Тенденции развития многопользовательских систем

Основные функции СУБД

§ управление данными во внешней памяти (на дисках);

§ управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

§ журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

§ поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

§ ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти, и журнализацию,

§ процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

§ подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

§ а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

5. Системы управления базами данных. Языковые средства СУБД.

Базу данных (БД) можно определить как унифицированную совокупность данных, совместно используемую различными задачами в рамках некоторой единой авто­матизированной информационной системы (ИС).

Предметной областью принято называть часть реального мира, подлежащую изуче­нию с целью организации управления в этой сфере и последующей автоматизации процесса управления. В рамках данной книги для нас в первую очередь представ­ляют интерес предметные области, так или иначе связанные со сферой экономики и финансов. Объектом называется элемент информационной системы, сведения о котором хра­нятся в базе данных. Иногда объект также называют сущностью. Классом объектов называют их совокупность, обладающую одинаковым набором свойств.

Атрибут — это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект Ключевым элементом данных называются такой атрибут (или группа атрибутов), который позволяет определить значения других элементов данных.

Запись данных — это совокупность значений связанных элементов данных.

Первичный ключ — это атрибут (или группа атрибутов), который уникальным об­разом идентифицируют каждый экземпляр объекта (запись). Вторичным ключом называется атрибут (или группа атрибутов), значение которого может повторять­ся для нескольких записей (экземпляров объекта). Прежде всего, вторичные клю­чи используются в операциях поиска записей. •

Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим прин­ципам, среди которых в первую очередь следует выделить:

целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использова­ния данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от струк­турных искажений и несанкционированного доступа;

минимальная избыточность данных обозначает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необхо­димости дублирования операций, производимых с ним.

Программное обеспечение, осуществляющее операции над базами данных, полу­чило название СУБД — система управления базами данных.

В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL. Прежде всего, язык SQL сочетает средства SDL и DML, т.е. позволяет определять схему реляционной БД и манипулировать данными. При этом именование объектов БД (для реляционной БД - именование таблиц и их столбцов) поддерживается на языковом уровне в том смысле, что компилятор языка SQL производит преобразование имен объектов в их внутренние идентификаторы на основании специально поддерживаемых служебных таблиц-каталогов. Внутренняя часть СУБД (ядро) вообще не работает с именами таблиц и их столбцов.
Язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД. Опять же, ограничения целостности хранятся в специальных таблицах-каталогах, и обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне, т.е. при компиляции операторов модификации БД компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует соответствующий программный код.
Специальные операторы языка SQL позволяют определять так называемые представления БД, фактически являющиеся хранимыми в БД запросами (результатом любого запроса к реляционной БД является таблица) с именованными столбцами. Для пользователя представление является такой же таблицей, как любая базовая таблица, хранимая в БД, но с помощью представлений можно ограничить или наоборот расширить видимость БД для конкретного пользователя. Поддержание представлений производится также на языковом уровне.

6. Системы управления базами данных. Тенденции развития СУБД.

Базу данных (БД) можно определить как унифицированную совокупность данных, совместно используемую различными задачами в рамках некоторой единой авто­матизированной информационной системы (ИС).

Предметной областью принято называть часть реального мира, подлежащую изуче­нию с целью организации управления в этой сфере и последующей автоматизации процесса управления. В рамках данной книги для нас в первую очередь представ­ляют интерес предметные области, так или иначе связанные со сферой экономики и финансов. Объектом называется элемент информационной системы, сведения о котором хра­нятся в базе данных. Иногда объект также называют сущностью. Классом объектов называют их совокупность, обладающую одинаковым набором свойств.

Атрибут — это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект Ключевым элементом данных называются такой атрибут (или группа атрибутов), который позволяет определить значения других элементов данных.

Запись данных — это совокупность значений связанных элементов данных.

Первичный ключ — это атрибут (или группа атрибутов), который уникальным об­разом идентифицируют каждый экземпляр объекта (запись). Вторичным ключом называется атрибут (или группа атрибутов), значение которого может повторять­ся для нескольких записей (экземпляров объекта). Прежде всего, вторичные клю­чи используются в операциях поиска записей.

Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим прин­ципам, среди которых в первую очередь следует выделить:

целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использова­ния данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от струк­турных искажений и несанкционированного доступа;

минимальная избыточность данных обозначает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необхо­димости дублирования операций, производимых с ним.

Программное обеспечение, осуществляющее операции над базами данных, полу­чило название СУБД — система управления базами данных.
Тенденции развития СУБД

Рынок СУБД бурно развивается, достаточно широк и разнообразен. Тем не менее, можно выделить некоторые основные тенденции, присущие этому классу программных продуктов.

1. Поддержка разных стилей проектирования (традиционный, объектно-ориентированный, «визуальное» проектирование).

Использование визуальных объектно-ориентированных средств разработки является преобладающей тенденцией.

2. Использование мультимедийных систем. Обработка графических образов. Управление пространственной информацией.

3. Повышение уровня языковых средств. Дружелюбность.

4. Включение в СУБД разнообразных языковых средств, ориентированных на разные категории пользователей.

5. Поддержка решений для реализации хранилищ данных в целях обеспечения процессов принятия решений.

6. Наличие разнообразных сервисных средств (развитая «помощь»: контекстная помощь (Help), электронные учебники, примеры, шаблоны распространенных приложений, «Волшебники» и т.п.).

7. Расширение функциональных возможностей (многофункциональность). Причем расширяется набор, и улучшаются характеристики не только функций, присущих собственно СУБД, но и существенно развиваются возможности получения выходных документов различных видов, функции редакторов (в том числе проверка орфографии и т.п.), передача документов по ЭП, документирование проекта и некоторые другие функции, которые не являются функциями по управлению данными.

8. Многоплатформенность - наличие вариантов «одноименных» СУБД, реализованных для разных операционных систем и разных типов компьютеров. Несмотря на острую конкуренцию операционных систем, иногда бывают периоды бурного развития и широкого распространения какой-то одной из них. Так, например, 1990-е гг. характеризовались массовым выпуском СУБД под Windows для настольных систем. Для корпоративных систем пальму первенства долгое время удерживала UNIX.

7. Архитектура многопользовательских СУБД. Модели двухуровневой технологии "клиент – сервер" (файловый сервер, модель удаленного доступа к данным, Модель сервера баз данных).

Архитектура систем баз данных ANSI/SPARC в зависимости от точки зрения определяет для одной и той же БД три различных уровня описания. Основным назначением трехуровневой архитектуры является обеспечение незави-симости от данных.

Если компьютер работает в монопольном режиме, то и размещенная на персональном компьютере БД будет функционировать также в монопольном режиме, даже в том случае, если с БД работают несколько пользователей, поскольку они могут обращаться к ней только последовательно.

При переходе к многопользовательскому режиму, а здесь есть только один путь — интеграция компьютеров в локальные сети, как следствие этого процесса, возникает возможность распределения приложений, работающих с единой базой данных, и даже самой базы данных по созданной сети.

Целостность данных и кода

Выделяя бизнес логику на отдельный сервер, или на небольшое количество серверов, можно гарантировать обновления и улучшения приложений для всех пользователей. Отсутствует риск, что старая версия приложения получит доступ к данным или сможет их изменить старым несовместимым образом.

Безопасность

Сервер приложений действует как центральная точка, используя которую, поставщики сервисов могут управлять доступом к данным и частям самих приложений, что считается преимуществом защиты. Её наличие позволяет переместить ответственность за аутентификацию с потенциально небезопасного уровня клиента на уровень сервера приложений, при этом дополнительно скрывая уровень базы данных.

Поддержка транзакций

Транзакция представляет собой единицу активности, во время которой большое число изменений ресурсов (в одном или различных источниках) может быть выполнено атомарно (как неделимая единица работы). Конечные пользователи при этом могут выиграть от стандартизованного поведения системы, от уменьшения времени на разработку и от снижения стоимости. В то время как сервер приложений выполняет массу нужного генерирования кода, разработчики могут сфокусироваться на бизнес-логике.
В рамках трехуровневой модели (рис. 15.1) приложения разделяются на три основных слоя (уровня) — уровень представления, уровень бизнес-логики и уровень данных.

