Лекция 3

База данных – основа информационного обеспечения управленческой деятельности^*

Будучи основным фундаментальным средством построения информационных систем, используемых в производстве, бизнесе и научной деятельности, базы данных и системы управления ими составляют обширную область исследований.

По организации и технологии обработки информации базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.

Централизованная база данных разрабатывается и функционирует на принципах централизации в одном месте, на одном компьютере, в виде одного информационного массива. Такая база данных применяется в локальных сетях персональных компьютеров для одновременного доступа нескольких пользователей со своих рабочих мест. База данных при этом размещается на машине-сервере.

Распределенная база данных представляет собой базы данных, которые физически распределены по взаимосвязанным ресурсам вычислительной сети и доступны для совместного применения в разных местах. Распределенная база данных разъединена только физически, но не логически. Вся база данных потенциально доступна для любого конечного пользователя, который работает с ней так же, как и с централизованной. Распределенные базы данных требуют высокого уровня развития национальных и международных систем связи между компьютерами.

По способу доступа к информации базы данных делятся на базы данных с локальным доступом и с удаленным (сетевым) доступом.

Системы централизованных баз данных с сетевым доступом организуются по двум архитектурам: файл-сервер и клиент-сервер.

Файл-сервер. Системы баз данных, построенные с помощью сетевых версий, иногда неправомерно называют распределенными базами данных, в то время как они фактически являются лишь распределенным (сетевым) доступом к централизованной базе данных.

Архитектура систем баз данных с сетевым доступом предполагает выделение одной машины в сети в качестве центральной, которая называется сервером файлов. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользователей системы к централизованной базе данных. На рабочих станциях могут создаваться и локальные базы данных.

Поскольку концепция «файл-сервер» предполагает передачу файлов баз данных с файл-сервера для обработки на рабочих станциях, характеризующиеся большим сетевым трафиком, что отрицательно сказывается на производительности и надежности системы.

В последнее время происходит существенная трансформация подходов к использованию баз данных в обстановке локальных сетей, направленная на повышение роли центральной машины. Новая модель взаимодействия компьютеров в сети получила название «клиент-сервер».

Клиент-сервер. Сервер базы данных представляет собой мультипользовательскую версию системы управления базой данных, параллельно обрабатывающую запросы, поступающие со всех рабочих станций. По запросу клиента (рабочей станции) на сервере ищутся и выбираются необходимые данные, которые транспортируются по сети от сервера к рабочим станциям. Здесь основная обработка выполняется центральной машиной, что позволяет существенно уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов данных в мультипользовательском режиме, разгрузить рабочие станции и при достаточно мощной центральной машине использовать для них более дешевое оборудование. Для современных систем управления базами данных архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом.

С ростом популярности систем управления базами данных появилось множество различных моделей данных. В зависимости от способа представления взаимосвязей между объектами логическая модель данных может быть иерархической, сетевой и реляционной.

Иерархическая модель данных. Взаимосвязи между объектами отражаются по принципу иерархии типов объекта в виде связанного графа, вершины которого размещены на различных уровнях иерархии. Самая высокая вершина называется корнем (родитель), а остальные, находящиеся на нижних уровнях иерархии, – подчиненными (потомки). Иерархическая модель данных обеспечивает взаимосвязь между главным и подчиненным объектами типа «один-ко-многим» (1:М), например, одному изделию соответствует несколько материалов, используемых на различных операциях обработки, сборки.

Основное внимание в ограничениях целостности в иерархической модели уделяется целостности ссылок между предками и потомками с учетом основного правила: никакой потомок не может существовать без родителя.

Рис. 2.5. Схема иерархической модели данных

Сетевая модель. В сетевой модели данных любой объект может быть и главным, и подчиненным; каждый объект может участвовать в любом количестве взаимосвязей. Данные представляются при помощи записей и связей. Запись (объект) в сетевой модели данных (в отличие от иерархической) может иметь множество как подчиненных ей записей, так и записей, которым она сама подчинена.

Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость базы данных, построенной на ее основе, а также сложность ее понимания обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей из-за допустимости установления произвольных связей между записями.

Рис. 2.6. Общая схема сетевой модели данных

Реляционная модель. В реляционной модели данные представлены в виде двумерных таблиц. В этой модели объекты и взаимосвязи между ними представлены при помощи таблиц. Табличная структура данных отражает отношения между реальными объектами и их характеристиками. Поиск и обработка записей не зависят от организации хранения данных в памяти компьютера. При этом эффективно используется математическая логика и алгебра.

С помощью одной таблицы удобно описывать простейший вид связей между данными, а именно: деление одного объекта, информация о котором хранится в таблице, на множество подобъектов, каждому из которых соответствует строка или запись таблицы. К реляционным моделям относят, например, Paradox, FoxPro, Access.

Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.

Рис. 2.7. Общая схема реляционной модели данных

В последние годы все большее признание и развитие получают объектно-ориентированные базы данных, в которых модель данных более близка сущностям реального мира. Объекты можно сохранить и использовать непосредственно, не раскладывая их по таблицам. Типы данных определяются разработчиком и не ограничены набором предопределенных типов. Существенной особенностью объектно-ориентированной базы данных можно назвать объединение объектно-ориентированного программирования с технологией баз данных для создания интегрированной среды разработки приложений.

Традиционными областями применения объектно-ориентированных баз данных являются системы автоматизированного проектирования, моделирование, мультимедиа, поскольку именно в данных областях всегда существовала потребность найти адекватное средство хранения больших объемов разнородных данных, переплетенных многими связями.

К объектно-ориентированным базам данных можно отнести систему управления базами данных ONTOS, ORACLE 8.O и т.д.

Однако большинство систем управления базами данных для персональных компьютеров работает с реляционной моделью данных.