3. Архитектура субд: централизованная архитектура, архитектура «файл-сервер»

По принципам обработки данных БД классифицируются на централизованные и распределенные.

Централизованная БД подразумевает, что работа с БД возможна только локально. Если компьютер работает в сети, то доступ к информации может осуществляться удаленно с других компьютеров сети. Централизованные БД наиболее распространены в настоящее время. При этом возможны несколько вариантов обработки данных.

Файл-серверная архитектура предполагает наличие в сети сервера, на котором хранятся файлы централизованной БД. В соответствии с запросами пользователей файлы с файл-сервера передаются на рабочие станции пользователей, где и осуществляется основная часть обработки данных. Центральный сервер выполняет в основном только роль хранилища файлов, не участвуя в обработке самих данных. После завершения работы пользователи копируют файлы с обработанными данными обратно на сервер, откуда их могут взять и обработать другие пользователи. Недостатки такой организации данных очевидны. При одновременном обращении множества пользователей к одним и тем же данным производительность работы резко падает, т.к. необходимо дождаться пока пользователь, работающий с данными завершит работу. В противном случае возможно затирание исправлений сделанных одним пользователем, изменениями других пользователей.

Рис. 2. Централизованная архитектура

Рис. 3. Архитектура «файл-сервер»

4. Архитектура субд: архитектура «клиент-сервер», трехзвенная архитектура

В основе концепции клиент-сервер лежит идея о том, что помимо хранения файлов БД, центральный сервер должен выполнять основную часть обработки данных. Пользователи обращаются к серверу с помощью специального языка структурированных запросов (SQL, Structed Query Language), на которм описывается список задач, выполняемых сервером. Запросы принимаются сервером и порождают процессы обработки данных. В ответ пользователь получает уже отработанный набор данных. Технология клиент-сервер позволяет избежать передачи по сети огромных объемов информации, переложив всю обработку на центральный сервер. Такой подход также позволяет избежать конфликтов при редактировании одних и тех же данных множеством пользователей.

Рис. 3. Архитектура «клиент – сервер»

Трехуровневая архитектура («Тонкий клиент» - сервер приложений - сервер базы данных)функционирует в Интранет- и Интернет-сетях..

Клиентская часть ("тонкий клиент"), взаимодействующая с пользователем, представляет собой HTML-страницу в Web-браузере либо Windows-приложение, взаимодействующее с Web-сервисами. Вся программная логика вынесена на сервер приложений, который обеспечивает формирование запросов к базе данных, передаваемых на выполнение серверу баз данных. Сервер приложений может быть Web-сервером или специализированной программой (см. рис. 8).

Рис. 8. Схема работы с БД в трехуровневой архитектуре

5. Уровни представления баз данных

Создание БД предполагает интеграцию данных, предназначенных для решения нескольких прикладных задач различных пользователей.

При интеграции данных учитываются требования к данным каждого поля, основанные на его представлении о данных и связанных между ними. Далее эти данные должны обобщаться в единое представление, которое и служить основой для построения единой БД.

Обобщенное представление всех полей о данных называется концептуальной моделью БД.

Концептуальная модель представляет информационное описание предметной области с учетом логических взаимосвязей, поэтому ее еще иногда называют инфологической моделью. В ней отсутствуют какие-либо понятия, связанные с ЭВМ, памятью ЭВМ, способами размещения данных в памяти ЭВМ. По сути это модель только предметной области.

Каждая СУБД поддерживает определенный вид данных, называемый моделью данных СУБД. Следующий этап разработки БД – выбор представления концептуальной модели с помощью модели данных конкретной СУБД. Полученное таким образом представление называется логической моделью. Другими словами, логическая модель – концептуальная модель, специфицированная на языке конкретной СУБД.

Третий этап разработки БД – получение физической модели. Для этого разработчик средствами СУБД отображает логическую модель БД в память ЭВМ и определяет методы доступа. Также эта модель называется внутренней или структурой хранения.

Прикладная программа работает с логической моделью, причем каждому пользователю предоставляется подмножество этой логической модели (подсхема), отражающая его представление о предметной области. Каждая прикладная программа видит и обрабатывает те данные, которые необходимы именно ей.

Соответствующее видение данных прикладными программами (пользователями) называется внешним представлением.

Различные представления о данных в БД.

Рис. 6. Различные представления о данных в БД

На данной схеме выделены три различных уровня описания данных: внешний, концептуальный и внутренний. Эти уровни формируют так называемую трехуровневую архитектуру ANSI/SPARK. Она предложена в 1975 году комитетом планирования Standart INOM SPARK национального института стандартизации США ANSI. Основная цель – отделение пользовательского представления о данных в БД от их физического представления. Такой подход позволяет обеспечить выполнение основного требования к БД – независимость программы и данных. Такое представление также позволяет разграничить полномочия лиц, работающих с БД:

1. Представление специалиста предметной области – внешнее представление.

2. Разработчик, прикладной программист – логическое представление и внешнее представление.

Администратор БД, системный программист – логическая модель и физическая модель.