Классификация СУБД

      1.2. Управление буферами оперативной  памяти

      СУБД  обычно работает с БД, по крайней  мере, этот размер обычно существует, больше доступен объему оперативной памяти. Что если при обращении к любому элементу данных будет производиться объем с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Практическим единственным способом реально увеличение этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. При этом даже если операционная система производит общесистемную буферизацию. Этого не достаточно для цели СУБД, которая располагает гораздо больше информации о полезности буферизации, т.е. той или иной части БД, Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти, собственной дисциплины замены буферов. Заметим, что существуют отдельные направления СУБД, которые ориентированно, но постоянно присутствуют в оперативной памяти БД. 

      1.3. Управление трансакциями

      Транзакция  – последовательность операций над БД, рассматриваемая СУБД как единое целое. При выполнении транзакция может быть либо успешно завершена, и СУБД зафиксирует произведенные изменения во внешней памяти, либо, например, при сбое в аппаратной части ПК, ни одного из изменений не отразится в БД. Таким образом, поддержание механизма транзакции является обязательным условием даже однопользовательских СУБД.

      Но  понятие транзакция гораздо боле важно много пользователь СУБД, то свойство, что каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостное после своего завершения, делает очень удобным, использование понятие транзакция как единицы активности пользователя по отношению БД. При соответствующем управлении управляющимися транзакциями со стороны СУБД каждым использованием может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД.

      Управление  транзакциями многопользовательской  СУБД связаны важные понятия сериализация транзакции и сериального плана  выполнения смеси транзакции. Под  стерилизацией выполнения параллельно сериализации понимают такой порядок планирования их работ, при которой суммарный эффект семи транзакции эквивалентен эффекту их некоторого последовательного управления. Сериальный план выполнения смеи транзакции это такой план, который приводит к сериализации транзакции.

 

2. Архитектура СУБД  

      2.1. Архитектура ANSI/SPARC

      Архитектура ANSI/SPARC включает три уровня: внутренний, концептуальный и внешний. В общих  чертах они представляют собой следующее:

      - внутренний уровень – это уровень, наиболее близкий к физическому хранению, т.е. связанный со способами сохранения информации на физических устройствах хранения;

       - внешний уровень наиболее близок  к пользователям, т.е. он связан  со способами представления данных  для отдельных пользователей;

      - концептуальный уровень – это  "промежуточный" уровень между  двумя другими.

      2.1.1.Внешний  уровень 

      Это индивидуальный уровень пользователя. Пользователь может быть прикладным программистом или конечным пользователем  с любым уровнем профессиональной подготовки. Особое место среди пользователей занимает администратор БД.

      У каждого пользователя есть свой язык общения:

      - для прикладного программиста  это либо один из распространенных  языков программирования, такой  как С, COBOL или PL/I, либо специальный язык рассматриваемой системы. Такие оригинальные языки называют языками четвертого поколения на том основании, что машинный язык, язык ассемблера и такие языки, как COBOL, можно считать языками трех первых "поколений";

      - для конечного пользователя это  или специальный язык запросов, или язык специального назначения, возможно, основанный на формах и меню, созданный специально с учетом требований и поддерживаемый некоторым оперативным приложением.

      Внешнее представление состоит из множества  экземпляров каждого типа внешней записи, которые, в свою очередь, отнюдь не обязательно должны совпадать в ранимыми надписями. Находящийся в распоряжении пользователя подъязык данных определен в терминах внещних записей. 

      2.1.2. Концептуальный уровень

      Концептуальное  представление – представление всей информации БД в несколько более абстрактной форме по сравнению с физическим способом хранения данных. Однако концептуальное представление существенно отличается от способа представления данных какому-либо отдельному пользователю. Т.е. это представление данных такими, какие "они есть на самом деле", а не такими, какими вынужден их видеть пользователь в рамках.

      Концептуальное  представление состоит из множества  экземпляров каждого типа концептуальной части.

      Концептуальное  представление определяется с помощью концептуальной схемы, которая включает определения каждого типа концептуальных записей.

      Концептуальное  представление – представление  всего содержимого базы данных, а  концептуальная схема - определение  такого представления. 

      2.1.3. Внутренний уровень

      Внутреннее  представление – представление  нижнего уровня всей БД, оно состоит  из многих экземпляров каждого типа внутренней записи. Термин "внутренняя запись" принадлежит терминологии ANSI/SPARC и означает конструкцию, называемую хранимой записью. Внутренне представление так же, как внешнее и концептуальное, не связано с физическим уровнем, т.к. в нем не рассматриваются физические области устройства хранения, такие как цилиндры и дорожки.

      Внутреннее  представление описывается с  помощью внутренней схемы, которая определяет не только различные типы хранимых записей, но также существующие индексы, способы представления хранимых полей, физическую последовательность хранимых записей и т.д.  

