1

BAZY DANYCH

 Architektura ANSI-SPARC
 Schematy baz danych
 Modele danych
 Architektury i funkcje SZBD

ŚRODOWISKO BAZY DANYCH

BAZY DANYCH

2

BAZY DANYCH

 Do głównych cech charakteryzujących bazę danych
zalicza się: trwałość danych, rozmiar wolumenu
danych i złożoność danych.
Trwałość danych oznacza, że dane przechowywane w
bazie danych nie są ulotne. W konsekwencji, okres
przechowywania danych jest ograniczony wyłącznie
okresem żywotności nośnika danych. "Czas życia"
danych, po ich zapisaniu do bazy danych jest niezależny
od istnienia i działania bądź niedziałania aplikacji.
Trwałość danych jest również niezależna od platformy
sprzętowo-programowej.
W ogromnej większości zastosowań, dane
zgromadzone w bazie danych nie mieszczą się w pamięci
operacyjnej, więc do ich składowania jest wymagana
pamięć zewnętrzna (dyskowa, optyczna, taśmowa). Tak
duże ilości danych nie mogą być przeglądane liniowo ze
względu na niewielką efektywność tej techniki. W
konsekwencji konieczne jest wykorzystanie innych
zaawansowanych mechanizmów efektywnego dostępu
do danych.

Charakterystyka baz danych

3

BAZY DANYCH

Dane gromadzone w bazie danych często są
złożone ze względu na:

 złożoność ich struktur i zależności pomiędzy danymi
(np. projekt samochodu, złożony z tysięcy elementów),
 złożoność semantyczną danych (np. fakt przyznania
kredytu mieszkaniowego jest uzależniony od spełnienia
lub niespełnienia wielu wymagań przez petenta).
Ponadto, na dane są często nakładane tzw.
ograniczenia integralnościowe gwarantujące, że w bazie
danych pojawią się wyłącznie dane spełniające te
ograniczenia. Ograniczenia takie mogą być również
bardzo złożone.

Charakterystyka baz danych

4

BAZY DANYCH

SYSTEMY BAZ DANYCH - WYMAGANIA

Główne wymagania dotyczące systemu bazy danych:

 zapewnienie dostępu do danych, tak aby nie ujawniać użytkownikom
szczegółów

sposobu pamiętania i przetwarzania informacji;

 konieczność innego sposobu prezentacji przechowywanych w bazie informacji
dla

różnych grup użytkowników.

Rozwiązanie powyższej problematyki:

 Architektura większości komercyjnych SZBD jest opierana na architekturze
ANSI-SPARC.

Architektura ANSI-SPARC

- trzy poziomy abstrakcji (opisu danych przechowywanych

w bazie):

 warstwa zewnętrzna;
 warstwa konceptualnej;
 warstwa wewnętrznej.

5

BAZY DANYCH

SYSTEMY BAZ DANYCH - WYMAGANIA

Główne wymagania dotyczące systemu bazy danych

Po pierwsze, musi ona gwarantować spójność danych.

Po drugie, musi zapewniać efektywne przetwarzanie danych.

Po trzecie, musi poprawnie odzwierciedlać zależności w świecie rzeczywistym,
który baza danych reprezentuje.

Po czwarte, musi chronić przed nieautoryzowanym dostępem.

Po piąte, musi zapewniać współbieżny dostęp do danych wielu użytkownikom.

Po szóste, musi udostępniać tzw. metadane

6

BAZY DANYCH

SYSTEMY BAZ DANYCH - WYMAGANIA

Spójność bazy danych jest definiowana jako poprawność danych z punktu
widzenia pewnych przyjętych kryteriów. Definiując spójność wymienia się
następujące kryteria, tj.:

- wierne odzwierciedlenie danych rzeczywistych,
- spełnienie ograniczeń nałożonych przez użytkowników,
- brak anomalii wynikających ze współbieżnego dostępu do danych.
-odporność na błędy, awarie
- odporność na błędy użytkowników

Kryterium pierwsze należy interpretować następująco: dane przechowywane w
bazie danych są takie jak w świecie rzeczywistym, który ta baza reprezentuje.
(np. baza dziekanat)
Kryterium drugie oznacza, że wszystkie dane w bazie, na które nałożono pewne
ograniczenia integralnościowe muszą te ograniczenia spełniać. (np..oceny)

