Кто не делится найденным, подобен свету в дупле секвойи (древняя индейская пословица)
Версия для печати
Библиографическая запись:
Банки данных: понятие, элементы, архитектура ANSI / SPARC. — Текст : электронный // Myfilology.ru – информационный филологический ресурс : [сайт]. – URL: https://myfilology.ru//165/bazy-dannyx/banki-dannyx-ponyatie-elementy-arxitektura-ansi-sparc/ (дата обращения: 26.04.2024)
Банки данных: понятие, элементы, архитектура ANSI / SPARC
Содержание
Понятие
Банк данных (БнД) — это система специально организованных данных, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
Банк данных является разновидностью ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации, организованной в одну или несколько баз данных.
Иногда в составе банка данных выделяют архивы. Основанием для этого является особый режим использования данных, когда только часть данных находится под оперативным управлением СУБД. Все остальные данные (собственно архивы) обычно располагаются на носителях, оперативно не управляемых СУБД. Одни и те же данные в разные моменты времени могут входить как в базы данных, так и в архивы. Банки данных могут не иметь архивов, но если они есть, то в состав банка данных может входить и система управления архивами.
Элементы
Определение банка данных предполагает, что с функционально-организационной точки зрения банк данных является сложной человеко-машинной системой, включающей в себя все подсистемы, необходимые для надежного, эффективного и продолжительного во времени функционирования.
Банк данных (БнД) в общем случае состоит из следующих компонентов: базы (нескольких баз) данных, системы управления базами данных, словаря данных, администратора, вычислительной системы и обслуживающего персонала
В структуре банка данных выделяют следующие компоненты (подсистемы):
- информационная база;
- лингвистические средства;
- программные средства;
- технические средства;
- организационно-административные подсистемы и нормативно-методическое обеспечение.
База данных (БД) представляет собой совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области.
БД бывают централизованными (хранятся на одном компьютере) и распределенными (хранятся на нескольких компьютерах некоторой сети). Логическую структуру хранимых в базе данных называют моделью представления данных. К основным моделям представления данных (моделям данных) относятся следующие: иерархическая, сетевая, реляционная, постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная.
Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Обычно СУБД различают по используемой модели данных. Так, СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД. Количество современных систем управления базами данных исчисляется тысячами.
Приложение представляет собой программу или комплекс программ, обеспечивающих автоматизацию обработки информации для прикладной задачи. Приложения могут создаваться в среде или вне среды СУБД — с помощью системы программирования, использующей средства доступа к БД, к примеру Delphi или С++ Builder. Приложения, разработанные в среде СУБД, часто называют приложениями СУБД, а приложения, разработанные вне СУБД, — внешними приложениями.
Для работы с базой данных зачастую достаточно средств СУБД и не нужно использовать приложения, создание которых обычно требует программирования. Приложения разрабатывают главным образом в случаях, когда требуется сделать работу пользователей более удобной или автоматизировать рутинные операции с БД.
Словарь данных (СД, лингвистические средства) представляет собой подсистему БнД, предназначенную для централизованного хранения информации о структурах данных, взаимосвязях файлов БД друг с другом, типах данных и форматах их представления, принадлежности данных пользователям, кодах защиты и разграничения доступа и т. п.
Словарь данных, иначе называемый системным каталогом, является хранилищем служебной информации о данных в базе («данных о данных», или метаданных). Функционально СД присутствует во всех БнД, но не всегда выполняющий эти функции компонент имеет именно такое название. Чаще всего функции СД выполняются СУБД и вызываются из основного меню системы или реализуются с помощью ее утилит.
Если СД является частью БД, то его называют интегрированным СД, в противном случае СД является автономным. Автономные словари данных обычно используют не только в интересах собственно данных базы, но и в целях управления другими информационными ресурсами организаций при разработке структур баз данных на этапе проектирования, для ведения документации, управления проектами и т. д.
Стандартизация интерфейса СД привела к разработке службы словаря информационных ресурсов (Information Resource Dictionary System - IRDS). Служба IRDS имеет четыре интерфейса: графический, командный язык, экспорта/импорта и прикладных программ. Реализация IRDS представляет собой программный инструмент для унифицированного управления различными информационными ресурсами организации группами пользователей и приложениями. Введение IRDS может быть целесообразно на ранних этапах проектирования БД организации, когда необходимо отложить привязку БД к конкретной СУБД. Кроме того, с помощью служб IRDS можно переносить информацию между IRDS-совместимыми СД различных СУБД (независимо от используемой в них модели данных).
