РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ, ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ, ГРИД И ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СУБД ЭВОЛЮЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ В УПРАВЛЕНИИ ДАННЫМИ Лекция 1
Контакты и литература Желенкова Ольга Петровна zhe@sao. ru, http: //www. sao. ru/hq/zhe/misc. RU. html Дейт К. Дж. , Введение в системы баз данных, 2001 Гарсиа-Молина Г. , Ульман Дж. , Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс, 2003 Кузнецов С. Д. Основы баз данных. Учебное пособие, 2007 Бурлаков П. В. , Петров В. Ю. Введение в системы баз данных. Учебное пособие, 2010. Грей Дж. Управление данными: прошлое, настоящее и будущее. Системы Управления Базами Данных # 3/1998 Кайт Т. ORACLE для профессиналов, 2003
Управление данными 0 : менеджеры записей (4000 г. до н. э. – 1900) 1 : менеджеры записей (1900 -1955) перфокарты 2 : программируемое оборудование обработки записей (1955 -1970) 3 : оперативные сетевые базы данных (1965 -1980) 4 : реляционные базы данных и архитектура клиент-сервер (1980 -1995) 5: мультимедийные базы данных (1995 -. . . ) 6: No. SQL (2000 -…)
Информационные системы. История Ø Вычисления Ø Системы управления файлами Ø Информационные системы Предпосылки появления баз данных: Ø необходимость хранить и обрабатывать большой объем данных Ø совместное использование информации Ø внешние носители
Базы данных: термины Информация – сведения о каком-либо событии, объекте или процессе. Данные – информация, представленная в определенном виде, позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и дальнейшую обработку. Для компьютерных технологий данные — в виде, удобном для хранения, обработки на ЭВМ, а также для передачи по каналам связи. Управление данными – совокупность функций для требуемого представления данных, их накопления и хранения, обновления, удаления, поиска по заданному критерию и выдачи данных. [ГОСТ 20886 -85] База данных (БД) – поименованная совокупность взаимосвязанных структурированных данных, которая отражает состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области, причем они организованы так, чтобы обеспечить независимость данных от программ обработки. Предметная область – информация о части реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и автоматизации. Система управления базами данных (СУБД) – это совокупность программ и языковых средств, предназначенных для управления данными в базе данных, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия её с прикладными программами [ГОСТ 20886 -85].
Требования к реляционным СУБД Э. Ф. Кодд предложил схему представления данных в виде таблиц, называемых отношениями (relations), и охарактеризовал требования к реляционным СУБД (Dr. E. F. Codd’s 12 rules for defining a fully relational database, 1985 г. ): 1. реляционная СУБД должна быть способна полностью управлять базой данных через ее реляционные возможности; 2. информационное правило — вся информация должна определяться строго как значения в таблицах; 3. гарантированный доступ 4. поддержка пустых значений (null value); 5. доступ к словарю данных в терминах реляционной модели 6. единственный язык запросов, который позволяет выполнять все операции работы к данным
Требования к реляционным СУБД (по Кодду) 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. поддержка обновляемых представлений (View Updating Rule). Операции вставки, модификации и удаления данных должны поддерживаться по отношению к любому множеству строк. физическая независимость данных. логическая независимость данных. независимость контроля целостности. СУБД должна выполнять проверку заданных ограничений целостности и автоматически поддерживать целостность данных. независимость от распределенности. согласование языковых уровней. Если используется низкоуровневый язык доступа к данным, он не должен игнорировать правила безопасности и целостности, которые поддерживаются языком более высокого уровня.
Требования к СУБД поддержка целостности данных или согласованности данных согласованное хранение независимых наборов данных. извлечение данных с помощью простого языка запросов надежное хранение данных несмотря на возможность сбоя в программных или технических средствах одновременный доступ к данным нескольким пользователям
ACID -требования к транзакционной системе (Дж. Грей, конец 70 -х годов) Atomicity — атомарность - никакая транзакция не будет зафиксирована в системе частично. Либо все, либо ничего (rollback); Consistency — согласованность при нормальном завершении транзакции сохраняется согласованность базы данных. Isolation — изолированность - во время выполнения транзакции другие транзакции не должны оказывать влияние на её результат. Durability — надежность. .
Основные функции СУБД: управление данными во внешней памяти ; управление данными в оперативной памяти; управление транзакциями; журнализация изменений и восстановление базы данных после сбоев; поддержание языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).
Компоненты системы баз данных Основным принципом организации базы данных является совместное хранение данных и их описаний. Это отличает базу данных от любого другого набора данных, хранящихся в ЭВМ. БД содержит не только данные, всесторонне характеризующие деятельность в предметной области, но и описания этих данных. Информацию о данных принято называть "метаданными", т. е. "данными о данных". В совокупности описания всех данных образуют словарь данных.
СУБД Программные составляющие СУБД включают в себя ядро и сервисные средства (утилиты). ØЯдро СУБД – это набор программных модулей, необходимый и достаточный для создания и поддержания БД, то есть универсальная часть, решающая стандартные задачи по информационному обслуживанию пользователей. ØСервисные программы предоставляют пользователям ряд дополнительных возможностей и услуг, зависящих от описываемой предметной области и потребностей конкретного пользователя.
Требования к современной СУБД Масштабируемость. Увеличение объема данных и обслуживание одновременных сеансов работы пользователей без потери Многоплатформенность. независимость программных приложений и логической структуры для хранения данных от программно-аппаратной платформы Открытая архитектура. Современные ИВС не являются однородными, поэтому современная СУБД должна поддерживать, помимо своих интерфейсов еще и стандартные интерфейсы доступа к данным (ODBC, JDBC).
Независимость от платформ Операционные системы Оконные менеджеры −MS Windows −X Motif −Macintosh −Другие Сетевые протоколы • • • TCP/IP LU 6. 2 SPX/IPX OSI DECnet Другие • • Оборудование • • • Compaq Sun HP IBM Mac Другие • • • OS/390 TRU 64 Solaris AIX HP Unix NT Linux Другие NCR Pyramid Sequent Sun Intel
Независимость от архитектуры Один Процессор Симметричная многопроцес-сорная архи-тектура (SMP) Слабо сцепленные процессоры (кластер) Можно использовать любые вычислительные архитектуры. Массивно параллельный компьютер (MPP)
Соглашения по стандартам Стандарты баз данных • FIPS 127 -2 • ANSI X 3 -135. 1992 Стандарты защиты данных: • NCSC TDI C 2, B 1 • ITSEC F-C 2/E 3, F-B 1/E 3 Сетевые стандарты • OSI • DNSIX (Max. Six) Комитеты • • ANSI X 3 H 2. 1 RDA SQL Access Group OMG Межоперабельность • IDAPI, ODBC • TSIG • X/Open • DCE • DDE
Разработка базы данных Предметная область Модель предметной области (инфологическая модель) Логическая модель данных Физическая модель данных Собственно база данных и приложения
Скачать презентацию РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ ГРИД И ОБЛАЧНЫЕ
5a2becd39492fae89774a7dbe513b7bc.ppt