Уровень представления реализует пользовательский интерфейс (элементы управления, осуществляющие ввод, вывод и проверку вводимых данных). На уровне бизнес-логики реализована логика работы (правила обработки данных) конкретного приложения. На уровне данных действуют механизмы обращения к хранилищам данных (файлам или базам данных) приложения. Классическое многоуровневое программирование предполагает следование двум важным правилам: обмен данными только между смежными уровнями (например, уровень представления не должен обращаться напрямую к уровню данных) и изоляцию (инкапсуляцию) уровней. Это значит, что взаимодействие между уровнями осуществляется с помощью четко определенных интерфейсов, предоставляющих смежному уровню только те методы, которые ему необходимы. Однако на практике эти правила соблюдаются не всегда. Например, часто бывает удобно объединить уровень бизнес-логики и уровень данных. Важной особенностью многоуровневого программирования является возможность повторного использования классов, реализующих различные уровни. В литературе, посвященной многоуровневому программированию в среде.NET, встречается понятие бизнес-объекта. Бизнес-объекты представляют собой объекты, реализованные на уровне бизнес-логики, в которых определены правила поведения (бизнес-правила) приложения.

9. Характеристика современных реляционных СУБД.

Для создания базы данных, изменения ее структуры, редактирования и выборки данных используются системы управления базами данных. Современные реляционные системы управления базами данных содержат:

· набор инструментов для создания таблиц и отношений между связанными таблицами;

· средства администрирования базы данных;

· развитый пользовательский интерфейс, который позволяет получить доступ к информации, хранящейся в базе данных;

· средства разработки приложений, использующих базы данных.

На рис. 1.2 показан пример учета междугородних телефонных разговоров с помощью двух таблиц реляционной базы данных в Visual FoxPro.

С помощью средств СУБД вы можете:

· выбрать информацию, представляющую для вас интерес. Например, вы можете получить сведения обо всех междугородних разговорах определенного клиента за любой интервал времени;

· вывести на печать всю таблицу или только выбранные записи и поля в различных форматах. Например, на рис. 1.3 показан табличный отчет, содержащий адреса клиентов телефонной компании. На рис. 1.4 приведен один из вариантов информационного письма, содержащего имена и фамилии клиентов из той же самой таблицы;

· отображать информацию базы данных в графическом виде. Например, нарис. 1.5 выведены, в виде диаграммы, данные о количестве клиентов торговой фирмы по городам;

· осуществлять необходимые вычисления при формировании отчетов и выборке данных из таблиц.

10. Этапы проектирования базы данных.

Основными целями проектирования базы данных являются: представление данных и связей между ними, необходимых для всех основных областей применения данного приложения и любых существующих групп его пользователей; создание модели данных, способной поддерживать выполнение любых требуемых транзакций обработки данных; разработка предварительного варианта проекта, структура которого позволяет удовлетворить требования, предъявляемые к производительности системы.

В создании БД как модели ПрО выделяют:

· объектную (предметную) систему, представляющую фрагмент реального мира;

· информационную систему, описывающую некоторую объектную систему;

· датологическую систему, представляющую информационную систему с помощью данных.

Оптимальная модель данных должна удовлетворять таким критериям как: структурная достоверность, простота, выразительность, отсутствие избыточности, расширяемость, целостность, способность к совместному использованию.

Основные функции СУБД

§ управление данными во внешней памяти (на дисках);

§ управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

§ журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

§ поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

§ ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти, и журнализацию,

§ процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

§ подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

§ а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

5. Системы управления базами данных. Языковые средства СУБД.

Базу данных (БД) можно определить как унифицированную совокупность данных, совместно используемую различными задачами в рамках некоторой единой авто­матизированной информационной системы (ИС).

Предметной областью принято называть часть реального мира, подлежащую изуче­нию с целью организации управления в этой сфере и последующей автоматизации процесса управления. В рамках данной книги для нас в первую очередь представ­ляют интерес предметные области, так или иначе связанные со сферой экономики и финансов. Объектом называется элемент информационной системы, сведения о котором хра­нятся в базе данных. Иногда объект также называют сущностью. Классом объектов называют их совокупность, обладающую одинаковым набором свойств.

