Основы технологий баз данных.

Можно выделить два вида доступа к информации, хранящейся в базе данных: фактографический и документарный. В первом случае возможен непосредственный (прямой) доступ к ячейке, хранящей информацию. Во втором случаем непосредственный доступ возможен лишь к файлу, содержащему информацию (документ), далее необходим последовательный просмотр найденного файла. Для управления данными, хранимыми во внешней памяти в виде набора файлов, необходима система управления файлами. В современных СУБД вся информация о конкретном содержимом базы данных может храниться в одном единственном файле. База данных, построенная по принципу алгебры отношений, называется реляционной.

Для организации среды функционирования базы данных применяются следующие сетевые технологии:

1. система файл-сервер;

2. система клиент-сервер;

3. Распределенные системы (Интранет и Интернет-системы).

Архитектура информационной системы типа файл-сервер использует в качестве внешней поддержки один или несколько файловых серверов. Сервера обеспечивают управление внешней памятью, но не обладают «интеллектом», поддерживая лишь обмен файлами. Впрочем, здесь существуют элементы перехода к технологии «клиент-сервер», для которой характерно разбиение операций на отдельные элементы.

Сущность файл-серверной технологии заключается в том, что информация клиентам (персональным компьютерам) передается в концентрированном виде, путем пересылки большого количества информации за один сеанс связи от сервера-носителя информации. При этом сохраняется автономность прикладного и даже системного обеспечения, поскольку связующим звеном (за исключением модема или его аналогов) является общее хранилище данных (хост-компьютер). В классическом случае в каждой рабочей станции дублируются не только прикладные программы, но и средства управления базой данных. Файл сервер представляет собой разделяемое всеми рабочими станциями расширение дисковой памяти. Основные достоинства технологии:

· простота использования и дешевизна создания локальной сети

· возможность соединения с ПК различного уровня обеспечения

· наличие удобных и развитых средств разработки графического пользовательского интерфейса и систем управления БД.

К недостаткам файл-серверной архитектуры информационной системы следует отнести следующее:

· необходимость наличия большого числа мощных клиентских компьютеров, так как почти вся работа выполняется на стороне клиета, а от сервера требуется только достаточно емкая дисковая память

· отсутствие поддержки целостного состояния базы данных и гарантированной надежности хранения информации (отсутствие транзакционного управления, хранения избыточных данных, возможности формулировать ограничения целостности и проверять их соблюдение);

· работа клиента с удаленными файлами вызывает существенную перегрузку трафика (поскольку СУБД работает на стороне клиента, то для выборки данных необходимо иметь на стороне клиента весь соответствующий файл целиком).

Корпоративные информационные системы, построенные в рамках архитектуры «клиент-сервер», предоставляют широкий спектр приложений и инструментов разработки, которые ориентированы на максимальное использование вычислительных возможностей клиентских рабочих мест. Ресурсы сервера используются в основном для хранения и обмена документами, а также для выхода во внешнюю среду. Данная архитектура позволяет лучше защитить серверную часть приложений, позволяя клиентским приложениям либо напрямую адресоваться к серверным приложениям либо маршрутизировать запросы к ним. Таким образом, приложения и данные распределены одновременно между различными клиентами (режим разделения времени). Эта архитектура более сложна для настройки и сопровождения.

Традиционным методом организации информационной системы является двухзвенная архитектура «клиент-сервер». В этом случае прикладная часть выполняется на стороне клиента, а на стороне сервера БД осуществляется только доступ к данным. Двухзвенная архитектура «клиент-сервер» состоит из: а) рабочих станций, в том числе клиентских серверов, осуществляющих часть пользовательских задач б) локальной вычислительной сети в) сервера БД.

Для повышения общей эффективности системы применяются трехзвенные архитектуры «клиент-сервер», при этом в систему вводится сервер приложений, расположенный перед сервером БД и являющийся дополнительным связующим звеном между локальной вычислительной сетью (ЛВС) и сервером БД.

Возросшим требования к обработке данных в распределенной среде удовлетворяет архитектура «клиент-сервер», основанная на выделении одного узла сети под сервер БД с реляционной СУБД, поддерживающей максимальный уровень надежности хранения БД, ее актуальность и достоверность. При интеграции отдельных АРМ в корпоративные сети было бы желательно сохранить не только постановку задачи и применяемых алгоритмы, но и собственное программное обеспечение. Существуют следующие подходы к интеграции и адаптации «файл-серверных» приложений к архитектуре «клиент-сервер»:

· Использование библиотек доступа к серверам БД;

· Связь с сервером БД через протокол ODBC;

· Укрупнение «файл-серверных» приложений.

Под распределенной системой обработки данных (РСОД) понимается сетевая структура, обеспечивающая при помощи той или иной архитектуры общий доступ и управление ресурсами сетевой системы.

Обычно распределенной считают такую систему, в которой функционирует более одного сервера БД. В этом смысле система клиент-сервер тоже относится к классу РСОД. Распределенные СОД подразделяются на три класса:

- малые распределенные системы (РС) имеют небольшой жизненный цикл, ориентированы на массовое использование, имеют невысокую цену, модификация их затруднена, технические и программные средства достаточно просты и однородны, также практически отсутствует и система информационной безопасности;

средние (корпоративные) распределенные системы;

крупные РС корпоративного или даже федерального назначения имеют длительный жизненный цикл, миграцию унаследованных систем, разнообразие аппаратно-программного обеспечения, масштабность и сложность решаемых задач, пересечение множества предметных областей, средства для аналитической обработки данных, территориальную разбросанность средств.

К функциям РС следует отнести:

· работу с данными, расположенными на разных физических серверах

· работу с данными, порожденными различными платформами (т.е. обеспечение совместимости данных в рамках различных ОС)

· работу с данными, имеющими разные форматы (обеспечение преобразование данных)

Именно поэтому важнейшую роль в РС играют протоколы и стандарты открытого типа, позволяющие легко интегрировать разнообразные части общей сети. Как правило, технология таких систем опирается на Интернет-технологию. В современных РС необходимым является наличие Web-шлюза (или Web-моста, если речь идет о соединении локальной сети с Интернет-сетью). Если открытая с точки зрения технологии и масштабируемости сеть носит закрытый, корпоративный информационный характер, ее принято называть Интранет-системой.

Сущность открытых систем определяется концепцией международной и национальной стандартизацией аппаратных и программных интерфейсов. Ключевой особенностью является независимость от поставщика, так как при его смене потребитель сможет обратиться к любой другой компании, соблюдающей соответствующие стандарты. На роль стандартных ОС претендуют Unix и Windows поздних версий (NT и 2000).

Открытым системам присущи свойства мобильности (простота переноса программной системы на другие аппаратно-программные средства) и интероперабельности (возможности использования готовых компонентов со стандартными интерфейсами для расширения системы). С точки зрения технических средств такие свойства аналогичны понятию «модульность». В Интранет-системах особое место занимают средства защиты корпоративной информации от внутренних и внешних воздействий и несанкционированного доступа. Для работы с информацией компьютер используется принципы и средства кодирования, которые, в свою очередь, расширяются с помощью соответствующих систем обработки данных до средств информационной безопасности.