Режимы работы пользователя с СУБД

 

Все современные СУБД имеют графический пользовательский интерфейс, через который возможна работа пользователя с СУБД в трех режимах:

1) через меню системы;

2) в командном режиме;

3) в программном режиме.

Режим работы через меню системы обеспечивает взаимодействие пользователя с БД в интерактивном режиме. Он реализуется чаще всего в виде различных меню и диалоговых окон, с помощью которых пользователь постепенно уточняет, какие действия он хочет выполнить и какую информацию получить из БД. Для этого не надо знать языка СУБД.

Командный режим обеспечивает диалог с БД на уровне синтаксических конструкций языка СУБД. Этот режим требует определенной подготовки пользователя, но обеспечивает более быстрый доступ к ресурсам БД.

Программный режим обеспечивает организацию доступа к данным и управление ими из прикладных программ.

В последние годы широкое распространение получили компьютерные сети. Пользователи компьютерных сетей могут работать с СУБД в однопользовательском и многопользовательском режимах, обеспечивающих доступ к БД соответственно одного из них и многих одновременно.

 

Современные СУБД

Настольные СУБД

 

Становление СУБД началось и происходило, когда наиболее популярными типами компьютеров были мэйнфреймы, а также мини - ЭВМ. Обработка данных с помощью мэйнфреймов и мини-ЭВМ имела как определенные преимущества (возможность коллективного использования ресурсов и оборудования, централизованное хранение данных), так и недостатки. Главный из них - отсутствие персонализации рабочей среды (все программное обеспечение хранилось централизованно и использовалось коллективно). Это было одной из причин бурного роста индустрии персональных компьютеров. Именно в тот период и начался рост популярности настольных СУБД, таких как dBase и, чуть позже, FoxBASE, Paradox, а также некоторых других, уже забытых.

При работе с настольной СУБД сами базы данных расположены на том же компьютере, что и СУБД, осуществляющая доступ к ним. Пользователь работает с БД монопольно (в однопользовательском режиме). Такая БД именуется локальной. СУБД ответственна за выполнение запросов и за поддержание целостности БД.

Следующим шагом в развитии настольных СУБД было появление их сетевых многопользовательских версий, которые обеспечивали одновременную работу нескольких пользователей с централизованной БД – БД, размещаемой на одном компьютере – сервере сети. На сервере сети располагается и СУБД. С компьютера пользователя запускается СУБД с сервера, и в результате на нем создается копия СУБД. По каждому запросу пользователя к БД все данные из базы пересылаются на его компьютер, независимо от того, сколько реально их нужно для выполнения запроса. В результате на компьютере пользователя создается локальная копия БД (время от времени обновляемая из реальной БД на сервере сети). Затем СУБД пользователя выполняет запрос. Схема работы с настольной СУБД в многопользовательском режиме показана на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Схема работы с настольной СУБД
в многопользовательском режиме

 

Данная компьютерная архитектура именуется архитектурой " файл-сервер". В ней вся тяжесть выполнения запросов к БД и управления целостностью БД ложится на СУБД пользователя. Это приводит к тому, что сеть серьезно "забивается" и безопасность работы невысока. Секретность и конфиденциальность информации обеспечить также трудно.

Существенных различий между двумя вышеописанными архитектурами нет. И в том, и в другом случае используются настольные СУБД. Известно более двух десятков настольных СУБД. Однако наиболее популярными, исходя из числа проданных копий, признаются dBase, Paradox, FoxPro и Access.

dBase и Visual dBase. Первая промышленная версия СУБД dBase (компании Ashton-Tate) появилась в начале 80-х годов. Благодаря простоте в использовании, нетребовательности к ресурсам компьютера эта СУБД приобрела немалую популярность. С выходом следующих ее версий – dBase III и dBase III Plus (1986 г.), оснащенных очень комфортной по тем временам средой разработки и средствами манипуляции данными, быстро заняла лидирующие позиции среди настольных СУБД. СУБД семейства dBase имели популярный формат данных и популярный язык программирования, получивший название xBase.

Версия Visual dBase 2000 имеет средства для: манипуляции данными dBase и FoxPro всех версий; создания форм, отчетов и приложений; публикации данных в Internet и создания Web-клиентов; визуального построения запросов и др.

Тенденция такова, что dBase превращается в некоммерческий продукт с доступными исходными текстами программ.

Paradox. СУБД Paradox (компании Ansa Software) выпущена в 1985 году. В конце 80-х – начале 90-х годов СУБД Paradox была весьма популярной, в том числе и в нашей стране.

Ранние версии Paradox предоставляли более широкие возможности, чем аналогичные версии dBase. Это: использование деловой графики в DOS-приложениях; обновление данных в приложениях при многопользовательской работе; визуальные средства создания запросов; средства статистического анализа данных; создание приложений на языке PAL (Paradox Application Language) с возможностью визуального построения пользовательских интерфейсов.

Windows-версии СУБД Paradox, помимо указанных сервисов, позволяли манипулировать данными других форматов, благодаря чему использовались как универсальное средство управления различными базами данных.

