Поясняк (1230875), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В сетевой модели допускаются отношения "многие ко многим", а записи не зависят друг от друга. При удалении записи удаляются и все ее связи, но не сами связанные записи. В сетевой модели требуется, чтобы связи устанавливались между существующими записями во избежание дублирования и искажения целостности. Данные можно изолировать в соответствующих таблицах и связать с записями в других таблицах. Программисту не нужно, при проектировании СУБД, заботиться о том, как организуется физическое хранение данных на диске. Это ослабляет зависимость приложений и данных. Но в сетевой модели требуется, чтобы программист помнил структуру данных при формировании запросов. [1]

1.3.2.3 Реляционная модель

Концепцию реляционной модели данных предложил Эдгар Кодд в 1969 году.

Реляционная модель представляет собой совокупность данных, состоящую из набора двумерных таблиц, состоящих из полей (столбцов), записей (строк). При табличной организации данных отсутствует иерархия элементов. Строки и столбцы могут быть просмотрены в любом порядке, поэтому высока и гибкость выбора любого подмножества элементов в строках и столбцах. Пример реляционной базы данных представлен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Пример реляционной базы данных

Структура таблицы в реляционной базе характеризуется следующим:

• она состоит из совокупности столбцов;

• каждый столбец имеет уникальное, то есть не повторяющееся в других столбцах, имя;

• последовательность столбцов в таблице не существенна;

• все строки таблицы организованы по одинаковой структуре, то есть имеют одно и то же количество реквизитов и имеют одинаковую длину;

• в таблице нет одинаковых строк;

• количество строк в таблице практически не ограничено;

• последовательность строк в таблице не существенна;

• при выполнении манипуляция с таблицей все строки и столбцы могут просматриваться в произвольном порядке безотносительно к их содержанию и смыслу.

Записи в таблице хранятся упорядоченно соответственно первичному ключу, который может быть простым, состоящим из одного поля, или сложным, состоящим из нескольких полей. Сложный ключ выбирается в тех случаях, когда ни одно поле таблицы однозначно не определяет запись.

В таблице кроме первичного ключа могут быть и вторичные (внешние), или называемые индексами. Индекс - это поле или совокупность полей, чьи значения имеются в нескольких таблицах и которое является первичным ключом в одной из них. Значения индекса могут повторяться в одной таблице.

По первичному ключу отыскивается только одна запись, в то время, как по вторичному - может быть найдена группа строк с одинаковыми значениями первичного ключа.

Индексы можно создавать и удалять, оставляя неизменным содержание записей реляционной таблицы. Количество внешних ключей определяется при создании схемы базы данных.

Первичный ключ таблицы должен содержать уникальные (не повторяющиеся) непустые значения для данной таблицы. При попытке задать первичному ключу значение, уже имеющееся в другой записи таблицы, выдается сообщение об ошибке первичного ключа.

К преимуществам реляционных баз данных можно отнести:

• упрощенная схема представления данных;

• простота инструментальных средства;

• оптимизация доступа к базе;

• улучшение целостности и защиты;

• обеспечение пользователя языками высокого уровня;

• обеспечение методологического подхода.

Недостатком такой модели БД является жесткость структуры данных, например, невозможность задать строку таблицы произвольный длины, а также сложность описания иерархических и сетевых связей.

1.4 Системы управления базами данных (СУБД)

1.4.1 Классификация СУБД

Система управления базами данных - это совокупность программных и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Программы, с помощью которых пользователи работают с базой данных, называются приложениями. С одной БД параллельно могут работать множество разных приложений, и именно СУБД предназначена обеспечить работу этого множества программ, чтобы каждое из них выполняло свои функции корректно, не учитывая все изменения, вносимые другими приложениями.

Существует множество различных СУБД, которые можно разделить по способу доступа к БД:

• файл-серверные;

• клиент-серверные;

• трехуровневые.

1.4.1.1 Файл-серверная СУБД

Все данные располагаются в одном или нескольких каталогах специально выделенного компьютера, постоянно подключенного к сети. Такой ПК называется файл-сервером. Достоинством такой СУБД является простота её создания и обслуживания. Её организация сводится к развертыванию локальной сети и установке сетевых операционных систем на компьютеры, подключенный к этой ЛВС. По архитектуре они обычно являются однозвенными, но иногда может использоваться сервер приложений.

Недостатком такой СУБД является значительная нагрузка на сеть. Следовательно её применение может успешно использоваться в небольших фирмах с количеством клиентских мест до нескольких десятков.

1.4.1.2 Клиент-серверная СУБД

Клиент-сервер — архитектура или организация построения сети (в том числе локальной и распределенной), в которой производится разделение вычислительной нагрузки между включенными в ее состав компьютера, выполняющими функции клиентов, и одной мощной центральной ЭВМ — сервером. Процесс наблюдения за данными отделен от программ, использующих эти данные. Сервер может поддерживать центральную базу данных, расположенную на большом компьютере, зарезервированном для этой цели. Клиентом будет обычная программа, расположенная на любой ЭВМ, включенной в сеть, а также сама ЭВМ, которая по мере необходимости запрашивает данные с сервера.

Производительность при использовании клиент-серверной архитектуры выше обычной, поскольку как клиент, так и сервер делят между собой нагрузку по обработке данных.

Достоинствами клиент-серверной архитектуры являются большой объем памяти и ее пригодность для решения разнородных задач, возможность подключения большого количества рабочих станций, включая ПЭВМ и пассивные терминалы, а также установки средств защиты от несанкционированного доступа.

1.4.1.3 Трехуровневая СУБД

Архитектура СУБД должна обеспечивать разграничение пользовательского и системного уровней. В настоящее время чаще всего используется трехуровневая архитектура, состоящая из трех уровней:

• внешнего;

• концептуального;

• внутреннего (физического).

