Иерархическая модель хранения данных

Иерархическая модель хранения данных строится по принципу иерархии типов объектов, т.е. один тип объекта является главным, а остальные, находящиеся на низших уровнях иерархии, - подчиненными.

Между главным и подчиненными типами объекта устанавливается взаимосвязь "один ко многим". Иными словами, для данного главного типа объекта существует несколько подчиненных типов объекта. В то же время для каждого экземпляра главного объекта может быть несколько экземпляров подчиненных типов объектов. Таким образом, взаимосвязи между объектами напоминают взаимосвязи в генеалогическом древе за единственным исключением: для каждого порожденного (подчиненного) типа объекта может быть только один исходный (главный) тип объекта.

Сетевая модель хранения данных

В сетевой модели хранения данных понятия главного и подчиненных объектов несколько расширены. Любой объект может быть и главным, и подчиненным (в сетевой модели главный объект обозначается термином "владелец набора", а подчиненный - термином "член набора"). Один и тот же объект может одновременно выступать и в роли владельца, и в роли члена набора. Это означает, что каждый объект может участвовать в любом числе взаимосвязей.

Реляционная модель хранения данных

В реляционной модели хранения данных, как показано на рисунке,

объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц. Взаимосвязи также рассматриваются в качестве объектов. Каждая таблица представляет один объект и состоит из строк и столбцов.

 

Реляционное исчисление

Реляционное исчисление является прикладной ветвью формального механизма исчисления предикатов (свойство нескольких предметов) первого порядка. Базисными понятиями исчисления являются понятие переменной с определенной для нее областью допустимых значений и понятие правильно построенной формулы, опирающейся на переменные, предикаты и кванторы. В зависимости от того, что является областью определения переменной, различаются исчисление кортежей и исчисление доменов. В исчислении кортежей областями определения переменных являются отношения базы данных, т.е. допустимым значением каждой переменной является кортеж некоторого отношения. В исчислении доменов областями определения переменных являются домены, на которых определены атрибуты отношений базы данных, т.е. допустимым значением каждой переменной является значение некоторого домена.

Реляционное исчисление доменов

В исчислении доменов областью определения переменных являются не отношения, а домены. Основным формальным отличием исчисления доменов от исчисления кортежей является наличие дополнительного набора предикатов, позволяющих выражать так называемые условия членства. Реляционное исчисление доменов является основой большинства языков запросов, основанных на использовании форм.

Распределенные базы данных

В системе распределенных баз данных базы данных распределены между несколькими (возможно, территориально разобщенными) ЭВМ и обеспечены соответствующие возможности для управления этими разделенными частями. Программное обеспечение систем управления распределенными базами данных (СУРБД) обычно имеет многоуровневую архитектуру.

Как показано на рисунке, в такой архитектуре существует пять уровней, которые могут быть подразделены на две основные части. Верхние четыре уровня процессоров—пользовательский, глобальный логический, фрагментный и распределенный уровни представлений могут быть сгруппированы вместе, и названы сетевой СУБД. Нижний уровень — процессор узлового уровня представления может быть назван локальной СУБД. Межузловая связь связывает узлы сетевой СУБД с узлами локальной СУБД. Каждый из этих уровней поддерживает различные представления базы данных. Каждый уровень взаимодействует только с непосредственно смежными уровнями представления. Самым верхним уровнем структуры является интерфейс прикладной программы, или интерфейс процессора запроса. Каждый уровень представления базы данных необходим для того, чтобы в явном виде представлять определенный аспект логической или физической структуры базы данных. Приведем пример, иллюстрирующий задание уровней представления данных. В этом примере база данных представлена в виде нескольких таблиц, с помощью которых задаются указанные выше уровни представления. Первый уровень, называемый глобальным логическим уровнем представления, соответствует логической структуре всей сетевой базы данных, как она представляется с точки зрения администратора базы данных.

Глобальный логический уровень представления, изображенный на рисунке, задан в виде трех таблиц (отношений), в которых содержатся сведения по нескольким заводам. Следующий уровень представления называется пользовательским уровнем представления, поскольку он описывает часть базы данных, доступную конкретному пользователю для использования. Каждый пользователь может иметь отличное от других пользователей представление, соответствующее его требованиям и требованиям защиты. На следующем рисунке приведен пример одного пользовательского представления, относительно которого можно сделать несколько замечаний.

Первое из них состоит в том, что не все таблицы глобального логического представления доступны конкретному пользователю. В данном примере таблица СЫРЬЕ не содержится в приведенном представлении пользователя, означая тем самым, что пользовательский уровень представления может содержать не все таблицы глобального логического уровня представления. Второе замечание состоит в том, что дальнейшее совершенствование пользовательского представления может быть достигнуто путем использования лишь некоторого подмножества столбцов таблиц. Столбец ТАРИФ из таблицы СЛУЖАЩИЕ не включен в приведенное пользовательское представление. И, наконец, пользовательское представление может включать только подмножество строк таблицы. В приведенном примере в таблице СЛУЖАЩИЕ пользовательского представления содержатся лишь строки, соответствующие заводу, номер которого равен 3. Существование третьего и четвертого уровней представления объясняется распределенной природой базы данных и решением использовать управляемую избыточность. Третий уровень представления - фрагментное представление. Используя это представление, АБД определяет несвязанные подмножества базы данных, называемые логическими фрагментами, каждый из которых является подмножеством строк в таблице.

На рисунке показаны логические фрагменты базы данных. В рассмотренном примере таблица ЗАВОД разделена на три логических фрагмента согласно конкретным значениям номеров заводов.

Географическое расположение экземпляра каждого фрагмента определяется на четвертом уровне представления распределения. В этом представлении разрешается существование нескольких физических копий одного фрагмента. Следующий рисунок иллюстрирует распределение и дублирование хранимых фрагментов в трехузловой системе. Основные виды топологии сети. Основной целью системы распределенных баз данных является обеспечение управляемого доступа и независимого обращения к данным, распределенным в сети ЭВМ. Сегодня, видимо, нет серьезных факторов, сдерживающих распространение таких систем, если не считать скромные финансовые возможности многих организаций. Сеть ЭВМ представляет совокупность неоднородных вычислительных средств, связанных между собой высокоскоростными каналами связи. Процент рабочих станций, функционирующих в сетевой среде, неуклонно возрастает. В настоящее время каждая фирма, стремящаяся эффективно обслуживать своих клиентов (общая база данных, ускорение обмена информацией, возможность оперативного слежения за реализацией сделок и общим состоянием фирмы), вынуждена применять сетевые системы.