7

BAZY DANYCH

SYSTEMY BAZ DANYCH - WYMAGANIA

Główne wymagania dotyczące systemu bazy danych

Drugim wymaganiem stawianym bazie danych jest zapewnienie efektywnego
przetwarzania danych, tj. wstawiania nowych danych, modyfikowania
istniejących, usuwania i wyszukiwania danych. W tym celu konieczne jest
wykorzystywanie efektywnych metod dostępu do danych z wykorzystaniem
specjalizowanych struktur i opytmalizacja metod dostępu. Ponadto, program, czy
użytkownik korzystający z bazy danych nie zna fizycznej organizacji danych na
nośniku. W związku z tym, optymalizacja dostępu powinna być realizowana przez
wyspecjalizowany moduł programowy i powinna być niewidoczna dla
użytkownika.

8

BAZY DANYCH

SYSTEMY BAZ DANYCH - WYMAGANIA

Główne wymagania dotyczące systemu bazy danych

 Trzecim wymaganiem stawianym bazie danych jest poprawne modelowanie
świata rzeczywistego. Oznacza to, że struktura bazy danych musi
odzwierciedlać we właściwy/poprawny sposób obiekty świata rzeczywistego i
powiązania pomiędzy tymi obiektami. Przykładowo, jeżeli dealer samochodowy
sprzedaje samochody osobowe i dostawcze w różnych konfiguracjach, to baza
danych dla tego dealera musi umożliwiać przechowywanie danych na temat
samochodów i osobowych i dostawczych, oraz konfiguracji poszczególnych
modeli.

 Czwartym wymaganiem jest autoryzacja dostępu do danych. Oznacza to,
że dostęp do bazy danych mają tylko jej użytkownicy identyfikowani unikalną
nazwą i hasłem. Ponadto, każdy użytkownik posiada określone uprawnienia w
bazie danych.

9

BAZY DANYCH

SYSTEMY BAZ DANYCH - WYMAGANIA

Główne wymagania dotyczące systemu bazy danych

 Piątym wymaganiem jest zagwarantowanie możliwości równoczesnej
pracy wielu użytkownikom tej samej bazy danych. Co więcej, użytkownicy ci
mogą jednocześnie pracować z tym samym zbiorem danych. W takim przypadku
mogą powstać konflikty w dostępie do danych, gdy jeden użytkownik modyfikuje
zbiór danych, a drugi próbuje ten sam zbiór odczytać lub zmodyfikować. Baza
danych musi zapewnić poprawne rozwiązanie tego typu konfliktów.

 Szóstym wymaganiem jest wsparcie dla tzw. metadanych. Metadane to
najprościej mówiąc dane o bazie danych. Dane te opisują m.in.: dane
przechowywane w bazie, struktury danych, użytkowników i ich uprawnienia.

10

BAZY DANYCH

BAZA DANYCH A SPOSOBY WIDZENIA DANYCH

Przyczyny oddzielenia fizycznej reprezentacji BD od różnych sposobów
widzenia danych:

 każdy z użytkowników powinien mieć dostęp do tych samych danych, ale
sposób ich

widzenia powinien być dostosowany do indywidualnych

wymagań;

 użytkownicy nie powinni mieć bezpośrednio do czynienia ze szczegółami
fizycznego

sposobu pamiętania bazy danych (indeksowanie, haszowanie);

 administrator bazy danych (DBA) powinien mieć możliwość zmiany struktur
służących

do przechowywania danych i te zmiany powinny być

niezauważalne dla użytkowników;

 wewnętrzna struktura bazy danych powinna być odporna na zmiany
fizycznych

parametrów używanego nośnika pamięci;

 administrator powinien mieć możliwość zmiany konceptualnej struktury bazy
danych

w sposób niezauważalny dla innych użytkowników.

11

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURA ANSI-SPARC

Warstwa zewnętrzna - sposób, w jaki użytkownicy widzą dane zawarte w bazie.

Warstwa wewnętrzna - sposób widzenia danych przez SZBD i system operacyjny
(widoczne są tutaj struktury danych i organizacja plików służących do ich pamiętania).

Warstwa konceptualna - dostarcza odpowiednich odwzorowań i jednocześnie zapewnia pożądaną
wzajemną niezależność warstw zewnętrznej i wewnętrznej.

Trójwarstwowa architektura ANSI-SPARC

12

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURA ANSI-SPARC -

WARSTWA ZEWNĘTRZNA

Warstwa zewnętrzna

opisuje, jak użytkownicy widzą bazę danych i w jaki sposób

uzyskują dostęp.

