26. Модели баз данных. Двухуровневая и трехуровневая система организации баз данных.
Выполнение прикладных программ предусматривает преобразование и логическую обработку данных, их хранение, защиту и архивацию в БД, а также взаимодействие прикладной программы с файловой системой операционной системы компьютера. Любое вновь созданное приложение выполняется в архитектуре клиент-сервер.
Системой БД называют компьютерную систему хранения однотипных записей. Известны многопользовательские и однопользовательские БД. Все данные в БД являются интегрированными и разделяемыми(использование данных разными пользователями). Обработка всех запросов пользователей к БД осуществляется программным обеспечением, как принято в настоящее время СУБД(система управления базой данных). Под СУБД понимают совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Большинство СУБД имеют встроенный язык запросов(SQL). Основные достоинства БД: возможность совместного доступа к данным разных пользователей, сокращению избыточных данных, возможность поддержки транзакций и др.
Архитектура системы БД представляет три уровня: внутренний или физический, концептуальный или логический и внешний или пользовательский.
Трехуровневая система организации БД по стандарту ANSI нарис:
Внутренний уровень-это внутреннее представление всей БД в виде внутренних(хранимых) записей. Данные размещаются в файлах или на внешних носителях.
Концептуальный(логический) уровень представлен реляционными таблицами и операторами выборки строк и столбцов. Т.О., это уровень реляционной модели данных. Внешний(пользовательский)уровень-это индивидуальный уровень пользователей. Доступ к данным БД происходит в следующей последовательности: пользователь на языке SQLвыдает запрос на доступ к БД; СУБД перехватывает и анализирует запрос; СУБД просматривает внешнюю и концептуальную схемы, атакже структуру хранения данных и выполняет необходимые операции в хранимой БД с преобразованием типов данных.
Модели двухуровневой технологии "клиент — сервер"
Систему баз данных можно рассматривать как систему, гдеосуществлено распределение процесса выполнения по принципувзаимодействия двух программных процессов, один из которых в этоймодели называется "клиентом", а другой, обслуживающий клиента, —сервером (машина, хранящая базы данных). Клиентский процессзапрашивает некоторые услуги, а серверный процесс обеспечивает ихвыполнение. При этом предполагается, что один серверный процесс можетобслужить множество клиентских процессов Сервер в простейшем случае — это собственно СУБД. Он
поддерживает все основные функции СУБД и предоставляет полную
поддержку на внешнем, концептуальном и внутреннем уровнях.
Клиенты — это различные приложения, которые выполняются над
Рис. Структура системы БД с выделением клиентов и сервера
27. Теория клиент-серверных баз данных. Файл-серверные, клиент-серверные базы данных.
Базы данных (БД) делятся на локальные (установленные на компьютере клиента, там же, где и работает программа) и удаление (установленные на сервере – удаленном компьютере). Для обозначения второго типа БД используются названия файл-серверные или клиент-серверные БД, потому что программа обработки данных находится у клиента, а данные на сервере.
В случае клиент-серверной БД данные хранятся на сервере. Клиентская программа получает доступ к данным с помощью запросов на специальном языке (SQL или Transact-SQL). При этом следует учитывать, что программа получает только необходимые данные, а загружает на сервер только измененные данные.
Сравнение файл-серверной и клиент-серверной моделей.
Файл-серверные базы данных также хранятся на сервере, но каждый клиент получает собственную копию данных. В этом случае возникают два основных недостатка:
Большая нагрузка на сеть. При подключении пользователю передаются все данные, а на клиенте уже происходит их фильтрация. Если вы внесли изменения, то ваша копия будет полностью или частично загружаться обратно. Это очень неудобно, потому что создается большая нагрузка на сеть из-за излишней непроизводительной передачи данных.
Сложная процедура обеспечения целостности. Если два пользователя обновляют данные, то при загрузке этих данных на сервер сложно решить, данные какого пользователя следует считать более верными.
При клиент-серверной технологии построения БД программа (клиент) посылает простой текстовый запрос на сервер с целью получения каких-либо данных. Сервер обрабатывает его и возвращает только необходимую порцию данных. Когда нужно изменить их, опять посылается запрос к серверу на изменение и сервер изменяет данные в своей базе. Таким образом, по сети происходит перекачка только текстовых запросов, которые в основном занимают размер меньше одного килобайта. Все данные обрабатывает сервер, а значит, машина клиента загружается намного меньше и не так сильно требовательна к ресурсам. Сервер отсылает клиенту только самые необходимые данные, а значит, отсутствует излишняя перекачка копии всей базы.
Благодаря всему этому файл-серверные базы данных практически не используются. В настоящее время их полностью вытесняет технология клиент-сервер.
Сервер - это программа, которая отвечает за хранение данных и обработку SQL-запросов пользователей. Сервер может располагаться как удаленно, так и на одном компьютере с клиентом. Клиент, это любая программа, подключающаяся к серверу для получения доступа к данным.
Сервер заботится о целостности данных, предоставляет разделяемый доступ к данным (изменения одного пользователя будут видны всем после последующего считывания данных), позволяет создать безопасную систему и ограничивать права пользователя на доступ к данным на уровне сервера.
Сервер БД позволяет упростить взаимодействие двух клиентских приложений – программы, работающей с нижним уровнем АСУ ТП и программой на рабочем месте оператора. Возможна одновременная работа нескольких клиентских приложений для организации нескольких операторских мест.