Клиенты и серверы в среде SQL

-height:18pt">3. Управление параллельным  доступом к данным.

4. Гарантию безопасности  и целостности данных.

 

Система с базой данных состоит из следующих компонентов:

1. Пользователи. Это люди, которые используют данные.

2. Приложения. Это программы  пользователей, которым требуются  данные из системы.

3. СУБД. Это программное  обеспечение, которое управляет  доступом к данным и обеспечивает  описанные выше функциональные  возможности системы с базой  данных.

4. Данные. Строки данных, хранящиеся в файлах.

5. Система-хост. Это компьютерная  система, в которой хранятся  файлы.

 

Доступ к строкам данных осуществляется системой-хостом. Роль СУБД состоит в том, чтобы генерировать запросы, позволяющие использовать функциональные возможности системы  управления файлами системы- хоста для обслуживания различных приложений. СУБД — это дополнительный уровень программного обеспечения, надстроенный над программным обеспечением системы-хоста. Таким образом, систему с базой данных можно представить в виде последовательности уровней (рис. 3).

рис. 3

На самом нижнем уровне находятся данные, хранящиеся в множестве физических файлов. Это физическая память базы данных. На верхнем уровне находятся приложения с их собственными представлениями одних и тех же физических данных. Каждое представление базы данных — это определенная логическая структура, построенная из лежащих в основе физических данных. Чтобы обеспечить интерфейс между физической памятью базы данных и ее разнообразными логическими версиями (множеством поддерживаемых представлений) СУБД, в свою очередь, должна состоять из нескольких уровней.

 

 

 

 

Архитектура банка  данных.

B настоящее время принята  четырехуровневая архитектура СУБД, использующая четыре уровня восприятия  и отображения информации предметной  области в моделях баз данных:

• инфологический уровень;
• концептуальный уровень;
• внешний уровень;
• внутренний уровень.

На каждом уровне присутствует модель данных информации, которая  специфицируется с помощью языка  описания данного уровня. Модель каждого  уровня, представленную на языке описания, принято называть СХЕМОЙ. Перевод моделей (описаний моделей) из одного уровня в другой осуществляется с помощью трансляции или интерпретации.

B зависимости от вида  представления информации различают  следующие типы схем:

• инфологическая схема, дающая общее информационно-логическое представление об информации предметной области;
• концептуальная схема, описывающая информацию о предметной области в терминах конкретной СУБД;
• внешняя схема, дающая представление информации о предметной области для прикладных программ и пользователей системы. С помощью концептуальной и внешней схемы СУБД дает возможность программам и пользователям осуществлять доступ к хранимым данным лишь по их именам, не заботясь о физическом расположении этих данных. Нужные данные отыскиваются СУБД на внешних запоминающих устройствах по описанию внутренней схемы;
• внутренняя схема, характеризующая физический уровень представления информации в конкретной СУБД. Как и в любой другой схеме ей соответствует своя модель, которая должна быть описана на языке описания данных этой СУБД.

Согласно предложениям ANSI/SPARC, к исследованию разнотипных БД можно  подходить с единых позиций, если придерживаться следующей архитектуры  банка данных (рис. 4). 

Рис. 4. Архитектура банка данных

Архитектура представлена тремя  уровнями: внутренним, концептуальным и внешним.

Внутренний уровень наиболее близок к физическим структурам хранимой информации. Именно внутренний уровень  учитывает методы доступа операционной системы для манипулирования  данными на физическом уровне, что  в некоторой степени снижает  независимость операций обработки  данных от технических средств, однако, в идеале СУБД может располагать  внутренним уровнем, который бы не опирался на средства ОС.

Внешний уровень является уровнем пользователей СУБД, т.к. он является уровнем восприятия каждого  пользователя. В принципе для каждого  пользователя создается свой внешний  уровень (схема - модель с соответствующим  языком описания данных). Типичным воплощением  внешнего уровня является использование  представлений (VIEW) в языке SQL.

Концептуальный уровень  является обобщением локальных представлений  пользователей, т.е. является общим  глобальным описанием предметной области  в терминах (концептах) конкретной СУБД. Важно отметить, что концептуальный уровень исполняет роль некоторого стандарта пользователей, согласуя их представление о предметной области в единое целое.

Банк данных создается  для удовлетворения информационных потребностей пользователя.

Пользователи подразделяются на прикладных программистов и пользователей  непрофессионалов. Для каждого пользователя используется свой язык общения с  базой данных.

Передача информации между  базой данных (БД) и пользователями осуществляется через рабочую область (см. рис.4). Для пользователей программистов такой рабочей областью является область ввода-вывода, для непрофессионала эта область состоит из рабочей памяти выделенной терминалу. Т.к. отдельного пользователя, как правило, интересует только некоторая часть всей базы данных, то он взаимодействует с банком данных на уровне внешней модели. Таким образом, внешняя модель является информационным содержанием базы данных в том виде, в каком его представляет конкретный пользователь (т.е. для этого пользователя внешняя модель есть собственно база данных, например: база данных отдела кадров).

Концептуальная запись может  не соответствовать внешней или  хранимой записи. Концептуальная модель определяется посредством концептуальной схемы, которая включает определения  каждого типа концептуальных записей. Для достижения независимости данных эти определения не должны учитывать  структуру хранения или стратегию  доступа, они должны быть определениями  только информационного содержания, т.е. они не должны содержать какие-либо особенности физического отображения (хеш адресацию, индексирование, и т.д.).

Если концептуальная схема  действительно обеспечивает независимость  данных, то внешние схемы, которые  определены в терминах концептуальной схемы, будут также независимы от данных.

Низшим уровнем архитектуры  банка данных является внутренний уровень  или уровень хранимых записей. Внутренняя модель описывается посредством внутренней схемы, которая не только определяет различные типы хранимых записей, но и определяет, каким образом эти хранимые записи организованы, какие добавочные индексы используются, какие используются методы кодирования и т.п.

 

 Функциональные, инфологические и даталогические модели предметной области.

Инфологическая модель отображает реальный мир в некоторые понятные человеку концепции, полностью независимые  от параметров среды хранения данных. Существует множество подходов к  построению таких моделей: графовые модели, семантические сети, модель «сущность-связь» и т.д.  Наиболее популярной из них оказалась модель «сущность-связь».

Инфологическая модель должна быть отображена в компьютеро-ориентированную даталогическую модель, «понятную» СУБД. В процессе развития теории и практического использования баз данных, а также средств вычислительной техники создавались СУБД, поддерживающие различные даталогические модели.

Сначала стали использовать иерархические  даталогические модели. Простота организации, наличие заранее заданных связей между сущностями, сходство с физическими моделями данных позволяли добиваться приемлемой производительности иерархических СУБД на медленных ЭВМ с весьма ограниченными объемами памяти. Но, если данные не имели древовидной структуры, то возникала масса сложностей при построении иерархической модели и желании добиться нужной производительности.