Składa się ona z wielu zewnętrznych sposobów widzenia bazy danych (perspektyw).



Zewnętrzne perspektywy zawierają wybrane dla danego użytkownika encje,

atrybuty

i relacje ze „świata rzeczywistego”.
Inne encje, atrybuty i relacje są niewidoczne dla użytkownika (np. innego

użytkownika).



Różne perspektywy mogą zawierać odmienne reprezentacje tych samych

danych, np.

data

w postaci:

„dzień, miesiąc, rok” lub też „rok, miesiąc, dzień”.



Niektóre perspektywy mogą zawierać dane pochodne lub wyliczane (nie są

bezpośrednio

zapamiętane w bazie danych, lecz tworzone w zależności od

potrzeb, np. wiek pracowników).

13

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURA ANSI-SPARC -

WARSTWA KONCEPTUALNA

Warstwa konceptualna

- zajmuje środkową cześć w trójwarstwowej architekturze

systemu.

Zawiera ona logiczną strukturę całej bazy danych (opis danych w bazie - pełny,
niezależny od sposobu pamiętania).

 wszystkie encje, ich atrybuty i występujące pomiędzy nimi związki;
 reguły spójności danych (tzw. więzy);
 informacje semantyczne o danych;
 informacje dotyczące bezpieczeństwa i integralności danych.

Warstwa konceptualna przedstawia:

Warstwa konceptualna stanowi podstawę każdej zewnętrznej perspektywy,
nie może jednak określać żadnych szczegółów dotyczących sposobu przechowywania
danych.

Na przykład:

Opis encji powinien zawierać: typy danych, jej atrybutów, ich długości,
ale nie powinien podawać żadnych informacji dotyczących fizycznego sposobu ich
pamiętania.

14

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURA ANSI-SPARC -

WARSTWA WEWNĘTRZNA

Warstwa wewnętrzna

- fizyczna reprezentacja bazy danych w komputerze (opisuje

sposób przechowywania danych w bazie).

Realizuje taką fizyczną implementację bazy danych, która pozwala osiągnąć
optymalny czas wykonania poszczególnych funkcji, jak również minimalizuje
wykorzystanie zasobów pamięci.

Obejmuje ona struktury danych i organizacje plików.

 przydział przestrzeni w pamięci dla danych i indeksów;
 opis struktury pamięciowej rekordów;
 techniki kompresji i szyfrowania danych.

Warstwa wewnętrzna jest odpowiedzialna za:

Poniżej warstwy wewnętrznej znajduje się jeszcze warstwa fizyczna (realizowana
przez system operacyjny pod kierunkiem SZBD).

Zadania wykonywane w warstwie fizycznej przez SZBD i system operacyjny nie są
jednak jednoznacznie rozdzielone.

15

BAZY DANYCH

SCHEMATY BAZY DANYCH

Schematem bazy danych

nazywamy opis bazy danych.

Typy schematów odpowiadające poziomom abstrakcji trójwarstwowej
architektury:

 zewnętrzny (podschematy) - różne sposoby widzenia danych;
 konceptualny (encje, atrybuty, relacje, więzy integralności);
 wewnętrzny (pełny opis wewnętrznego modelu bazy).

Schemat wewnętrzny składa się z:

■ definicji pamiętanych rekordów,
■ przyjętych metod reprezentacji,
■ opisu pól rekordów,
■ używanych indeksów,
■ schematów haszowania.

Każda baza danych ma tylko jeden schemat konceptualny i jeden schemat
wewnętrzny.

16

BAZY DANYCH

ODWZOROWANIA

Rola systemu zarządzania bazą danych (SZBD):

 odpowiedzialny za odwzorowania pomiędzy trzema typami schematów;

 kontroluje spójność występujących schematów (czy każdy schemat
zewnętrzny da się

wyprowadzić ze schematu konceptualnego);

 wykorzystuje informacje zawarte w schemacie konceptualnym do stworzenia
odwzorowań pomiędzy schematem zewnętrznych a wewnętrznym.

Odwzorowanie konceptualno-wewnętrzne

- powiązanie schematu

konceptualnego
z wewnętrznym.