Версия Paradox 9 является составной частью Corel Office Professional и содержит средства: манипуляции данными Paradox и dBase; публикации данных и отчетов в Internet и создания Web-клиентов; доступа к данным формата Paradox из Windows-приложений, из Java-приложений и др.

Популярность СУБД Paradox несколько снизилась, хотя в мире эксплуатируется еще много информационных систем, созданных на ее основе.

Microsoft FoxPro и Visual FoxPro. СУБД FoxPro происходит от настольной СУБД FoxBase фирмы Fox Software. Она предоставляет дополнительно такие возможности, как использование деловой графики и др. Впоследствии эта СУБД была приобретена компанией Microsoft. Версии FoxPro (начиная с версии 3.0) получили название Visual FoxPro. Версия Visual FoxPro 6.0. имеет средства визуального моделирования объектов, средства публикации данных в Internet и др. С каждой новой версией этот продукт все более интегрируется с другими продуктами Microsoft (например, с Microsoft SQL Server).

Тенденция развития этого продукта состоит в том, что из настольной СУБД Visual FoxPro превращается в средство разработки приложений в архитектуре клиент/сервер и распределенных приложений. Эта тенденция в определенной степени характерна и для всех наиболее популярных настольных СУБД.

Microsoft Access. Первая версия СУБД Access появилась в начале 90-х годов. Это была первая настольная реляционная СУБД для 16-разрядной версии Windows. Популярность Access значительно возросла после включения этой СУБД в состав Microsoft Office.

СУБД Access ориентирована на непрофессиональных пользователей Microsoft Office. Это, в частности, проявилось в том, что вся информация, относящаяся к конкретной БД, хранится в одном файле, что удобно для начинающих пользователей.

Версия этой СУБД - Access 2000 входит в состав Microsoft Office 2000 Professional и Premium, а также доступна как самостоятельный продукт. Она может быть использована, с одной стороны, в качестве настольной СУБД и составной части офисного пакета, а с другой стороны, в качестве клиента Microsoft SQL Server, позволяющего осуществлять манипуляцию его данными, его администрирование и создание приложений для этого сервера.

На начальном этапе развития настольные СУБД играли определяющую роль. Они были просты для освоения и использования, обладали дружественным пользовательским интерфейсом, ориентировались на класс самых распространенных компьютеров – персональных, на самую широкую категорию пользователей – непрофессионалов, обеспечивали хорошее быстродействие при работе с небольшими базами данных.

Недостатки настольных СУБД стали проявляться с увеличением объемов баз данных и числа их пользователей. Они выразились в снижении производительности и возникновении сбоев при обработке данных. Причина этого в том, что обработка данных и контроль их целостности совершается внутри пользовательского приложения.

 

Серверные СУБД

 

Наиболее эффективную работу с централизованной БД обеспечивает архитектура " клиент-сервер ". Централизация хранения и обработки данных является базовым принципом этой компьютерной архитектуры.

На сервере сети размещается БД и устанавливается мощная серверная СУБД – сервер баз данных. Сервер БД – это программный компонент, обеспечивающий хранение больших объемов информации, ее обработку и представление пользователям в сетевом режиме.

На компьютере-клиенте приложение-клиент формирует запрос к БД. Серверная СУБД обеспечивает интерпретацию запроса, его выполнение, формирование результата запроса и пересылку его по сети на клиентский компьютер. Клиентский компьютер интерпретирует его необходимым образом и представляет пользователю. Клиентское приложение может также посылать запрос на обновление БД, и серверная СУБД внесет необходимые изменения в БД. Схема архитектуры "клиент-сервер" показана на рис. 2.

 

 

Рис. 2. Архитектура "клиент-сервер"

 

В архитектуре "клиент-сервер" функции клиентского приложения и серверной СУБД разделены.

При клиент/серверной обработке уменьшается сетевой трафик, так как через сеть передаются только результаты запросов. Груз файловых операций ложится в основном на сервер, который мощнее клиентов и поэтому способен быстрее обслуживать запросы. Как следствие этого, уменьшается потребность клиентских приложений в оперативной памяти. Поскольку серверы способны хранить большое количество данных, то на компьютерах-клиентах освобождается значительный объем дискового пространства для других приложений. Существенно повышается степень безопасности БД, так как правила целостности данных определяются в серверной СУБД и являются едиными для всех приложений, использующих эту БД.

Технология клиент/сервер имеет огромный потенциал, способный повлиять на расширение возможностей прикладных программ в бизнесе.

