 |
Методы построения РБД
|
|
|
|
Введение в СУБД
БД – это именованная совокупность данных отражающая состояния объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Др. словами БД – это структурированное хранилище данных.
Банк данных – совокупность баз данных, программных, языковых, технических средств, а также учебно-методических средств, отражающая состояние объектов и их отношений.
Системы управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Возможности СУБД. СУБД обеспечивает:
· минимизацию избыточности данных;
· совместное использование данных многими пользователями;
· независимость данных от программ;
· эффективность доступа к данным;
· простоту работы с базой и т.д.
Функции СУБД:
· описание данных;
· манипулирование данными;
· заведение БД;
· выполнение запросов;
· выдача отчетов;
· сервис (поддержание целостности, справочные функции, восстановление базы и т.д.).
По характеру своего размещения БД могут быть централизованными или распределенными. Централизованная БД – это БД, которая размещена на единственном централизованном сервере.
Обзор СУБД ведущих производителей
| Компания | СУБД | Краткая характеристика |
| Зарубежные продукты | ||
| IBM | DB2 Universal Database Informix | Мультимедийная, Web-совместимая СУБД, работает с основным версиями Unix, Linux, Windows на аппаратных платформах zSeries, iSeries, VSE и VM. СУБД для системы масштаба предприятия и рабочей группы, обеспечивает работу с очень крупными БД в условиях дефицита ресурсов |
| Microsoft | SQL Server | Реляционная СУБД для управления данных в масштабах предприятия, поддерживает технологии XML и Интернет, обладает встроенными средствами анализа и извлечения данных, интегрирована с Microsoft Office. Работает на платформе Windows. |
| Oracle | Oracle | СУБД для масштабной обработки транзакций (OLTP), хранилищ данных с высокой интенсивностью потока запросов и ресурсоемких Интернет-приложений. Совместима с основными версиями Unix, Windows и Linux. |
| Sybase | Sybase Adaptive Server Enterprise (ASE) Sybase adaptive Server Anywhere (ASA) | СУБД масштаба предприятия для централизованной обработки критически важной информации, работает на платформе Unix и Linux. Компактная, полноценная реляционная СУБД для рабочих групп, мобильных и встроенных вычислений. |
| Отечественные продукты | ||
| Рэлекс | Линтер | Реляционная СУБД, имеющая сертификат Гостехкомиссии при Президенте РФ на соответствие 2 классу защиты информации от несанкционированного доступа, совместима с основными версиями Unix, Linux, QNX, VA/VMS, OpenVMS, DOS, Windows, NetWare, OS/2 |
| СУБД с исходным кодом | ||
| Oracle (ранее MySQL AB) | MySQL | Компактная, быстродействующая реляционная СУБД для малых и средних предприятий, совместима с Linux,MacOS X, Unix и Windows |
| Сообщество PostgreSQL | PostgreSQL | Реляционная СУБД, имеет многие возможности, которые реализованы в крупных коммерческих продуктах, совместима с Unix, Windows и NetWare. |
Распределённые БД – это совокупность логически взаимосвязанных БД, распределенных в компьютерной сети.
|
|
|
Система управления РБД – это программная система, которая обеспечивает управление РБД и прозрачность ее распределения для пользователей.
РБД состоит из набора узлов, связанных с сетью, в которой каждый узел – это полноценная СУБД сама по себе, а узлы взаимодействую между собой таким образом, что пользователь любого из них может получить доступ к любым данным сети так, как будто они находятся на его собственном узле.
Правило 0 – РБД для пользователя должна выглядеть как централизованная БД.
Фундаментальный принцип имеет дополнительные правила:
|
|
|
1. локальная автономность: локальные данные должны находиться под локальным управлением (безопасность, целостность, представление данных в одном формате);
2. никакой конкретный сервис не должен возлагаться на какой-либо центральный узел;
3. непрерывность функционирования: система должна работать даже в случае подключение нового или удаления узла;
4. независимость от местоположения;
5. независимость от фрагментации;
6. независимость от тиражирования: процесс распространения обновлений;
7. распределенная обработка запросов;
8. управление распределенными транзакциями;
9. независимость от оборудования;
10. независимость от операционных систем;
11. независимость от сети;
12. независимость от СУБД.
Особенности управления РБД
1. Удаленный запрос: выполняется подключение к удалённому узлу, результат запроса поступает на исходный узел и транзакция завершается.
2. Удаленная единица работы: на удаленном сервере можно выполнить группу запросов, как одну атомарную единицу (транзакцию).
3. Распределенная единица работы.