Атрибут — это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект Ключевым элементом данных называются такой атрибут (или группа атрибутов), который позволяет определить значения других элементов данных.

Запись данных — это совокупность значений связанных элементов данных.

Первичный ключ — это атрибут (или группа атрибутов), который уникальным об­разом идентифицируют каждый экземпляр объекта (запись). Вторичным ключом называется атрибут (или группа атрибутов), значение которого может повторять­ся для нескольких записей (экземпляров объекта). Прежде всего, вторичные клю­чи используются в операциях поиска записей. •

Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим прин­ципам, среди которых в первую очередь следует выделить:

целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использова­ния данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от струк­турных искажений и несанкционированного доступа;

минимальная избыточность данных обозначает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необхо­димости дублирования операций, производимых с ним.

Программное обеспечение, осуществляющее операции над базами данных, полу­чило название СУБД — система управления базами данных.

В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL. Прежде всего, язык SQL сочетает средства SDL и DML, т.е. позволяет определять схему реляционной БД и манипулировать данными. При этом именование объектов БД (для реляционной БД - именование таблиц и их столбцов) поддерживается на языковом уровне в том смысле, что компилятор языка SQL производит преобразование имен объектов в их внутренние идентификаторы на основании специально поддерживаемых служебных таблиц-каталогов. Внутренняя часть СУБД (ядро) вообще не работает с именами таблиц и их столбцов.
Язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД. Опять же, ограничения целостности хранятся в специальных таблицах-каталогах, и обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне, т.е. при компиляции операторов модификации БД компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует соответствующий программный код.
Специальные операторы языка SQL позволяют определять так называемые представления БД, фактически являющиеся хранимыми в БД запросами (результатом любого запроса к реляционной БД является таблица) с именованными столбцами. Для пользователя представление является такой же таблицей, как любая базовая таблица, хранимая в БД, но с помощью представлений можно ограничить или наоборот расширить видимость БД для конкретного пользователя. Поддержание представлений производится также на языковом уровне.

6. Системы управления базами данных. Тенденции развития СУБД.

Базу данных (БД) можно определить как унифицированную совокупность данных, совместно используемую различными задачами в рамках некоторой единой авто­матизированной информационной системы (ИС).

Предметной областью принято называть часть реального мира, подлежащую изуче­нию с целью организации управления в этой сфере и последующей автоматизации процесса управления. В рамках данной книги для нас в первую очередь представ­ляют интерес предметные области, так или иначе связанные со сферой экономики и финансов. Объектом называется элемент информационной системы, сведения о котором хра­нятся в базе данных. Иногда объект также называют сущностью. Классом объектов называют их совокупность, обладающую одинаковым набором свойств.

Атрибут — это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект Ключевым элементом данных называются такой атрибут (или группа атрибутов), который позволяет определить значения других элементов данных.

Запись данных — это совокупность значений связанных элементов данных.

Первичный ключ — это атрибут (или группа атрибутов), который уникальным об­разом идентифицируют каждый экземпляр объекта (запись). Вторичным ключом называется атрибут (или группа атрибутов), значение которого может повторять­ся для нескольких записей (экземпляров объекта). Прежде всего, вторичные клю­чи используются в операциях поиска записей.

Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим прин­ципам, среди которых в первую очередь следует выделить:

целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использова­ния данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от струк­турных искажений и несанкционированного доступа;

минимальная избыточность данных обозначает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необхо­димости дублирования операций, производимых с ним.

Программное обеспечение, осуществляющее операции над базами данных, полу­чило название СУБД — система управления базами данных.
Тенденции развития СУБД

Рынок СУБД бурно развивается, достаточно широк и разнообразен. Тем не менее, можно выделить некоторые основные тенденции, присущие этому классу программных продуктов.

1. Поддержка разных стилей проектирования (традиционный, объектно-ориентированный, «визуальное» проектирование).

Использование визуальных объектно-ориентированных средств разработки является преобладающей тенденцией.

2. Использование мультимедийных систем. Обработка графических образов. Управление пространственной информацией.

3. Повышение уровня языковых средств. Дружелюбность.

