5.1.2. Архітектура СУБД

магниевый скраб beletage

СУБД повинна надавати доступ до даних будь-яким користувачам, включаючи і тих, які практично не мають і (або) не хочуть мати уявлення про:

фізичне розміщення в пам'яті даних та описів;

механізми пошуку даних, що в процесі запиту;

проблеми, що виникають при одночасному запиті одних і тих же даних багатьма користувачами (прикладними програмами);

способи забезпечення захисту даних від некоректних оновлень і (або) несанкціонованого доступу;

підтримку баз даних в актуальному стані;

та безліч інших функцій СУБД.

При виконанні основних з цих функцій СУБД повинна використовувати різні описи даних. А як створювати ці описи?

Природно, що проект бази даних треба починати з аналізу предметноїнаочної області і виявлення вимог до неї окремих користувачів (співробітників організації, для яких створюється база даних). Докладніше цей процес буде розглянутий нижче, а тут зазначимо, що проектування звичайно доручається людині (групі осіб) — адміністратору бази даних (АБД). Ним може бути як спеціально обраний співробітник організації, так і майбутній користувач бази даних, достатньо добре знайомий з машинною обробкою даних.

Об'єднуючи особисті подання про вміст бази даних, одержані в результаті опитування користувачів, і свої уявлення про дані, які можуть знаходитись в майбутніх додатках, АБД спочатку створює узагальнений неформальний опис створюваної бази даних. Цей опис, виконаний з використанням природної мови, математичних формул, таблиць, графіків та інших засобів, зрозумілих всім людям, що працюють над проектуванням бази даних, називають інфологічною моделлю даних (рис. 5.3).

Така людино-орієнтована модель повністю незалежна від фізичних параметрів середовища зберігання даних. Врешті-решт цим середовищем може бути пам'ять людини, а не ЕОМ. Тому інфологічна модель не повинна змінюватися допоки якісь зміни в реальному світі не зажадають зміни в ній певного визначення, щоб ця модель продовжувала відображати предметну область.

Решта моделей, зображених на рис. 5.3, є комп'ютерно-орієнтовними. З їх допомогою СУБД дає можливість програмам і користувачам здійснювати доступ до даних, що зберігаються, лише за їх іменами, не турбуючись про фізичне розміщення цих даних. Потрібні дані відшукуються СУБД на зовнішніх пристроях, що запам' ятову- ють, за фізичною моделлю даних.

Оскільки зазначений доступ здійснюється за допомогою конкретної СУБД, то моделі повинні бути описані на мові даних цієї СУБД. Такий опис, створюваний АБД за інфологічною моделлю даних, називають даталогічною моделлю даних.

Скороходов В. А., Худякова І. М. АВТОМАТИЗОВАНЕ РОБОЧЕ МІСЦЕ МЕНЕДЖЕРА

Предметна область

•Користувачі бази даних

(частина реального світу, яка відображується у базі даних)

Адміністрато базі даних

0Ш І

Інфологічна модель даних

Узагальнений, не прив'язаний до конкретної СУБД або ПК опис предметної області (набір даних, їх типів, свіязей, довжин та ін.)

Даталогічна модель даних

{

Моделі та описи, які використову є СУБД

Опис на мові конкретної СУБД

          U—

Фізична модель даних

Опис даних, які зберігаються

БАЗА ДАНИХ

Рис. 5.3.

Рівні моделей даних

Трирівнева архітектура (інфологічний, даталогічний і фізичний рівні) дозволяє забезпечити незалежність даних, що зберігаються, від програм які їх використовують. АБД може при необхідності переписати дані, що зберігаються, на інші носії інформації і (або) реорганізувати їх фізичну структуру, змінивши лише фізичну модель даних. АБД може підключити до системи будь-яку кількість нових користувачів (нових додатків), доповнивши, якщо треба, дата- логічну модель. Вказані зміни фізичної і даталогічної моделей не будуть помічені існуючими користувачами системи (виявляться «прозорими» для них), так само як не будуть помічені і нові користувачі. Отже, незалежність даних забезпечує можливість розвитку системи баз даних без руйнування існуючих додатків.

Інфологічна модель відображає реальний світ в деякі зрозумілі людині концепції, повністю незалежні від параметрів середовища зберігання даних. Існує безліч підходів до побудови таких моделей: графові моделі, семантичні мережі, модель «суть-зв'язок» і т. ін. Найпопулярнішою з них виявилася модель «суть-зв'язок», яка буде розглянута нижче.

Інфологічна модель повинна бути відображена в комп' ютерно- орієнтовній даталогічній моделі, «зрозумілій» СУБД. В процесі розвитку теорії і практичного використання баз даних, а також засобів обчислювальної техніки створювалися СУБД, що підтримують різні даталогічні моделі.

Спочатку стали використовувати ієрархічні даталогічні моделі. Простота організації, наявність наперед заданих зв'язків між суттю, подібність з фізичними моделями даних дозволяли добиватися прийнятної продуктивності ієрархічних СУБД на повільних ЕОМ з вельми обмеженими обсягами пам'яті. Але, якщо дані не мали деревовидної структури, то виникало безліч труднощів при побудові ієрархічної моделі і бажанні добитися потрібної продуктивності.

Мережеві моделі також створювалися для мало ресурсних ЕОМ. Це достатньо складні структури, що складаються з «наборів» — так званих дворівневих дерев. «Набори» з'єднуються за допомогою

«записів-зв'язок», утворюючи ланцюжки і т.ін. Один із розробників операційної системи UNIX сказав «Мережева база — це найвірні- ший спосіб втратити дані».

Труднощі у практичному використанні ієрархічних і та мережевих СУБД примушували шукати інші способи подання даних. У кінці 60-х років з'явилися СУБД на основі інвертованих файлів, що відрізнялися простотою організації і наявністю вельми зручних мов маніпулювання даними. Проте таким СУБД притаманний ряд обмежень на кількість файлів для зберігання даних, кількість зв'язків між ними, довжину запису і кількість її полів. Сьогодні найбільш поширені реляційні моделі, які будуть детально розглянуті в наступних розділах.

Фізична організація даних в основному впливає на експлуатаційні характеристики БД. Розробники СУБД намагаються створити найпродуктивніші фізичні моделі даних, пропонуючи користувачам той або інший інструментарій для піднастройки моделі під конкретну БД. Різноманітність способів коректування фізичних моделей сучасних промислових СУБД не дозволяє розглянути їх в цьому посібнику.