Современные серверные СУБД:

ü существуют в нескольких версиях для различных платформ, как правило, для различных коммерческих версий UNIX – Solaris, HP/UX и др. Многие производители также выпускают версии своих серверов баз данных для Windows NT Workstation и Windows 95/98, а в последнее время – также версии для Linux;

ü в подавляющем большинстве поставляются с удобными административными утилитами;

ü осуществляют резервное копирование данных и журналов транзакций;

ü поддерживают несколько сценариев репликаций (копирование информации из одной БД в несколько других). Репликации используются для разделения нагрузки между серверами в сети и многих других целей;

ü позволяют параллельную обработку данных в многопроцессорных системах. Серверы, допускающие параллельную обработку, разрешают нескольким процессорам обращаться к одной БД, что обеспечивает высокую скорость обработки транзакций;

ü поддерживают создание хранилищ данных и OLAP. Хранилище данных – это совокупность данных, полученных прямо или косвенно из информационных систем, которые содержат текущую и деловую информацию, а также из некоторых внешних источников. OLAP (On Line Analytical Processing) – это технология построения многомерных хранилищ данных, являющихся результатом обработки набора данных, нередко состоящего из нескольких таблиц. Такие хранилища данных в последнее время широко используются в системах поддержки принятия решений;

ü выполняют распределенные запросы и транзакции (т.к. наличие нескольких серверов баз данных в одной организации стало обычным явлением). Эти возможности поддерживаются почти всеми серверными СУБД;

ü дают возможность использовать различные средства проектирования схем данных – универсальные или ориентированные на конкретную СУБД;

ü имеют средства разработки клиентских приложений и генераторы отчетов;

ü поддерживают как минимум публикацию баз данных в Internet;

ü обладают широкими возможностями управления пользовательскими привилегиями и правами доступа к различным объектам БД.

На рынке СУБД лидируют серверные СУБД, сведения о производителях которых приведены ниже:

 

СУБД	Производитель
Oracle8, Oracle8i	Oracle Corp.
Microsoft SQL Server 7.0, Microsoft SQL Server 2000	Microsoft
Informix	Informix
Sybase	Sybase
DB2	IBM

Краткий обзор данных СУБД см. в пособии [11].

Распределенные СУБД

 

Для того, чтобы сохранить конкурентоспособность, организации разукрупняют свои информационные ресурсы, делают их распределенными.

В распределенной БД не все данные хранятся централизованно. Они распределены по узлам, удаленным географически, но связанным коммуникационными линиями. Каждый узел имеет собственную (локальную) БД. Кроме того, он может обращаться к данным, хранящимся на других узлах. Пользователь распределенной БД не обязан знать, каким образом ее компоненты размещены в узлах сети и представляет себе эту БД как единое целое. Распределенная база данных (РаБД) – совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределенных в компьютерной сети.

Работу с распределенной БД обеспечивают распределенные СУБД. Распределенная СУБД (РаСУБД) – это программная система, которая обеспечивает управление распределенной БД и прозрачность ее распределенности для пользователей.

Требования к РаБД и РаСУБД изложены в правилах К. Дейта, сформулированных в 1987 году:

ü локальная автономность;

ü никакой конкретный сервис не должен возлагаться на какой-либо специально выделенный центральный узел;

ü непрерывность функционирования;

ü независимость от местоположения, от фрагментации, от тиражирования;

ü распределенная обработка запросов;

ü управление распределенными транзакциями;

ü независимость от оборудования, от операционных систем, от сети, от СУБД.

РаБД могут быть однородными и неоднородными. Однородные РаБД имеют в своей основе одну СУБД, обычно с единственным языком баз данных; неоднородные РаБД - две или более существенно различающихся СУБД.

В РаБД различаются и формы распределения данных. В одних случаях данные фрагментируются, т. е. делятся на порции, распределенные между множеством физических ресурсов. Фрагментация есть горизонтальная (разделение по географическому или другому характеристическому признаку) и вертикальная (разбиение таблицы по столбцам). Независимо от того, какого вида применяется фрагментация, поддерживается глобальная схема, позволяющая воссоздать из имеющихся фрагментов логически централизованную таблицу или другую структуру БД. Пользователь взаимодействует с РаБД посредством транзакций. Транзакция может вызвать несколько процессов в различных узлах, контролируемых независимыми программными модулями.

В других случаях данные тиражируются. Тиражирование – это создание дублирующих копий (репликатов) объектов БД на разных узлах с целью повышения доступности и/или сокращения времени доступа к критически важным данным. Репликаты – это множество различных физических копий некоторого объекта БД (обычно таблицы), для которых в соответствии с определенными в БД правилами поддерживается синхронизация (идентичность) с некоторой "главной" копией. Существуют различные модели тиражирования:одновременное обновление, распространенные обновления, запланированная синхронизация дубликатов только для чтения.

РаСУБД могут работать как в глобальных, так и в локальных сетях. Они предлагают возможности, расширяющие преимущества технологии БД. Так, позволяя каждому узлу поддерживать собственную БД, добиваются быстрого и эффективного доступа к наиболее часто используемым данным. РаСУБД могут повысить надежность работы в сети. Если компьютер некоторого узла вышел из строя, то нужные данные (ранее скопированные на два или более узлов) РаСУБД предоставит с узла, продолжающего функционировать. Предполагается скорое распространение РаСУБД в организациях различных типов.

 

 

Тенденции развития СУБД