Администратор базы данных (АБД) есть лицо или группа лиц, отвечающих за выработку требований к БД, ее проектирование, создание, эффективное использование и сопровождение. В процессе эксплуатации АБД обычно следит за функционированием информационной системы, обеспечивает защиту от несанкционированного доступа, контролирует избыточность, непротиворечивость, сохранность и достоверность хранимой в БД информации. Для однопользовательских информационных систем функции АБД обычно возлагаются на лиц, непосредственно работающих с приложением БД.
В вычислительной сети АБД, как правило, взаимодействует с администратором сети. В обязанности последнего входят контроль за функционированием аппаратно-программных средств сети, реконфигурация сети, восстановление программного обеспечения после сбоев и отказов оборудования, профилактические мероприятия и обеспечение разграничения доступа.
Вычислительная система (ВС) представляет собой совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих ЭВМ или процессоров и других устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема, обработки и выдачи информации потребителям. Поскольку основными функциями БнД являются хранение и обработка данных, то используемая ВС, наряду с приемлемой мощностью центральных процессоров (ЦП) должна иметь достаточный объем оперативной и внешней памяти прямого доступа.
Обслуживающий персонал выполняет функции поддержания технических и программных средств в работоспособном состоянии. Он проводит профилактические, регламентные, восстановительные и другие работы по планам, а также по мере необходимости.
Архитектура ANSI / SPARC
Каждая система управления данными создает некоторый уровень абстракции для других программных компонент, которые используют ее услуги. Для того чтобы реализовать определенный уровень абстракции данных, необходимо, чтобы система могла работать с описанием данных, соответствующих требуемому уровню абстракции. Так, современные файловые системы представляют файлы как последовательности байтов. Соответственно, операции над содержимым файлов выражаются в терминах позиций байтов внутри файла. Никакие более сложные операции не могут быть определены, потому что файловая система не имеет информации о структуре данных внутри файла.
Поскольку ожидается, что системы управления базами данных предоставляют операции над данными сложной структуры, необходимо, чтобы описание этой структуры было доступно СУБД и было бы общим для всех программ (приложений), использующих эти данные. Это приводит к идее отделения описания структуры данных от программ. Такое описание хранится в самой базе данных и называется схемой базы данных.
Для определения схем используются языки описания данных. Чем больше возможностей у такого языка, тем больше услуг может предоставить система управления базами данных. В то же время необходимость подготовки детализированного описания данных на фазе проектирования прикладной системы может в некоторых случаях оказаться чрезмерно трудоемкой.
Само по себе отделение описания данных от приложений не дает достаточной гибкости. Для того чтобы в полной мере реализовать идею разделения данных и программ, в 1975 г. комитетом CODASYL была подготовлена обобщенная модель языка описания данных. Описание этой модели стало известно под названием «модель данных ANSI/SPARC», так как предполагалось, что эта модель будет иметь статус стандарта.
Трехуровневая модель данных ANSI/SPARC
Модель включает:
- внешнюю схему, содержащую описание данных в таком виде, в котором они будут использоваться приложением (отдельно для каждого приложения), а также отображение логической структуры данных во внешнюю схему;
- концептуальную схему, содержащую полное описание логической структуры данных, доступное СУБД (этот уровень описания было бы правильнее называть логической схемой базы данных);
- схему хранения, описывающую, как организовано хранение логических структур данных.
Фактически эта модель никогда не была полностью реализована ни в одной системе, однако ее удобно использовать, для того чтобы определять назначение тех или иных составляющих языка описания данных.
В идеале трехуровневая модель обеспечивает возможности относительно независимой эволюции приложений и системы в целом. Так, при появлении новых приложений, использующих те же данные, достаточно определить новую внешнюю схему. В результате внедрение нового приложения не повлияет на работу других приложений.
Если новая версия приложения использует дополнительные элементы или структуры данных, достаточно определить новую внешнюю схему. Тогда старая и новая версии приложения смогут сосуществовать, что значительно упрощает постепенный и безопасный переход на новую версию.
Если для работы нового приложения требуются дополнительные структуры данных, эти структуры могут быть добавлены в концептуальную схему, что теоретически не повлияет на работу других приложений, так как их внешние схемы не будут содержать новых элементов данных.
- Голицына О. Л., Максимов Н. В., Попов И. И. Базы данных: Учебное пособие. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. — 352 с.
- Хомоненко А. Д., Цыганков В. М., Мальцев М. Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. А. Д. Хомоненко. — 6-е изд., доп. - СПб.: КОРОНА-Век, 2009. - 736 с.
- Новиков Б. А. Основы технологий баз данных: учебное пособие / Б. А. Новиков, Е. А. Горшкова, Н. Г. Графеева; под ред. Е. В. Рогова. — 2-е изд. — М.: ДМК Пресс, 2020. — 582 с.
24.04.2022, 1237 просмотров.