последним можно отнести картографические, видео-, аудио-, графические и другие БД.
По типу хранимой (не мультимедийной) информации можно выделить фактографические, документальные, лексикографические БД.
Лексикографические базы — это классификаторы, кодификаторы, словари основ слов, тезаурусы, рубрикаторы и т. д., которые обычно используются в качестве справочных совместно с документальными или фактографическими БД. Документальные базы подразделяются по уровню представления информации на полнотекстовые (так называемые «первичные» документы) и библиографическо-реферативные («вторичные» документы, отражающие на адресном и содержательном уровнях первичный документ).
По типу используемой модели данных выделяют три классических класса БД: иерархические, сетевые, реляционные. Развитие технологий обработки данных привело к появлению постреляционных, объектно-ориентированных, многомерных БД, которые в той или иной степени соответствуют трем упомянутым классическим моделям.
По топологии хранения данных различают локальные и распределенные БД.
По типологии доступа и характеру использования хранимой информации БД могут быть разделены на специализированные и интегрированные.
По функциональному назначению (характеру решаемых с помощью БД задач и, соответственно, характеру использования данных) можно выделить операционные и справочно-информационные. К. последним можно отнести ретроспективные БД (электронные каталоги библиотек, БД статистической информации и т. д.), которые используются для информационной поддержки основной деятельности и не предполагают внесения изменений в уже существующие записи, например, по результатам этой деятельности. Операционные БД предназначены для управления различными технологическими процессами. В этом случае данные не только извлекаются из БД, но и изменяются (добавляются) в том числе в результате этого использования.
По сфере возможного применения можно различать универсальные и специализированные (или проблемно-ориентированные) системы.
По степени доступности можно выделить общедоступные и БД с ограниченным доступом пользователей. В последнем случае говорят об управляемом доступе, индивидуально определяющем не только набор доступных данных, но и характер операций, которые доступны пользователю.
Следует отметить, что представленная классификация не является полной и исчерпывающей, а в большей степени отражает исторически сложившееся состояние дел в сфере деятельности, связанной с разработкой и применением баз данных.
Архитектуры ИС
Архитектура ИС— общие функциональные, информационные, программные, технические, эстетические и другие свойства ИС.
Конфигурация— определяется как граф, представляющий интересующий разработчика аспект проектируемой системы.
Вершинам этого графа ставятся в соответствие элементы различных видов. Дугам графа ставятся в соответствие интересующие отношения между элементами. С дугами и вершинами могут быть связаны разнообразные количественные меры, задаваемые соответствующими функциями принадлежности.
Структура (лат. structure) — прочная, относительно устойчивая связь (отношение) и взаимодействие элементов, сторон, частей предмета, явления, процесса как целого.
Учитывая специфику ИС, структура — это совокупность конфигураций. Таким образом, структура системы определяется через множество выбранных видов элементов, множество элементов, множество рассматриваемых видов отношений и отношений и множество функций принадлежности, характеризующих количественно связи элементов.
По мере эволюции вычислительных систем сформировались разновидности архитектуры информационных систем:
- одноранговая архитектура;
- классическая архитектура «клиент-сервер»;
- архитектура «клиент-сервер» на основе Web-технологии.
При одноранговой архитектуре все ресурсы вычислительной системы, включая информацию, сконцентрировзны в центральной ЭВМ, называемой еще мэйнфреймом (main frame — центральный блок ЭВМ). В качестве основных средств доступа к информационным ресурсам используются однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требуется никаких специальных действий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.
Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре, и развитие инструментальных средств привели к появлению вычислительных систем с архитектурой «клиент-сервер». Особенность данного класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети. Создание данного класса систем связано с появлением персональных компьютеров, взявших на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появилась возможность создания глобальных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональные компьютеры (клиенты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компьютеры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для общего использования.
Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:
- компонет представления, реализующий интерфейс с пользователем;
- прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;
- компонент доступа к информационным ресурсам или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.
На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют несколько моделей модели архитектуры «клиент-сервер»:
- модель доступа к удаленным данным;
- модель сервера управления данными;
- модель комплексного сервера;
- архитектура «клиент-сервер».
Модель доступа к удаленным данным, при которой на сервере расположены только данные, имеет свои особенности — невысокую производительность (вся информация обрабатывается на рабочих станциях); снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.
При использовании модели сервера управления данными кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (например, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются па компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (например SQL, в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных
библиотек. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети менеджеру ресурсов (например, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. К наиболее существенным особенностям данной модели относятся:
- уменьшение объемов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;
- унификация и широкий выбор средств создания приложений;
- отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.
Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объемов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.
Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером. Преимущества модели комплексного сервера — высокая производительность; централизованное администрирование; экономия ресурсов сети.
Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объемов информации.
Архитектуру «клиент-сервер», при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.
При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него может быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трехзвенной архитектуре «клиент-сервер». Первое звено — компьютер-клиент, второе — сервер приложений, третье — сервер управления данными. В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуг.
Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Internet в архитектуре «клиент-сервер», основанной на Web-технологии.
В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации (Web-навигатор, Webброузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бумажной Web-страница может быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на такие объекты:
- другая часть Web-документа;
- другой Web-документ или документ другого формата (например, документ Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;
- мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);
- программа, которая при переходе на нее по ссылке, передается с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;
- любой другой сервис — электронная почта, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.
Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Таким образом, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в унифицированном виде предоставляет ее пользователю.
Event Driven Architecture (архитектура, управляемая событиями).
Object Management Architecture (объектно-ориентированная архитектура).
Service-Oriented Architecture (сервисно-ориентированная архитектура — СОА).
Technology Neutral Architecture (независимая от технологии архитектура).
Unstructured Information Management Architecture (архитектура управления неструктурированной информацией).
Функции БД
- поддержка целостности файлов
- восстановление согласованного состояния данных после сбоев
- обеспечение параллельной работы нескольких пользователей
- поддержка языка манипулирования данными
- Непосредственное управление данными во внешней памяти
- Управление буферами оперативной памяти
- Управление транзакциями
- Журнализация
- Поддержка языков БД
Компоненты БД
- внутренняя часть – ядро СУБД (database engine)
- компилятор языка БД (обычно SQL)
- подсистема поддержки времени выполнения
- набор утилит
В некоторых системах эти части выделяются явно, в других — нет, но логически такое разделение можно провести во всех СУБД.
Ядро СУБД отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами ОП, управление транзакциями и журнализацию. Соответственно, можно выделить следующие компоненты ядра:
- менеджер данных
- менеджер буферов
- менеджер транзакций
- менеджер журнала
Функции этих компонентов сильно взаимосвязаны, и для обеспечения корректной работы СУБД все эти компоненты должны взаимодействовать по тщательно продуманным и проверенным протоколам.
- Голицына О. Л., Максимов Н. В., Попов И. И. Базы данных: Учебное пособие. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. — 352 с.
- Теория информационных процессов и систем : учебник для студ. высш. учеб, заведений / [Б. Я. Советов, В. А.Дубенецкмй, В.В.Цехановский и др.] ; под ред. иБ.Я. Советова. — М. : Издательский центр «Академия», 2010. — 432 с.
- Кузнецов С. Д. Базы данных : курс лекций. — 2020. — 256 с.
27.04.2022, 671 просмотр.
Источник: myfilology.ru