4. Распределенный запрос: этот шаг предусматривает возможность выполнения запросов, охватывающих множество баз данных на разных узлах.
Модели распределенных БД
Существуют различные формы распределения данных. В одних случаях данные фрагментируются, т.е. делятся на порции, распределенные между множеством физических ресурсов. В других случаях они тиражируются, т.е. дублируются на нескольких узлах.
Однородные и неоднородные СУБД
Однородные СУБД являются наиболее простыми. В своей основе имеют один продукт СУБД. ОСУБД являются сильно связанными системами, их встроенные средства поиска данных и средства обработки запросов оптимизированы и настроены для достижения максимальной производительности и пропускной способности. Однородные РБД проектируются методом «сверху-вниз».
| Глобальная схема |
| Фрагмент 1 |
| Узел 1 |
| Узел 2 |
| Узел 3 |
| Фрагмент 2 |
| Фрагмент 3 |
Рисунок 1 – Архитектура РБД
Противоположностью однородных РБД являются неоднородные РБД, архитектурно выглядят также. Однако недородная система включает два или более различных продукта управления данными, например, реляционная СУБД от разных поставщиков или СУБД одного поставщика, но функционирующая на разных платформах и использующая различные структуры БД. Неоднородные СУБД строятся по принципу «снизу-вверх» с целью создать общую среду управления над существовавшими ранее разрозненными информационными ресурсами.
|
|
|
Методы построения РБД
Рассмотрим метод «сверху вниз»: проектирование РБД осуществляется аналогично проектированию централизованных БД. Метод проектирования осуществляется по методологии, которая включается:
· создание концептуальной модели данных;
· отображение ее в логическую модель данных;
· создание физической модели (создание специфических для конкретной СУБД структур данных).
При проектировании РБД методом «сверху вниз» предполагается, что все объекты БД распределяются по нескольким вычислительным узлам. Распределение производится путем фрагментации и тиражирования.
Фрагментация
Означает декомпозицию объектов базы данных, таких как реляционные таблицы, на две или более частей, которые размещаются на разных вычислительных узлах. Например, таблица о гражданах РФ разделена на фрагменты по географическому признаку.
Существует две модели фрагментации:
1. горизонтальная;
2. вертикальная;
При горизонтальной фрагментации в таблице делаются горизонтальные срезы в соответствии со значением какого-либо столбца таблицы. Строки данных о служащих могут разбиваться на подмножества соответствующие филиалам, расположенные в разных географических зонах, данные о продажах фрагментируются по магазинам.
Альтернативная горизонтальной фрагментации – вертикальная – означает разбиение таблицы не по строкам, а по столбцам. В этом случае некоторая часть информации о каждом служащем хранится в одном месте, а другая часть, относящаяся к этой же таблице, в другом месте.
Тиражирование
Тиражирование (или репликация) – означает создание дубликатов данных. Репликанты – это множество различных физических копий некоторых объектов БД (чаще всего это таблицы). Для них в соответствии с правилами синхронизации поддерживается идентичность с некоторой главной копией.
|
|
|
Методология построения РБД по принципу «сверху-вниз» применима только к однородным РБД (для них вначале определяется глобальная схема, а затем производится распределение объектов БД). Подход проектирования «сверху-вниз» целесообразен только при разработке новых приложений. Однако очень часто приходится решать задачу создания интегрированной среды путем объединения существующих БД (которые в принципе могут функционировать под управлением различных СУБД). В этом случае используют принцип проектирования «снизу-вверх».
| Приложения |
| Глобальная система |
| Интегрируются |
| Фрагменты или дубликаты |
| Унаследованные системы |
| Вновь разработанные менеджеры данных |
Рисунок 2 – Интеграция РБД «снизу-вверх»
Типы РБД
1. Мульти БД. Системы мульти баз данных – это распределенная система, которая служит внешним интерфейсом для доступа к множеству локальных СУБД или структурируется как глобальный уровень над локальными СУБД.
2. Федеративные БД. В отличие от МБД они не имеют глобальной схемы, к которой обращаются все приложения. Вместо этого поддерживается локальная схема импорта/экспорта данных. На каждом узле поддерживается частичная глобальная схема, описывающая информацию удаленных источников, с которых необходимы данные для функционирования.
3. МБД с общим языком доступа – это распределённые среды управления с технологией клиент-сервер.
4. Интер-операбельные системы. Это системы, в которых сами приложения выполняются в среде той или иной СУБД и являются ответственными за интерфейсы между различными средами приложений не зависимо от того являются они однородными или неоднородными (в основном происходит обмен данными). Дальнейшим развитием ИОС являются объектно-ориентированные БД.
|
|
|