Структурная схема такой архитектуры представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Трёхуровневая модель СУБД.

Описание структуры данных на любом уровне называется схемой.

Основное предназначение трехуровневой архитектуры заключается в обеспечении независимости от данных. То есть изменения нижнего уровня никак не влияют на верхний. Различают два типа независимости от данных: логическую, то есть обеспечивается полная защищенность внешних схем от изменений, вносимых в конептуальную, и физическую, где организуется защита концептуальной схемы от изменений во внутренней.

Внешний уровень представляет собой интерфейсный компонент комплекса, предоставляемый конечным пользователям. Каждый из них для работы с базой данных применяет либо язык запросов (SQL), либо язык, поддерживаемый программным обеспечением, через которое происходит непосредственная работа с БД.

В задачи внешнего уровня входят:

• интерфейс авторизации;

• алгоритмы шифрования;

• несложные операции с данными, уже загруженными на терминал;

• проверка вводимых значений на допустимость и др.

Концептуальный уровень - это центральное звено трехзвенной архитектуры, на который переносится вся бизнесс-логика.

Физический уровень содержит данные, расположенные в файлах, страничных структурах, БД.

Процесс прохождения пользовательского запроса представлен на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Процесс прохождения пользовательского запроса

1. Пользователь посылает СУБД запрос на получение данных из БД.

2. Анализ прав пользователя и внешней модели данных, соответствующей данному пользователю, подтверждает или запрещает доступ данного пользователя к запрошенным данным.

3. В случае запрета на доступ к данным СУБД сообщает пользователю об этом (стрелка 12) и прекращает дальнейший процесс обработки данных, в противном случае СУБД определяет часть концептуальной модели, которая затрагивается запросом пользователя.

4. СУБД запрашивает информацию о части концептуальной модели.

5. СУБД получает информацию о запрошенной части концептуальной модели.

6. СУБД запрашивает информацию о местоположении данных на физическом уровне (файлы или физические адреса).

7. В СУБД возвращается информация о местоположении данных в терминах операционной системы.

8. СУБД просит операционную систему предоставить необходимые данные, используя средства операционной системы.

9. Операционная система осуществляет передачу информации из устройств хранения в системный буфер.

10. Операционная система оповещает СУБД об окончании пересылки.

11. СУБД выбирает из доставленной информации, находящейся в системном буфере, только то, что нужно пользователю, и пересылает эти данные в рабочую область пользователя.

1.5 Сервер базы данных

1.5.1 СУБД Firebird

Firebird - это мощная, компактная реляционная система управления базами данных с архитектурой клиент-сервер. Она может выполняться на разнообразных серверных и клиентских платформах, включая Windows, Linux и на некоторых других платформах UNIX, включая FreeBSD и Mac OS X.

FireBird представляет собой полнофункциональный SQL-сервер.
Сервер баз данных - это программный процесс, который выполняется на узле сети, где расположен главный компьютер и физически расположена сама база данных. Процесс сервера - единственный процесс на любом узле, который может исполнять прямые операции ввода-вывода для файлов базы данных.

Клиенты посылают запросы серверному процессу, чтобы выполнить различные действия в базе данных, включая:

• поиск в базе данных по заданным условиям;

• сравнение, сортировку и предоставление данных в табличном виде;

• изменение хранимых данных;

• добавление новых данных в базу;

• удаление данных из базы данных;

• создание новых базы данных и структур данных;

• выполнение программного кода на сервере;

• передачу сообщения другим клиентам, подключенным в данный момент к серверу.

Преимущество разработки информационных систем на основе SQL серверов в следующем:

• SQL-серверы прямо ориентированы на создание интегрированных, многопользовательских систем, имея в своем распоряжении развитые словари данных.

• Средства разработки для этих СУБД оптимизированы в отношении коллективной разработки сложных систем в рамках единой стратегической линии.

• Развитый механизм обработки транзакций позволяет обеспечить целостность данных при одновременной работе многих пользователей.

• Использование единого языка доступа к данным (SQL) позволяет упростить переход от одной СУБД к другой.

• Обеспечивается масштабируемость разрабатываемых систем.

• Поддерживается возможность работы как в локальной, так и в глобальной сетях. [6]

1.5.2 Роль сервера

Работа сервера включает:

• управление хранением данных базы данных и выделение дискового пространства;

• управление всеми транзакциями, запущенными клиентами, гарантирование, что каждая получит и сохранит непротиворечивый образ постоянно хранимых данных, требуемых клиенту;

• управление подтверждением транзакций, данными и сборкой мусора;

• поддержку блокировок и статистики для каждой базы данных;

• обработку запросов на добавление, изменение или удаление строк и поддержку текущих и устаревших версий записей;

• поддержку метаданных каждой базы данных и обслуживание запросов клиентов по созданию новых баз данных и объектов базы данных, изменение структур, проверку и компиляцию хранимых процедур и триггеров;

• обслуживание клиентских запросов на получение результирующих данных и выполнение хранимых процедур;

• маршрутизацию сообщений для клиентов;

• поддержку кэшированных данных для хранения часто используемых наборов данных и индексов;

• отдельную поддержку безопасности баз данных для проверки доступа пользователей.

1.5.3 Генераторы

Каждая запись в таблице БД должна отличаться от остальных записей. Отличительным признаком каждой записи является первичный ключ, состоящий из одного или нескольких полей. Чаще всего первичный ключ (в любой БД) состоит из единственного целочисленного поля. Любая СУБД предоставляет механизм генерации числовой последовательности, что позволяет пронумеровать каждую запись таблицы собственным уникальным числовым значением (1, 2, 3, 4, 5 и т.д.).

Характеристики

Список файлов ВКР