      2.2. Локальная архитектура

      И программа, и базы данных расположены на одном компьютере. В такой архитектуре работает большинство настольных приложений. 

      2.3. Файл - серверная архитектура

      База  данных расположена на мощном выделенном компьютере (сервере), а ПК подключены к нему по локальной сети. На этих компьютерах установлены клиентские программы, обращающиеся к базе данных по сети. Преимущество такой архитектуры заключается в возможности одновременной работы нескольких пользователей с одной базой данных.

      Недостаток  такого подхода – большие объемы информации, передаваемой по сети. Вся обработка выполняется на клиентских местах, Это приводится к ограничению максимально возможного числа пользователей и большим задержкам при работе с базой. Эти задержки вызываются тем, что на уровне конкретной таблицы одновременный доступ невозможно. Пока программа на одном из мест не закончит работу с таблицей, другие не могут обращаться к этой таблице. Это называется блокировкой на уровне таблицы. 

      2.4. Клиент- серверная архитектура

      В такой архитектуре на сервере  не только хранится БД, но и работает программа СУБД, обрабатывающая запросы пользователей и возвращающая им наборы записей. При этом программы пользователей уже не работают. Нагрузка с клиентских мест пр этом снимается, т.к. большая часть работы происходит на сервере. СУБД автоматически следит за целостностью и сохранность БД, а также контролирует доступ к информации с помощью службы паролей. Клиент – серверные СУБД допускают блоки на уровне записи и даже отдельного поля.

      Основной  недостаток этой архитектуры не очень  высокая надежность. Если сервер выходит из строя, вся работа останавливается. 

      2.5. Распределенная архитектура

      В сети работает несколько серверов, и таблицы баз данных распределены между ними для достижения повышенной эффективности. На каждом сервере функционирует своя копия СУБД. В подобной архитектуре используются специальные программы, так называемые серверы приложений. Они позволяют оптимизировать обработку запросов большого числа пользователей и равномерно распределить нагрузку между компьютерами в сети.

      Недостаток  такой архитектура заключается  в довольно сложном и дорогостоящем  процессе ее создания и сопровождения. 

      3. Типы СУБД

      По  степени универсальности систем управления базами данных различают  два вида - системы общего назначения и специализированные системы.

      СУБД  общего назначения не ориентированны на какую-либо конкретную предметную область  или на информационные потребности  конкретной группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется  как программный продукт, способный  функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной обстановке.

      Использовании СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для  создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии БД, позволяет  существенно сокращать сроки  разработки, экономить трудовые ресурсы.

      Однако, в некоторых случаях доступные  СУБД общего назначения не позволяют  добиться требуемых характеристик  производительности. Тогда приходится разрабатывать специализированную СУБД.

      Создание  специализированной СУБД – весьма трудоемкое дело даже в сравнительно простых случаях, и для того, чтобы избрать этот путь, нужно иметь действительно вески основания и твердую убежденность в возможности или нецелесообразности использования какой-либо СУБД общего назначения.

      Для создания БД разработчик описывает ее логическую структуру, организацию в среде хранения, а также способы видения базы данных пользователями. При этом используются предоставляемые СУБД языковые средства определения данных, и система настраивается на работу с конкретной БД, Такие описания БД называются соответственно схемой БД, схемой хранения и внешними схемами.

      Принципиально важное свойство СУБД заключается в  том, что она позволяет различать  и поддерживать два независимых  взгляда на БД – взгляд пользователя, воплощаемый в "логическом" представление данных, и "взгляд" системы – "физическое" представление, характеризующее организацию хранимых данных.

      Обеспечение логической независимости данных –  одна из важнейших функций СУБД, предоставляющая определенную степень  свободы вариации "логического" представления БД без необходимости соответствующей модификации "физического" представления.

      Под "физической" независимостью данных понимается способность СУБД предоставлять  некоторую свободу модификации  способов организации БД в среде  хранения, не вызывая необходимости внесения соответствующих изменений в "логическое" представление.

      Поддержка логической целостности базы данных – другая важная функция СУБД. В  развитых системах ограничения целостности  базы данных объявляются в схеме  базы данных, и их проверка осуществляется при каждом обновлении объектов данных или связей между ними, являющихся аргументами таких ограничений. 

 

Заключение 

      Таким образом, БД является важнейшей составной  частью информационных систем, которые  предназначены для хранения и обработки информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы. Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможность для создания и широкого использования автоматизированных информационных систем. Разрабатываются информационных системы для обслуживания различных систем деятельности, системы управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для научных исследований. Современные информационные системы основаны на концепции интеграции данных, характеризующих большими объектами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей. Для управления этими данными и обеспечения эффективности доступа к ним были созданы системы управления данными.