1.2.1. Архитектура сети вида «файл-сервер»

Принцип организации: одна машина выделена в качестве центральной (сервер файлов), на ней хранится централизованная БД. Остальные машины сети выполняют функции рабочих станций. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами рабочих станций передаются на эти станции и там обрабатываются. Производительность такой системы падает, если требуется интенсивный одновременный доступ к одним и тем же данным. Схематично такой метод доступа представлен на (Рис 2.).

1.2.2. Архитектура сети вида «клиент-сервер»

Рис 2. Архитектура сети «файл-сервер»

Принцип организации: центральная машина (сервер базы данных) хранит централизованную БД и процедуры обработки. Клиент посылает запрос, он обрабатывается сервером, и данные, полученные по запросу, передаются клиенту. Схематично такой метод доступа представлен на (Рис 3.).

Рис 3. Архитектура сети «клиент сервер»

В данной архитектуре возможны следующие варианты доступа:

• Доступ к удаленным данным;

• Доступ с помощью сервера баз данных;

• Доступ с помощью сервера приложений.

1.3. Системы управления базами данных (субд)

Создание базы данных, ее поддержка в компьютерной среде и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляется с помощью специального программного инструмента – Системы управления базами данных (database management system).

Системы управления базами данных (СУБД) – это универсальный комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержки их в актуальном состоянии и организации поиска информации в них.

Основные требования СУБД:

• Обеспечивать пользователю системы создавать новые БД и определять их структуру данных;

• Контролировать доступ данных одновременно для многих пользователей системы;

• Поддерживать хранение больших массивов данных (измеряемых в Гбайт) в течение долгого времени, защищать от неавторизованного использования, то есть гарантировать информационную безопасность и целостность данных.

СУБД можно рассматривать как программную оболочку, которая находится между базой данных и пользователем, обеспечивая тем самым централизованный контроль защиты и целостности данных, доступ к данным, их обработку, формирование отчетов на основе базы данных и другие операции и процедуры (Рис 4.).

Рис 4. Система управления БД

СУБД поддерживаются различные модели данных.

1.4. Модели данных

Для описания структуры хранимой информации в базе данных используются модели данных:

Модель данных – метод (принцип) логической организации данных, используемый СУБД. Наиболее известными являются иерархическая, сетевая и реляционная модели.

Различают модели данных трех типов:

• иерархическая модель данных, основанная на деревьях;

• сетевая модель данных, основанная на графах;

• реляционная модель данных, основанная на отношениях.

Иерархическая модель данных (Рис 5.) предусматривает единственный файл входа в базу данных - «корень дерева». Каждый файл (кроме «корня дерева») имеет одного родителя и, возможно, несколько «дочек». Файлы связаны через свои записи. Между записью файла – «родителя» и записями порожденного файла имеется соотношение (1: N).

Рис 5. Иерархическая модель данных

Сетевая модель данных (Рис 6.) допускает, что входом в базу данных может быть любой файл. Каждый файл может быть связан с произвольным числом файлов, и между записями связанных файлов могут быть любые соотношения (1:1), (1:N), (N:M).

Рис 6. Сетевая модель данных

Связи между файлами в иерархических и сетевых моделях определяются при описании структуры БД и физически передаются при помощи различных указателей.

В 1970 г. появилась статья Тэдда Кодда о представлении данных организованных в виде двухмерных таблиц, называемых отношениями (Codd E.F. «A relational model for large shared data banks», Comm. ACM,13:6,pp.377-387).

С этого момента реляционная модель широко используется при создании различных БД.

Реляционная модель данных (Рис 7.) файл базы данных называется отношением, таблицей. Структура записи обязательно должна быть линейной (в сетевых и иерархических моделях этого нет).

Рис 7. Реляционная модель данных

Основные объекты реляционной модели данных представлены в таблице 1.

Таблица 1

Термины	Описание
База данных (БД)	Набор таблиц и других объектов, необходимых для абстрактного представления части реального мира (решаемой задачи)
Схема БД	Набор заголовков таблиц, взаимосвязанных друг с другом
Отношение	Таблица-совокупность объектов реального мира, которые характеризуются общими свойствами и характеристиками (поля таблицы)
Заголовок отношения	Заголовок таблицы-названия полей (столбцов) таблицы
Тело отношения	Тело таблицы - совокупность значений для всех объектов реального мира, которая представима в виде записей таблицы (строки таблицы)
Схема отношения	Строка заголовков столбцов таблицы (заголовок таблицы)
Атрибут отношения	Наименование столба таблицы (поле таблицы)
Кортеж отношения	Строка таблицы (запись) - однозначное представление объекта реального мира, созданное с использованием значений полей таблицы
Домен	Множество допустимых значений атрибута
Значение атрибута	Значение поля в записи
Первичный ключ	Один или несколько атрибутов, который уникальным (единственным) образом определяет значение кортежа (значение строки таблицы)
Внешний ключ	Атрибут таблицы, значения которого соответствуют значениям первичного ключа в другой связанной таблице. Внешний ключ может состоять как из одного, так и из нескольких атрибутов (составной внешний ключ). Если число атрибутов внешнего ключа меньше, чем количество атрибутов соответствующего первичного ключа, то он называется усеченным (частичным) внешним ключом
Степень (арность) отношения	Количество столбцов таблицы
Мощность отношения	Количество строк таблицы (количество кортежей)
Тип данных	Тип значений элементов таблицы
Базовое (основное) отношение	Отношение, которое содержит один или несколько столбцов, характеризующих свойства объекта, а также первичный ключ
Производное (подчиненное) отношение	Не является базовым отношением, т.е. не характеризует свойства объекта и используется для обеспечения связей между другими таблицами, может не содержать первичного ключа; если первичный ключ задан, то он состоит из внешних ключей, которые связаны с первичными ключами базового отношения
Связь	Устанавливает взаимосвязь между совпадающими значениями в ключевых полях - первичным ключом одной таблицы и внешним ключом другой таблицы
Связь « 1 : 1 »	Данная связь используется для разделения достаточно широких таблиц, либо по требованию защиты. В обеих таблицах ключевые поля должны быть первичными
Связь « 1 : N »	В первой таблице обязательно должен быть задан первичный ключ, во второй - внешний
Связь « N : M »	Уникальность ключей для таких таблиц не требуется. Как правило для разрешения таких связей необходимо ввести производное отношение и разрешить такую связь двумя связями « 1 : N », в результате чего появится дополнительное производное отношение