4. Включение в СУБД разнообразных языковых средств, ориентированных на разные категории пользователей.

5. Поддержка решений для реализации хранилищ данных в целях обеспечения процессов принятия решений.

6. Наличие разнообразных сервисных средств (развитая «помощь»: контекстная помощь (Help), электронные учебники, примеры, шаблоны распространенных приложений, «Волшебники» и т.п.).

7. Расширение функциональных возможностей (многофункциональность). Причем расширяется набор, и улучшаются характеристики не только функций, присущих собственно СУБД, но и существенно развиваются возможности получения выходных документов различных видов, функции редакторов (в том числе проверка орфографии и т.п.), передача документов по ЭП, документирование проекта и некоторые другие функции, которые не являются функциями по управлению данными.

8. Многоплатформенность - наличие вариантов «одноименных» СУБД, реализованных для разных операционных систем и разных типов компьютеров. Несмотря на острую конкуренцию операционных систем, иногда бывают периоды бурного развития и широкого распространения какой-то одной из них. Так, например, 1990-е гг. характеризовались массовым выпуском СУБД под Windows для настольных систем. Для корпоративных систем пальму первенства долгое время удерживала UNIX.

7. Архитектура многопользовательских СУБД. Модели двухуровневой технологии "клиент – сервер" (файловый сервер, модель удаленного доступа к данным, Модель сервера баз данных).

Архитектура систем баз данных ANSI/SPARC в зависимости от точки зрения определяет для одной и той же БД три различных уровня описания. Основным назначением трехуровневой архитектуры является обеспечение незави-симости от данных.

Если компьютер работает в монопольном режиме, то и размещенная на персональном компьютере БД будет функционировать также в монопольном режиме, даже в том случае, если с БД работают несколько пользователей, поскольку они могут обращаться к ней только последовательно.

При переходе к многопользовательскому режиму, а здесь есть только один путь — интеграция компьютеров в локальные сети, как следствие этого процесса, возникает возможность распределения приложений, работающих с единой базой данных, и даже самой базы данных по созданной сети.

Тенденции развития многопользовательских систем

Традиционной архитектурой многопользовательских систем, которая сложилась до появления ПК, считалась схема, при которой один мощный компьютер с единственным процессором был соединен с несколькими пользовательскими терминалами, не имеющими для хранения и обработки данных собственных ресурсов. Системы распределенной обработки данных строились на мультипрограммных операционных системах и использовали централизованное хранение БД на устройствах внешней памяти центральной ЭВМ и терминальный многопользовательский режим доступа к ней. СУБД и приложения также располагались на центральной ЭВМ.

Первой системой, работающей в многопользовательском режиме, была СУБД SYSTEM R, разработанная фирмой IBM. В ней были реализованы основные принципы синхронизации, применяемые при распределённой обработке данных, которые до сих пор являются базисными практически во всех коммерческих СУБД.

В этот период происходили значительные колебания в вычислительных ресурсах и схемах их применения, используемых для хранения и обработки информации. Наблюдались и отдельные тенденции в этих колебаниях: DownSizing — децентрализация; UpSizing — централизация; RightSizing — определение размера и схемы в соответствии с реальной ситуацией.

Первая тенденция была вызвана к жизни движением от отдельных mainframe-систем к открытым распределенным системам, использующим сети персональных компьютеров и привела к более эффективным, с точки зрения эксплуатационных затрат системам.

Встречный, по отношению к только что рассмотренной тенденции, процесс происходил практически параллельно с первым и был обусловлен бурным развитием персональных компьютеров, появлением локальных сетей.

Однако рано или поздно встречные процессы должны были погасить в некоторой степени амплитуду подобных колебаний. В результате этого господствующее положение должна была занять тенденция создания информационных систем на такой платформе, которая точно соответствовала бы ее масштабам и задачам.

В современном мире все указанные на рисунке технологии использования баз данных имеют свое право на жизнь. Различные режимы могут быть реализованы в пределах одной и той же организации и даже на одном и том же компьютере.

Наиболее часто упоминаются в соответствующей литературе в этом плане два типа технологий: технология файлового сервера и технология «клиент-сервер», которые являются двухуровневыми структурами.