Базы данных (стр. 5 )

Сетевая модель данных. Эта модель использует ту же терминологию, что и иерархическая модель «узел», «уровень» и «связь». Различие между иерархической и сетевой моделями данных заключается в том, что в последней каждый элемент данных может быть связан с любым другим элементом.

Реляционная модель данных. Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы. В простейшем случае реляционная модель описывает единственную двумерную таблицу, но чаще всего эта модель описывает структуру и взаимоотношения между несколькими различными таблицами.

  Контрольные вопросы

1. Дайте краткую характеристику трем основным моделям баз данных.

2. В чем основное отличие иерархической модели от сетевой модели?

  1.11 Классификация баз данных по технологии обработки

За всю историю развития баз данных было разработано множество способов хранения, структуризации и обработки информации. По технологии обработки базы данных подразделяются следующим образом:

Распределенная база данных. Этот способ обработки требует использования нескольких серверов, на которых может храниться пересекающаяся или даже дублирующаяся информация. Для работы с такой базой данных используется система управления распределенными базами данных (СУРБД).

Централизованная база данных. При таком способе обработки база данных располагается на одном компьютере. Если для этого компьютера установлена поддержка сети, то множество пользователей с клиентских компьютеров могут одновременно обращаться к информации, хранящейся в центральной базе данных. В локальных сетях чаще всего используется именно такой способ обработки данных. Системы централизованных баз данных с сетевым доступом имеют различные архитектуры:

Файл-сервер. Эта архитектура предполагает использование выделенного компьютера в качестве сервера файлов. На этом сервере хранятся файлы базы данных, которые по запросу пользователей копируются на их локальные компьютеры. Там и проводится вся основная обработка данных. После того как пользователи выполнят необходимые изменения данных, они копируют файлы обратно на файл-сервер, где другие пользователи, в свою очередь, могут снова их использовать. Кроме того, каждый пользователь может создавать на локальном компьютере свои собственные базы данных, используемые им монопольно. При использовании архитектуры «файл-сервер» производительность системы резко падает с ростом числа пользователей.

Клиент-сервер. При использовании этой архитектуры выделенный компьютер используется не только в качестве хранилища файлов, но и для выполнения основного объема действий по обработке информации. Пользователь (клиент) с рабочей станции отправляет список операций обработки данных (запрос), которые необходимо выполнить, центральному компьютеру (серверу). Сервер выполняет необходимые вычисления и выборку данных и отправляет готовый результат клиенту. Для описания запросов часто используется структурированный язык запросов — SQL (Structured Query Language), специально разработанный для этих целей.

  Контрольные вопросы

1.  В чем различие технологий обработки файл-сервер и клиент-сервер?

2.  Может ли пользователь локального компьютера иметь свою локальную базу данных?

1.12 Особенности архитектуры клиент-сервер в распределенных средах

Компьютерная архитектура клиент/сервер – это тип распределенной модели для хранения данных, получения к ним доступа и их обработки. В распределенной системе множество компьютеров вместе выполняют определенный набор операций. Система клиент/сервер использует, по крайней мере, два компьютера. Объем работы, выполняемый клиентом и сервером, определяется их возможностями. Их взаимодействия представляет собой форму групповой работы, которая позволяет достигать высокой эффективности и скорости во всех операциях. Клиент/сервер, как следует из названия, подразумевает неравное деление нагрузки при обработке данных, т. к. их возможности отличаются.

Для соединения клиентов и сервера требуется сетевое программное обеспечение. В системах клиент/сервер приложение, работающее на сервере, отвечает за создание и поддержку объектов баз данных в виде таблиц и индексов. Сервер поддерживает целостность ссылок и безопасность, а также обеспечивает возможность восстановления данных в случае широкого спектра отказов.

Приложения клиента выполняют всю работу по взаимодействию с пользователем, включая отображение информации и предоставление возможности работы с приложением через графический интерфейс пользователя. После того как из сервера выбраны строки данных, приложение может создавать их копии для локального хранения и последующего манипулирования с данными.

Прежде чем разрабатывать БД, необходимо понять, где находятся функциональные компоненты нашей системы. Это важно, чтобы понять, где происходит обработка данных и что стоит хранить в базе данных, а что лучше вычислять или определять по ходу дела.

