Архитектура на базата данни: концепция, определение, нива

Anonim

Какъв е наборът от основните структурни, функционални компоненти на различни бази данни, СУБД (системи за управление на бази данни)? Този комплекс в информационната наука се нарича архитектура на базата данни, СУБД. Предлагаме ви напълно да разглобите тази концепция, видовете такива комплекси, тяхното разделяне на три нива.

Какво е това?

Архитектурата на базата данни е комплекс от структурни компоненти на базата данни, както и инструменти, които осигуряват тяхното взаимодействие, както и с крайния потребител, системния персонал.

Тази дефиниция отразява една от най-важните функции на информационните хранилища - предоставянето на възможност за абстракция на информацията в базата данни. Той формира сегашния подход към архитектурата на данните.

Това повдига нов въпрос: каква е същността, целта на абстракцията на данните? Осигурени от системата, те (абстракции) ще бъдат основното средство за поддържане на независимостта на поддържане на информационни хранилища (с други думи, бази данни) от различни групи крайни потребители. Това се нарича независимост на системните данни.

Видове DB

Архитектурата на системите за управление на бази данни ще варира в зависимост от разнообразието на последните. Днес има два вида бази данни:

  • централизирано;
  • разпределена.

С характеристиките на всяка от разновидностите, ние предлагаме на читателя да прочете допълнително.

Централизирани бази данни

Основната разлика между тези бази данни: те се съхраняват в паметта на една изчислителна система. Но ако базата, от своя страна, е компонент на компютърните мрежи, тогава става възможно разпределеният достъп до базите данни. Това означава, че базата данни ще бъде отворена за потребители на електронни компютри, свързани към тази мрежа. Такова използване е характерно за местните компютърни системи, създадени на базата на организации и фирми.

Разпределени бази данни

Какво е важно да се знае за архитектурата на разпределената база данни? Такива бази данни се състоят от няколко части, съхранявани в различни компютри в една и съща мрежа. Може би информацията тук ще бъде дублирана, припокрива се. Удобно, потребителят на разпределената база данни не трябва да знае как елементите на информационното хранилище са разположени в възлите на такава мрежа. Най-често той възприема тази сложна информация като цяло.

Как работите с такава база данни? Използване на система за управление на разпределената база данни (RDBMS). Неговата референтна система ще опише информацията, съдържаща се в хранилището за данни, основите на нейното местоположение в мрежата. От своя страна директорията може да бъде декомпозирана, поставена в различни възли на обща мрежа.

Компонентите на разпределената база данни се поставят на отделни компютри, свързани с нея. Те се контролират от техните собствени (локални) електронни изчислителни устройства на СУБД. Важно е да се отбележи, че такива локални системи за управление на съхранение не трябва да бъдат еднакви в различните възли на общата мрежа. Интегрирането на такива различни местни бази данни в една система обаче е много труден научен и технически проблем. За успешното му решение са необходими редица експериментални мерки и теоретични разработки.

Видове бази данни чрез достъп до тях

Архитектурата на базата данни също ще варира според метода за достъп до информацията в хранилището:

  • Локален достъп.
  • Отдалечен достъп (мрежа).

Последният тип достъп включва разделяне на архитектурата на такива системи на още две вариации:

  • Напишете "файлов сървър".
  • Напишете "клиент-сървър".

Отново, предлагаме на читателя да се справи с представените видове по-подробно.

DB "файлов сървър"

Подобна архитектура на базите данни включва разпределянето на едно от устройствата на компютърна мрежа като централно. Ще се счита за файлов сървър. Обща централизирана база данни се съхранява на хост машината. Други мрежови устройства действат като работни станции, които поддържат потребителски достъп до основната база данни.

В системата "Файлов сървър" всеки потребител има възможност да стартира приложението, намиращо се на хост машината. Освен това, на неговото устройство ще се отвори само копие на тази програма.

По искане на потребителя файловете на централната база данни (разположени на сървъра) се прехвърлят на компютри - работни станции. Има обработка на информация. Потребителите, които работят с обща база данни, получават локално копие от тях на своите компютри. Последната се обновява периодично, тъй като основната памет на сървъра е пълна с нова информация.

Такава архитектура на системата от бази данни е най-характерна за мрежи, към които е свързан малък брой потребители. За да я приложите, типично е да използвате лична СУБД (например, Paradox, DBase). Недостатък на архитектурата е критично ниската производителност на системата с едновременен достъп на няколко потребителя до едни и същи данни.

DB "клиент-сървър"

Той също така предполага наличието на машината в мрежата, която ще бъде основната. Въпреки това архитектурата на базата данни клиент-сървър има своя особеност. Главният компютър не само съхранява централизираната база данни, но и осигурява по-голямата част от обработката на данните, изисквани от потребителя.

Технологията разделя системата на две части: сървър и клиент. Последният ще осигури интерактивна услуга, а сървърът ще осигури обмен на информация, управление на данни, сигурност и администрация.

