Тема 2 КЛАССИФИКАЦИЯ БАЗ

Тема 2 КЛАССИФИКАЦИЯ БАЗ ДАННЫХ

Классификация систем баз данных В основу любой классификации закладывается признак классификации. СУБД можно классифицировать по ряду признаков: 1. По модели данных 2. По типу используемого транслятора 3. По способности настраиваться на предметную область 4. По сфере применения. 5. По способу доступа к БД. 6. По архитектуре организации хранения данных системы. 7. По количеству одновременно открытых файлов и наличию языка программирования.

СУБД файловые однофайловые 7 иерархические многофайловые сетевые 1 программируемые реляционные локальные СУБД 6 объектно-реляционные распределённые СУБД объектно-ориентированные интерпретатор файл-серверные 2 5 компилятор клиент-серверные информационно-поисковые универсальные 3 4 системы обработки данных специализированные 1 - По модели данных 5 - По способу доступа к БД. 2 - По типу используемого транслятора 6 - По архитектуре организации хранения 3 - По способности настраиваться на данных системы предметную область 7 - По количеству одновременно открытых 4 - По сфере применения файлов и наличию языка программирования.

Классификация баз данных по модели данных § файловая модель; § иерархическая модель; § сетевая модель; § реляционная модель; § объектно-ориентированная модель.

Файловая модель § файловая модель представляет собой совокупность не связанных между собой файлов (независимых) из однотипных записей с линейной (одноуровневой) структурой. § Данные хранились в виде списков.

Иерархическая модель § Это модель, имеющая древовидную графовую структуру. § В модели имеется множество типов структурных связей между данными, имеющими какой либо общий признак. Связи могут быть отражены в виде дерева- графа.

Иерархическая модель 1 - Корень (Предок) 2 3 - Лист (Потомок) 4 5 6

Достоинства и недостатки иерархической модели § Достоинства: l концептуальная простота; l безопасность БД; l независимость данных; l целостность данных; l движение по структуре дерева сверху вниз облегчает доступ к необходимой информации (связи 1: М). § Недостатки: l требуются значительные ресурсы как дисковой, так и основной памяти ЭВМ (что снижает скорость обработки данных); l сложность реализации СУБД; l сложность управления СУБД; l недостаток структурной независимости; l ограничение в реализации (связи M: N); l недостаток стандартизации

Сетевая модель § Сетевой моделью данных называется структура, в которой порождённый элемент может иметь больше одного исходного элемента. § Для сетевых моделей данных, как и для иерархических, рассматривается уровневость. § Виды сетевых моделей: l Сетевые модели простой структуры (связи типа 1: 1 и 1: М) l Сетевые модели сложной структуры (связи типа М: N)

Сетевая модель 1 2 1 2 3 4 4

Сетевая модель § Достоинства: l концептуальная простота; l поддержка других типов связей (M: N); l безопасность БД; l гибкий доступ к данным; l независимость данных; l целостность данных; l соответствие стандартам. § Недостатки: l требуются значительные ресурсы как дисковой, так и основной памяти ЭВМ (что снижает скорость обработки данных); l сложность реализации СУБД; l сложность управления СУБД; l недостаток структурной независимости;

Реляционная модель § Реляционная модель (система) — это система, основанная на следующих принципах: l данные для пользователя передаются в виде таблиц (и никак иначе); l пользователю предоставляются операторы (например, для выборки данных), генерирующие новые таблицы из старых. § Предложена Э. Кодом в 1970 г.

Реляционная модель Достоинства: • простота инструментальных средств поддержки модели. • соответствие СУБД техническим возможностям ПК. Недостатки: • жесткость структуры данных (ограничения на поля); • зависимость скорости работы СУБД от размера базы данных.

Объектно-ориентированная модель § Object oriented database model (OODM) § 1 -ая ООМ – семантическая модель данных (semantic database model - SDM), разработчики М. Хаммер, Д. Маклеод, 1981 г. § Моделирование данных и их отношений в единой структуре. § В объект включена информация о связях внутри объекта и с др. объектами. Объект имеет семантическое наполнение.

Объектно-ориентированная модель Достоинства: • добавление семантического наполнения; • во внешнее представление включено семантическое наполнение; • целостность БД; • структурная независимость и независимость по данным. Недостатки: • отсутствие должной стандартизации; • сложная навигация; • медленное выполнение транзакций.

Понятие «транзакция» § Транза кция это операция перевода БД из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивое состояние. § Транза кция (англ. transaction) — группа последовательных операций, которая представляет собой логическую единицу работы с данными. Транзакция может быть выполнена либо целиком и успешно, соблюдая целостность данных и независимо от параллельно идущих других транзакций, либо не выполнена вообще и тогда она не должна произвести никакого эффекта. Транзакции обрабатываются транзакционными системами, в процессе работы которых создаётся история транзакций.

Эволюция моделей данных Семантика в модели данных Наименьшая Иерархическая Сетевая Реляционная Семантическая Объектно- ориентированная реляционная Наибольшая

Достоинства и недостатки различных моделей данных Независимость Структурная Модель БД Преимущества Недостатки по данным независимость Иерархическая Да Нет Сетевая Да Нет Реляционная Да Объектно- Да ориентирован- ная

5. Классификация баз данных по принципам обработки данных § централизованные БД: размещение БД на одном компьютере. § централизованные БД с распределенным доступом (Если компьютер работает в сети, то доступ к базе данных может осуществляться удаленно с других компьютеров сети). § распределенные БД.

Централизованные БД с распределенным доступом § Существуют две технологии (архитектуры) обработки удаленных данных: l файл-серверная архитектура; l архитектура клиент-сервер.

