- •Белорусский государственный университет модели данных и субд Учебное пособие
- •Введение
- •Раздел 5 посвящен семантическим или инфологическим моделям, используемым в современных программных системах поддержки проектирования, называемых case-системами (Computer Aided Software Engineering).
- •Раздел 10 посвящен вопросам распределенной обработки данных, здесь рассматриваются проектирование распределенных систем обработки данных, уделяется большое внимание фрагментации данных.
- •1. Основные понятия и определения теории баз данных.
- •1.1. Причины возникновения систем баз данных.
- •1.3. Системы управления базами данных.
- •2. Классификация моделей данных.
- •2.1. Моделирование данных.
- •2.2. Иерархическая модель.
- •2.3. Сетевая модель.
- •2.4. Реляционная модель.
- •2.5. Объектно-ориентированная модель.
- •2.6. Объектно-реляционная модель.
- •2.7. Многомерная модель.
- •3. Реляционная алгебра и реляционное исчисление.
- •3.1. Реляционная алгебра.
- •3.2. Реляционное исчисление.
- •4. Проектирование реляционных баз данных на основе нормализации.
- •4.1. Нормализация отношений, цели нормализации.
- •4.2. Структура функциональных зависимостей.
- •4.2.1. Функциональные зависимости и их свойства.
- •4.2.2. Ключи схем отношений.
- •4.2.3. Полные и неполные функциональные зависимости.
- •4.2.4. Покрытие множеств зависимостей.
- •4.2.5. Декомпозиция схем отношений.
- •4.2.6. Декомпозиции, сохраняющие зависимости.
- •4.3 Нормальные формы отношений.
- •4.3.1. Первая и вторая нормальные формы схем отношений.
- •4.3.2. Третья нормальная форма схем отношений.
- •4.3.4. Четвертая нормальная форма схем отношений.
- •4.3.5. Пятая нормальная форма схем отношений.
- •5. Семантическое моделирование
- •5.1. Цели и средства семантического моделирования.
- •5.2. Метод “сущность-связь”.
- •5.3. Этапы моделирования.
- •5.4. Правила формирования отношений.
- •Формирование отношений для связи 1:1.
- •Формирование отношений для связи 1:м.
- •6. Структура субд и основные функции.
- •6.1. Типовая организация современной субд.
- •6.2. Поддержка языков бд.
- •6.3. Управление данными во внешней памяти.
- •6.4. Управление буферами оперативной памяти.
- •6.5. Управление транзакциями.
- •6.6. Журнализация и восстановление после сбоев.
- •7. Управление транзакциями.
- •7.1. Свойства транзакций. Проблемы параллельного выполнения.
- •7.2. Консервативные методы управления транзакциями.
- •7.2.1. Метод блокировки.
- •7.2.2. Метод временных отметок.
- •7.3. Оптимистические методы управления транзакциями.
- •7.4. Уровень детализации блокируемых элементов данных.
- •8. Восстановление базы данных после сбоев.
- •8.1. Основные принципы и функции восстановления.
- •8.3. Создание контрольных точек.
- •8.4. Методы восстановления.
- •9. Защита баз данных.
- •9.1. Основные понятия.
- •9.2. Компьютерные средства защиты.
- •9.3. Некомпьютерные средства защиты.
- •10. Распределенные базы данных
- •10.1. Основные концепции.
- •10.2. Функции распределенных субд.
- •10.3. Разработка распределенных реляционных баз данных.
- •10.4. Распределение данных.
- •10.5. Фрагментация.
- •10. 6. Обеспечение прозрачности в рсубд.
- •11. Введение в субд oracle.
- •11.1. Характеристика субд Oracle.
- •11.2. Объекты базы данных Oracle.
- •11.4. Архитектура базы данных Oracle.
- •11.5. Архитектура экземпляра базы данных Oracle.
- •11.6. Формирование базы данных и экземпляра Oracle.
- •12. Основы языка sql.
- •12.1. Алфавит и лексемы языка sql.
- •12.2. Типы данных языка sql.
- •12.3. Операторы языка sql.
- •12.4. Операции языка sql.
- •12.5. Функции языка sql.
- •12.6. Создание, модификация и удаление таблиц.
