Р исунок 2 - Архитектура файл - сервер

К лиент-сервер. В этой архитектуре подразумевается, что помимо хранения централизованной БД (сервер БД) должен обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, посылаемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту. Концепция клиент-серверной архитектуры условно изображена на рис.3.

Рисунок 3 - Клиент серверная архитектура

В современных СУБД используется архитектура клиент – сервер, когда БД хранится на сервере, а СУБД подразделяется на две части – клиентскую и серверную.

Чтобы уменьшить объем передачи данных, которые должны подвергаться прикладной обработке, используется трехуровневая архитектура: тонкий клиент – сервер приложений – сервер БД, рис.4. Тонкий клиент обеспечивает взаимодействие с пользователем через браузер, вся прикладная обработка выносится на сервер приложений, который обеспечивает формирование запроса к БД. При этом сервер БД и сервер приложений могут функционировать в различных ОС.

Рисунок 4 - Трехуровневая архитектура

3. Модели данных

Основными моделями данных являются иерархическая, сетевая, реляционная, постреляционная, многомерная модели данных или комбинация этих моделей. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными [1,2,4]. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

Описание (модель) предметной области, выполненное без ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства, называется концептуальной (инфологической) моделью предметной области. Концептуальная модель предметной области указывает, какая информация будет содержаться и обрабатываться в проектируемой системе, не касаясь вопросов, как это будет реализовано. Структура данных, описывающая предметную область на инфологическом уровне, является проблемно-ориентированной и системно-независимой, то есть независимой от конкретной СУБД, ОС и аппаратного обеспечения.

Иерархическая модель данных стала применяться в шестидесятых годах, строится по принципу иерархии типов объектов, т. е. один тип объекта является главным, а остальные, находящиеся на низших уровнях иерархии,— подчиненными. Иерархическая модель данных организует данные в виде иерархической древовидной структуры. Эта структура строится из узлов и ветвей. Узел представляет собой совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Наивысший узел в иерархической древовидной структуре называется корнем. Зависимые узлы располагаются на более низких уровнях дерева. Зависимые узлы могут добавляться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении без всяких ограничений. Связи (соединения) между узлами уникальны, Поэтому иерархическая модель данных обеспечивает только линейные пути доступа к данным и между главными и подчиненными типами объекта устанавливается линейная взаимосвязь “один ко многим». Каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической БД, т.е. иерархическая БД состоит из нескольких деревьев. Примером такой модели данных является описание комплектующих автомобиля (ручки, окна, болты, др.), рис.5. Примером иерархической СУБД является СУБД «Ока».

Достоинствами иерархической модели является то, что они наиболее полно отражают семантику предметной области; имеют развитые низкоуровневые средства управления данными во внешней памяти; позволяют построить эффективные прикладные системы. Иерархическая модель более естественно для человека отражает семантику предметной области. Поэтому она проста в понимании и использовании. Схема БД не декларируется явным образом и может изменяться в процессе развития и эксплуатации информационной системы.

Недостатки иерархической модели это громоздкие структуры данных при сложных БД и, как правило, - хранение избыточных данных; доступ к БД производится на уровне записей, между которыми поддерживаются явные связи, следствиями этого являются низкоуровневый навигационный стиль программирования и сложность использования таких систем непрограммистами; отсутствует физическая и логическая независимость данных, необходимы знания об их физической организации; пользователю приходится выполнять оптимизацию доступа к БД без поддержки системы.

Рисунок 5 - Фрагмент иерархической модели данных

В сетевой модели данных (рис.6), которая начала применяться в начале восьмидесятых годов, понятия главного и подчиненных объектов несколько расширены. Любой объект может быть и главным, и подчиненным (в сетевой модели главный объект обозначается термином «владелец набора», а подчиненный — термином «член набора»). Один и тот же объект может одновременно, выступать и в роли владельца, и в роли члена набора. Это означает, что каждый объект может участвовать в любом числе взаимосвязей. БД состоит из нескольких областей. Область содержит записи. В свою очередь запись состоит из полей, а набор, который объединяет записи, может размещаться в одной или нескольких областях. Достоинство сетевой модели это простота реализации часто встречающихся в реальном мире взаимосвязей, закладываемых в БД. Основной недостаток сетевой модели состоит в сложности управления данными, в т.ч и возможная потеря независимости данных при реорганизации БД. Сетевая модель использовалась в СУБД СЕТОР.

Рисунок 6 - Фрагмент сетевой БД

Реляционная модель была предложена в семидесятых годах, но получила широкое распространение только в середине восьмидесятых годов. В реляционной модели данных (рис.7) объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц. Взаимосвязи рассматриваются в качестве объектов (таблиц связей). Каждая таблица представляет один объект. В терминологии реляционной модели таблица называется отношением. Каждый столбец в таблице является атрибутом. Объекты (сущности) предметной области отображаются двумерной таблицей с заголовками, состоящими из имени и типа сущности. Строки такой таблицы представляют собой перечень атрибутов сущности. Назначается один или несколько атрибутов первичным ключом для поиска информации. Значения в столбце выделяются из домена, т.е. домен суть множество значений, которые может принимать некоторый атрибут. Для каждого атрибута всех таблиц фиксирован тип и длина данных. Соединение данных из разных таблиц обеспечивается операторами языка SQL.

Первичный ключ – это столбец, значения которого во всех строках разные. Он может объединять несколько столбцов. В некоторых СУБД первичный ключ может задаваться системой (ACCESS, Oracle). Связь реализуется при помощи внешнего ключа (это столбец таблицы, значения которого совпадают со значениями первичного ключа другой таблицы). Важным моментом является также использование значения NULL в таблицах реляционной БД. NULL – это отсутствующее значение информации в поле. Это поле обрабатывается особым образом.