Какво означава архитектура на база данни клиент-сървър? Клиентското приложение изготвя и изпраща заявка до отдалечен сървър, където се намира централизираното съхранение на информация. Тя (заявката) е написана на специален език SQL, стандартът за достъп до сървъра при използване на релационни бази данни.

След получаване на заявката, отдалеченият сървър я пренасочва към SQL сървъра. Това е името на програмата, която отговаря за управлението на отдалечената база данни. Той осигурява изпълнението на заявката, предоставя на клиента необходимите резултати по него.

По този начин всички заявки ще бъдат обработени тук на отдалечен сървър. За да се приложи такава архитектура, е необходимо да се използват многостепенни СУБД. Второто им име е индустриално. Тези бази данни могат да организират мащабна информационна система, състояща се от голям брой потребители.

Три нива на архитектурата на базата данни

Архитектурата на базата данни е разделена на три основни нива - три степени на описанието на елементите на базата данни:

  • Външно. На това ниво информацията се възприема от потребителите.
  • Вътрешен. На това ниво информацията се възприема от операционни системи, СУБД (системи за управление на бази данни).
  • Concept. Тук външното ниво на архитектурата на системата от бази данни се свързва с вътрешното, като осигурява необходимата независимост един от друг.

Ние предлагаме на читателя да се запознае по-добре с всеки един от горепосочените степени.

Външно ниво

Външното ниво на архитектурата на системата от бази данни е предоставянето на информация от гледна точка на хората-потребители.

Какво следва от това? Нивото описва потребителската част от базите данни (свързани с всеки потребител). На свой ред, тя ще се състои от няколко външни представяния на информационни хранилища, бази данни.

Удобно е, че всеки потребител тук се занимава с „реалния свят”, който е най-адаптиран към него. Външното представяне ще съдържа само онези обекти, взаимоотношения и атрибути, които са интересни и полезни за конкретен "потребител".

Не допускайте, че ненужните атрибути за потребителя, обектите и връзките не съществуват в базата данни. Те съществуват, но „ползвателят” най-често не подозира съществуването им.

Ако се обърнете към терминологията на ANSI / SPARC (Американския национален институт за стандартизация), тогава представянето на всеки отделен потребител тук ще се нарича външен. Тя ще включва съдържанието на базата данни - такава, каквато вижда конкретен "потребител". Всяко такова външно представяне се определя от външна система. Той се състои от дефиницията на запис на всеки вид, който присъства във външното представяне.

Концептуално ниво

Продължаваме да разглобяваме сървърната архитектура, базите данни. Следващото му ниво е концептуално. Тя включва общо разбиране на хранилището на информация. Той ще опише точно каква информация се съхранява в базата данни, както и връзките, които ги обединяват.

От гледна точка на администратора, хранилището съдържа логическата структура на базата данни. Това ниво на архитектура на базата данни е всъщност пълно представяне на изискванията за информация от компания или предприятие, което няма да зависи от каквито и да било съображения относно метода или метода на неговото (информационно) съхранение.

Концептуални елементи

Изброяваме компонентите, представени на концептуално ниво на архитектурата:

  • Множеството от субекти, техните атрибути, връзките между тях.
  • Ограничения, които могат да бъдат наложени върху данните.
  • Семантична информация за информацията в базата данни (свързана с тяхното значение и стойност).
  • Информация за мерките за гарантиране на сигурността на съхранението на данни, обща подкрепа за тяхната цялост.

Концептуалното ниво е предназначено да подкрепя всяко от външните представителства. Всяка информация, достъпна за потребителя от базата данни, трябва да се съдържа (или да се изчислява) на това ниво. Трябва обаче да се помни, че тук не се съхранява информация за методите за съхранение на данни в системата.

Вътрешно ниво

И последната стъпка от тристепенната архитектура на базата данни. Това е физическото представяне в компютъра на базата данни. Какво означава това? Нивото е предназначено да опише физическата реализация на базата данни. Освен това, той помага за постигане на оптимална производителност, като осигурява икономично използване на дисковото пространство на компютърната система.

Съдържа описание на структурите от данни, организацията на специфични файлове, които се използват за осъществяване на съхранението на информация за дискови пространства, устройства за съхранение. Тук, на вътрешно ниво, СУБД взаимодейства с методите, методите за достъп на операционните системи, спомагателната функционалност за съхраняване и извличане на информационни записи. Целта на всичко по-горе: да постави информация за устройства за съхранение, да извлича данни, да създава индекси и т.н.

Под това ще бъде физическото ниво. Тя вече се контролира от операционната система, но все още е под контрола на СУБД.

Елементи на вътрешно ниво

Вътрешното ниво на архитектурата на приложението съхранява следната информация:

  • Относно разпределението на дисковото пространство за записване на индекси и информация.
  • Подробно описание на съхранението на записа (където са посочени действителните количества съхранени данни).
  • Информация за поставянето на записи.
  • Информация за компресиране на данни, избрани техники за криптиране.

Научихте за обичайните типове, типове архитектури на системни бази данни. Представихме и нивата на архитектурата на СУБД - външни, вътрешни и концептуални, техните характеристики и елементи.