Система клиент/сервер – это не только база данных, которая находится в одном месте (ПК), но и доступна с нескольких рабочих станций.

Система клиент/сервер не может быть создана из таблиц, например Microsoft Access, так как здесь нет того интеллектуального языка, который мог бы обрабатывать базу данных независимо от приложения. Логика, контролирующая данные, подчиняется указаниям приложения клиенткой стороны.

Типичные задачи клиенткой стороны:

вывод информации для пользователя;

манипулирование информацией в базе данных и на экране пользователя;

отображение отчетов;

обеспечение выполнения операций, прерванных пользователем;

клиентское приложение должно работать только с результирующим набором данных, а не со всеми доступными данными.

Типичные задачи серверной стороны.

любая операция, которая запускается на сервере, никогда не должна требовать для своего завершения участия пользователя;

ядро базы данных несет ответственность за хранение, обновление и извлечение информации;

посредством правил (rules) и триггеров (trigger) определяет функции, автоматически выполняемые сервером, на основе хранящейся в базе данных значений.

  Контрольные вопросы

1.  Назовите типичные задачи клиентской стороны.

2.  Где поддерживается целостность ссылок и безопасность при архитектуре клиент-сервер?

  1.13 Введение в реляционные базы данных

Развитие реляционных баз данных началось в конце 60-х годов, когда появились первые работы, в которых обсуждались возможности использования при проектировании баз данных привычных и естественных способов представления данных — так называемых табличных даталогических моделей.

Основоположником теории считается сотрудник фирмы IBM доктор Эдгар Кодд.

Теория реляционных баз данных имеет под собой мощную математическую основу. Коддом теоретическая база стала основой для разработки теории проектирования баз данных.

Э. Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств. Он доказал, что любой набор данных можно представить в виде двумерных таблиц особого вида, известных в математике как «отношения».

Наименьшая единица данных, которой оперирует реляционная модель данных, это отдельное атомарное для данной предметной области значение данных, которое не может быть разложено на более простые составляющие. Так, в одной предметной области составляющие адреса могут рассматриваться как различные значения, а в другой — как единое целое.

Множество атомарных значений одного и того же типа образуют домен. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена и произвольного логического выражения, применяемого к элементам данных. Если при вычислении логического условия относительно элемента данных в результате получено значение «истина», то этот элемент принадлежит домену. В простейшем случае домен определяется как допустимое потенциальное множество значений одного типа.

В один домен могут входить значения из нескольких колонок, объединенных, помимо одинакового типа данных, еще и логически.

Каждый элемент данных в отношении может быть определен с указанием его адреса в формате A[i, j], где А — элемент данных, i — строка отношения, j — номер атрибута отношения.

Количество атрибутов в отношении определяет его порядок.

Множество значений A[i, j] при постоянном i и всех возможных j образуют кортеж. Их количество определяет его мощность, или кардинальное число. Мощность отношения, в отличие от порядка отношения, может со временем меняться.

Некоторое множество атрибутов образует ключ для данного отношения.

Множество атрибутов отношения являются возможным ключом этого отношения тогда и только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия:

Уникальность. В каждый момент времени никакие два различных кортежа отношения не имеют одинакового значения для комбинации входящих в ключ атрибутов.

Минимальность. Ни один из входящих в ключ атрибутов не может быть исключен из ключа без нарушения уникальности. Это означает, что не стоит создавать ключ, включающий и номер паспорта, и идентификационной номер. Достаточно использовать любой из этих атрибутов, чтобы однозначно идентифицировать кортеж. Не стоит также включать в ключ неуникальный атрибут, то есть запрещается использование в качестве ключа комбинации идентификационного номера и имени служащего. При исключении имени служащего из ключа все равно будет можно уникально идентифицировать каждую строку.

Каждое отношение имеет один возможный ключ. Один из возможных ключей произвольно выбирается в качестве первичного ключа. Остальные возможные ключи, если они есть, принимаются за альтернативные ключи.

  1.14 Реляционные базы данных

Реляционная модель данных в настоящее время является наиболее эффективной и популярной моделью, повсеместно используемой для построения высокопроизводительных, и функциональных баз данных.

Требования к проектированию реляционной базы данных в общем виде можно свести к нескольким правилам:

-  каждая таблица имеет уникальное в базе данных имя и состоит из однотипных строк;