Банки данных, архитектура БД

Базой данных является представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (статей, расчетов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов), систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины (Гражданский кодекс РФ, ст. 1260).

Классификации БД

Существует огромное количество разновидностей баз данных, отличающихся по различным критериям (например, в «Энциклопедии технологий баз данных» М. Р. Когаловского определяются свыше 50 видов БД).

Укажем только основные классификации.

Классификация БД по модели данных.

Примеры:

Иерархические

Сетевые

Реляционные

Объектные

Объектно-ориентированные

Объектно-реляционные

Классификация БД по технологии хранения:

БД во вторичной памяти (традиционные)

БД в оперативной памяти (in-memory databases)

БД в третичной памяти (tertiary databases)

Классификация БД по содержимому:

Примеры:

Географические

Исторические

Научные

Мультимедийные.

Классификация БД по степени распределённости:

Централизованные (сосредоточенные)

Распределённые

В настоящее время применяются различные архитектуры БД и СУБД, их многообразие складывалось исторически по мере развития средств вычислительной техники и языков программирования. Все архитектуры БД имеют свои достоинства и недостатки.

Локальная

Локальная (персональная) архитектура СУБД означает, что БД и СУБД располагаются на одном и том же локальном компьютере.

Архитектура "файл-сервер"

Архитектура "файл-сервер" также является локальной, т.к. предназначена для локальной сети, включает приложение и СУБД, расположенные на компьютере пользователя, и файл БД, находящийся на локальном сервере.

Архитектура удаленных БД ("клиент-сервер")

Архитектура "клиент-сервер" предназначена для работы с удаленными БД, состоит из приложения клиента, расположенного на компьютере пользователя, а также удаленной БД и СУБД, располагающихся на удаленном компьютере в глобальной сети (сервере).

Архитектура "клиент-сервер" может быть использована и в пределах локальной сети.

Удаленные БД называют также многопользовательскими.

СУБД в архитектурах "клиент-сервер" и "файл-сервер" позволяют работать с БД одновременно нескольким пользователям.

БД архитектуры "клиент-сервер" позволяют работать одновременно многим пользователям и предназначены для обработки информации большого объема, поэтому их называют также "промышленными".

СУБД и их функции.

Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор

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.

Классификация СУБД

По модели данных

Примеры:

Иерархические

Сетевые

Реляционные

Объектно-ориентированные

По степени распределённости

локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)

распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

По способу доступа к БД

Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость централизованного управления; затруднённость обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД.

На данный момент файл-серверные СУБД считаются устаревшими.

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.

Клиент-серверные

Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.

Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, MS SQL Server, Sybase, PostgreSQL, MySQL, ЛИНТЕР, Caché, MDBS.

Встраиваемые

Встраиваемая СУБД — библиотека, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине. Доступ к данным может происходить через SQL либо через особые функции СУБД. Встраиваемые СУБД быстрее обычных клиент-серверных и не требуют установки сервера, поэтому востребованы в локальном ПО, которое имеет дело с большими объёмами данных (например, геоинформационные системы).

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, один из вариантов Firebird, MySQL, Sav Zigzag, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.