- •12.7. Выбор информации из базы данных.
- •13. Основы языка pl/sql.
- •13.1. Алфавит и лексемы языка.
- •13.3. Типы данных и объявление переменных.
- •13.4. Операторы.
- •13.5. Курсоры.
- •13.6. Обработка исключительных ситуаций.
- •13.7. Триггеры базы данных.
- •13.8. Хранимые процедуры и функции.
- •13.9. Пакеты.
- •13.10. Объекты.
- •Литература
10.2. Функции распределенных субд.
Типичная СУРБД должна обеспечивать, по крайней мере, тот же набор функциональных возможностей, который был определен для централизованных СУБД. Кроме того, СУРБД должна предоставлять следующий набор функциональных возможностей.
Расширенные службы установки соединений должны обеспечивать доступ к удаленным сайтам и позволять передавать запросы и данные между сайтами, входящими в сеть.
Расширенные средства ведения каталога, позволяющие сохранять сведения о распределении данных в сети.
Средства обработки распределенных запросов, включая механизмы оптимизации запросов и организации удаленного доступа.
Расширенные функции управления параллельностью, позволяющие поддерживать целостность реплицируемых данных.
Расширенные функции восстановления, учитывающие возможность отказов в работе сайтов и отказов линий связи.
10.3. Разработка распределенных реляционных баз данных.
При разработке распределенных реляционных баз данных возникают следующие аспекты проектирования:
Фрагментация. Любое отношение может быть разделено на некоторое количество частей, называемых фрагментами, которые затем распределяются по различным сайтам. Существуют два основных типа фрагментов: горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные фрагменты представляют собой подмножества кортежей, а вертикальные – подмножества атрибутов.
Распределение. Каждый фрагмент сохраняется на сайте, выбранном с учетом “оптимальной” схемы их размещения.
Репликация. СУРБД может поддерживать актуальную копию некоторого фрагмента на нескольких различных сайтах.
Определение и размещение фрагментов должно проводиться с учетом особенностей использования базы данных. В частности, это подразумевает выполнение анализа приложений.
Проектирование должно выполняться на основе как количественных, так и качественный показателей. Количественная информация используется в качестве основы для распределения, тогда как качественная служит базой при создании схемы фрагментации. Количественная информация включает такие показатели:
частота запуска приложения на выполнение;
сайт, на котором запускается приложение;
требования к производительности транзакций и приложений.
Качественная информация может включать перечень выполняемых в приложении транзакций, используемые отношения, атрибуты и кортежи, к которым осуществляется доступ, тип доступа (чтение или запись), предикаты, используемые в операциях чтения.
Определение и размещение фрагментов по сайтам выполняется для достижения следующих стратегических целей.
Локальность ссылок. Везде, где только это возможно, данные должны храниться как можно ближе к местам их использования. Если фрагмент используется на нескольких сайтах, может оказаться целесообразным разместить на этих сайтах его копии.
Повышение надежности и доступности. Надежность и доступность данных повышаются за счет использования механизма репликации. В случае отказа одного из сайтов всегда будет существовать копия фрагмента, сохраняемая на другом сайте.
Приемлемый уровень производительности. Неверное распределение данных будет иметь следствием возникновение в системе узких мест. В этом случае некоторый сайт оказывается просто завален запросами со стороны других сайтов, что может вызвать существенное снижение производительности всей системы. В то же время неправильное распределение может иметь следствием неэффективное использование ресурсов системы.
Баланс между емкостью и стоимостью внешней памяти. Обязательно следует учитывать доступность и стоимость устройств хранения данных, имеющихся на каждом из сайтов системы. Везде, где только это возможно, рекомендуется использовать более дешевые устройства массовой памяти. Это требование должно быть сбалансировано с требованием поддержки локальности ссылок.
Минимизация расходов на передачу данных. Следует тщательно учитывать стоимость выполнения в системе удаленных запросов. Затраты на выборку будут минимальны при обеспечении максимальной локальности ссылок, т.е. тогда, когда каждый сайт будет иметь собственную копию данных. Однако при обновлении реплицируемых данных внесенные изменения потребуется распространить на все сайты, имеющие копию обновленного отношения, что вызовет увеличение затрат на передачу данных.