Файл-серверная архитектура § В стандартной файл-серверной архитектуре данные, располагаясь на файл-сервере, являются пассивным источником. Центральный сервер выполняет роль хранилища файлов, не участвуя в обработке данных. Вся ответственность за их получение, обработку, а также за поддержание целостности базы данных лежит на приложении, запущенном с рабочей станции. При этом, поскольку обработка данных осуществляется на рабочей станции, по сети перегоняется вся необходимая для этой обработки информация, хотя интересующий пользователя объем данных может быть намного меньше пересылаемого.

Пример реализации файл-серверной архитектуры § если пользователя интересуют данные о работниках какого-либо предприятия, участвующих в конкретном проекте, то он получит сначала данные обо всех работниках и всех проектах из базы данных, и только после этого произведет требуемую выборку.

Архитектура клиент-сервер § В архитектуре клиент-сервер для обработки данных выделяется так называемый сервер баз данных, который принимает на себя функции обработки запросов пользователей, именуемых теперь клиентами. § Сервер баз данных представляет собой программу, выполняющуюся, как правило, на мощном компьютере. § Приложения-клиенты посылают с рабочих станций запросы на выборку (вставку, обновление, удаление) данных. § Сервер выполняет всю работу по отбору данных, отправляя клиенту только требуемые данные. § Приведенный ранее пример в клиент-серверной архитектуре: приложение-клиент получит от сервера в качестве результата список только тех работников, которые участвуют в заданном проекте.

Преимущества архитектуры клиент-сервер § уменьшение нагрузки на сеть. Побочным эффектом уменьшения нагрузки на сеть является повышение скорости выполнения приложений клиентов. § уменьшение требований к компьютерам- клиентам. Клиентские приложения могут выполняться на менее мощных (по сравнению с сервером) компьютерах благодаря тому, что им практически не требуется выполнять никакой дополнительной обработки полученных от сервера результатов запроса. § повышение надежности и сохранение логической целостности базы данных.

Распределенные базы данных § В распределенных БД информация на компьютерах может пересекаться и даже дублироваться. § БД этого типа располагаются на нескольких компьютерах. § Основная задача систем управления распределенными базами данных состоит в обеспечении средства интеграции локальных баз данных, располагающихся в некоторых узлах вычислительной сети, с тем, чтобы пользователь, работающий в любом узле сети, имел доступ ко всем этим базам данных как к единой базе данных.

6. Основание классификации - архитектура организации хранения данных системы l локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере) l распределенные СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах)

История БД Период Технология Примечания До 1968 г. Обработка файлов Хранение данных в виде списков 1968 -1980 Иерархические и IMS – первая СУБД сетевые модели IDMS – сетевая СУБД 1980 -наст. время РМД DB 2 (фирма IBM), Oracle, SQL 1982 Первые СУБД для МК d. Base, Paradox 1985 ООСУБД Слабый коммерч. успех 1991 Компания Microsoft СУБД как элемент выпустила MS Access Windows 1995 Первые приложения БД - ключевой компонент БД для Интернета Интернет-приложений 1997 Применение XML для Интеграция XML в СУБД обработки БД

Классификация систем баз данных I. Основание классификации - структуры данных и операторы, которые СУБД предоставляет пользователю. § Старые (дореляционные) системы: l Системы инвертированных списков: CA-DATACOM/DB компании Computer Associates International Inc. l Иерархические системы: IMS корпорации IBM. l Сетевые: CA-IDMS/DB компании Computer Associates International Inc.

Классификация систем баз данных § Реляционные системы: l Дедуктивные СУБД. l Экспертные СУБД. l Расширяемые СУБД. l Объектно-ориентированные СУБД. l Семантические СУБД. l Универсальные реляционные СУБД. l Объектно-ориентированные СУБД (Gem. Stone корпорации Servio, Object. Store корпорации Object Design, Open. ODB корпорации Hewlett-Packard).

Домашнее задание Студенты факультета привлекаются к участию в Мероприятиях: 1. В КВН; 2. В театрализованных представлениях; 3. В конкурсах «Что, где, когда» . 4. Спортивные танцы. 5. другие (указать). Каждое из мероприятий имеет несколько Жанров: 1. Поэзия. 2. Вокал. 3. Танцы. 4. Юмор. 5. Озвучивание фильмов. 6. другие (указать).

Домашнее задание Задание: 1. Дополнить номенклатуру жанров. 2. Дополнить номенклатуру мероприятий. 3. Необходимо построить модель учета способностей студентов (в баллах, шкалу выбрать самостоятельно) для эффективного отбора студентов для участия в Мероприятиях. Способы оценки: 1. Суммарный балл студента по жанрам не ниже требований Мероприятия (суммарный балл по жанрам). Так косвенно можно оценивать сложность мероприятия. 2. Суммарный балл с учетом скидки 10 % по жанрам не ниже требований Мероприятия (суммарный балл по жанрам). Рассчитано на то, что талантливых студентов мало; косвенно можно оценить адекватность шкалы оценивания Мероприятий. 3. Пожанровое сравнение.

Домашнее задание Способы оценки: 1. Суммарный балл студента по жанрам не ниже требований Мероприятия (суммарный балл по жанрам). Так косвенно можно оценивать сложность мероприятия. 2. Суммарный балл с учетом скидки 10 % по жанрам не ниже требований Мероприятия (суммарный балл по жанрам). Рассчитано на то, что талантливых студентов мало; косвенно можно оценить адекватность шкалы оценивания Мероприятий. 3. Пожанровое сравнение.