Назначение локальных и распределенных БД

Распределенная система организации баз данных предполагает наличие соответствующей технологии доступа пользователей к информационным ресурсам, ориентированной, прежде всего, на вычислительные модели типа «клиент-сервер».

Технология «клиент-сервер» предполагает разделение функций обработки данных на три группы: функции ввода/вывода и отображения данных; прикладные функции, характерные для данной предметной области; функции хранения и управления данными. Каждая группа функций выполняется отдельным логическим компонентом.

Принципы построения баз данных

Принципы построения баз данных исходят из основных функций СУБД.

1) Непосредственное управление данными во внешней памяти. Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей, например, для убыстрения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы).

2) Управление буферами оперативной памяти. СУБД обычно работают с БД значительного размера; по крайней мере этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов.

3) Управление транзакциями. Транзакция – это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует (COMMIT) изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД.

4) Журнализация. Одним из основных требований к СУБД является надежность хранения данных во внешней памяти. Поддержание надежности хранения данных в БД требует избыточности хранения данных, причем та часть данных, которая используется для восстановления, должна храниться особо надежно. Наиболее распространенным методом поддержания такой избыточной информации является ведение журнала изменений БД. Журнал – это особая часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью (иногда поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках), в которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД. Во всех случаях придерживаются стратегии «упреждающей» записи в журнал (так называемого протокола Write Ahead Log – WAL).

5) Поддержка языков БД. Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных.

Язык SQL

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 (Structured Query Language). Логически в современной реляционной СУБД можно выделить наиболее внутреннюю часть – ядро СУБД (часто его называют Data Base Engine), компилятор языка БД (обычно SQL), подсистему поддержки времени выполнения, набор утилит. В некоторых системах эти части выделяются явно, в других - нет, но логически такое разделение можно провести во всех СУБД.

Ядро СУБД – отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию. Соответственно, можно выделить такие компоненты ядра (по крайней мере, логически, хотя в некоторых системах эти компоненты выделяются явно), как менеджер данных, менеджер буферов, менеджер транзакций и менеджер журнала. Ядро СУБД обладает собственным интерфейсом, не доступным пользователям напрямую и используемым в программах, производимых компилятором SQL (или в подсистеме поддержки выполнения таких программ) и утилитах БД. Ядро СУБД является основной резидентной частью СУБД. При использовании архитектуры «клиент-сервер» ядро является основной составляющей серверной части системы. Основной функцией компилятора языка БД является компиляция операторов языка БД в некоторую выполняемую программу.

MS Access

MS Access – это динамически обновляемая база данных (динамически управляет деревьями, списками, ссылками), позволяющая управлять данными. Она осуществляет: управление данными во внешней памяти, в оперативной памяти, может вести журнализацию изменений и восстанавливать базы данных после сбоя, поддерживает языки баз данных (язык определения данных и язык манипулирования данными). Элементы: сущность (объект, идентифицирующийся неким способом, отличающим его от другого объекта), связь (ассоциация, установленная между несколькими сущностями (сотрудник и отдел)), ключ сущности – это группа атрибутов, такая, что отображение набора сущностей в соответствующую группу набора значений является взаимно однозначным отображением.

В последние годы находят все более широкое применение так называемые геоинформационные системы. Геоинформационные системы (ГИС) – это интегрированные в единой информационной среде электронные пространственно-ориентированные изображения (карты, схемы, планы и т.п.) и базы данных (БД). В качестве БД могут использоваться таблицы, паспорта, иллюстрации, расписания и т. п. Такая интеграция значительно расширяет возможности системы и позволяет упростить аналитические работы с координатно-привязанной информацией. Принципиальным отличием ГИС является наличие в них картографических данных местности, региона и т.д., к которым привязывается остальная информация системы. Геоинформационные системы уже широко используются в управлении градостроительством, транспортом, природными ресурсами и т.п.

В настоящее время существует целый ряд программных средств, как системных, так и прикладных, реализующих описанные выше модели. Стоит отметить такие пакеты, как Oraclе SQL Server и Sybase SQL Server для платформы NetWare, продукт Microsoft Windows NTSQL Server, Oracle для среды Unix, Lotus Notes. Все эти программные средства работают на различных платформах (на машинах с процессорами Intel, на RISC-серверах и станциях производства HP, DEC и т.д.), в различных операционных средах. СУБД Oracle выделяется среди прочих исключительным быстродействием, мощными сетевыми средствами и средствами межплатформенной связи. Развитые средства электронной почты пакета Oracle позволяют организовать безбумажный документооборот, совместную подготовку и обработку документов. Существует интегрированный программный продукт ORACLE 2000WG, объединяющий достоинства популярной сетевой операционной системы Novell NetWare и СУБД Oracle. В структурах управления федеральных, государственных и местных органов власти все шире применяется пакет Lotus Notes.