Rekord logiczny (schemat konceptualny) – odnalezienie rekordu (rekordów) w fizycznej pamięci oraz
więzów integralności podczas wykonywania operacji na rekordzie logicznym. Odwzorowanie takie
pozwala także na rozstrzygnięcie niezgodności (nazwy encji, nazwy, kolejność atrybutów, typy
danych, itd.).

Odwzorowanie zewnętrzno-konceptualne

- powiązanie schematu

zewnętrznego
z konceptualnym.

Za pomocą takiego odwzorowania SZBD może przekształcić identyfikatory występujące w
perspektywie użytkownika na odpowiednie elementy schematu konceptualnego.

17

BAZY DANYCH

NIEZALEŻNOŚĆ DANYCH

Można wyróżnić dwa rodzaje niezależności danych:

logiczną i fizyczną

.

Logiczna niezależność danych

- odporność schematów zewnętrznych na zmiany

dokonywane
w schemacie konceptualnym.

Fizyczna niezależność danych

- odporność schematu konceptualnego na zmiany

dokonywane
w schemacie wewnętrznym.

Niezależność danych w trójwarstwowej architekturze ANSI-SPARC

18

BAZY DANYCH

JĘZYKI BAZ DANYCH (1)

Podjęzyk danych (nie zawiera ogólnych konstrukcji obliczeniowych) składa się z
dwóch części:

 języka definicji danych (JDD, lub DDL od ang. Data Definition Language);
 języka manipulowania danymi (JMD, lub DML od ang. Data Manipulation
Language).

Język definicji danych (JDD)

- to język do opisywania oraz nazywania encji,

atrybutów, relacji, więzów integralności i bezpieczeństwa.

Schemat bazy danych jest określany poprzez zbiór definicji wyrażonych w JDD.

JDD jest używany do definiowania nowego schematu lub do modyfikacji już istniejącego.

Wykonanie ciągu instrukcji JDD powoduje powstanie zbioru opisów tabel zapisanych w
plikach nazywanych katalogiem systemowym (słownik danych, katalog danych).

Katalog systemowy zawiera metadane (dane o danych), które umożliwiają łatwiejszy
do nich dostęp i manipulację.

W trakcie realizacji typowych zadań SZBD odwołuje się do katalogu systemowego,
zanim zacznie wyszukiwać właściwe dane w bazie.

19

BAZY DANYCH

JĘZYKI BAZ DANYCH (2)

Język manipulowania danymi (JMD)

- to język, który dostarcza zestawu operacji

przeznaczonych do manipulowania danymi przechowywanymi w bazie danych.

 dopisywanie nowych danych do bazy;
 modyfikowanie danych przechowywanych w bazie;
 wyszukiwanie danych zawartych w bazie;
 usuwanie danych z bazy.

Manipulacja danymi odnosi się do każdej z warstw: zewnętrznej, konceptualnej i
wewnętrznej.

Operacje manipulowania:

Język zapytań

- część JMD, która służy do wyszukiwania danych w bazie.

JMD są klasyfikowane ze względu na zawarte w nich konstrukcje wyszukiwania danych
(proceduralne i nieproceduralne).

Proceduralny JMD to język, który umożliwia użytkownikom przekazanie systemowi
dokładnych informacji, jakie dane są potrzebne i jak je uzyskać.

Nieproceduralny JMD to język, który umożliwia użytkownikom określenie, jakie dane
są potrzebne, ale nie wymaga opisywania sposobu ich uzyskania.

Relacyjne SZBD - pewna postać języka nieproceduralnego, najczęściej SQL (

od ang.

Structured Query Language

) lub QBE (

od ang. Query-By-Example

).

20

BAZY DANYCH

MODELE DANYCH

Model danych

- to spójny zestaw pojęć służący do opisywania danych i związków

między nimi oraz do manipulowania danymi i ich związkami, a także do wyrażania
więzów nałożonych na dane w konkretnej instytucji.

Składniki modelu danych:



część strukturalna - zbiór zasad, według których powinny być konstruowane

bazy danych;
 część wykonawcza - opis typów dopuszczalnych operacji na danych;
 zbiór zasad integralności (opcjonalna część) - gwarancja spójności danych.

Modele danych (ANSI-SPARC):



zewnętrzny model danych (dziedzina przedmiotu rozważań) - różne

perspektywy

widzenia instytucji przez użytkowników;

 konceptualny model danych – logiczna perspektywa widzenia, niezależna od
SZBD;
 wewnętrzny model danych - schemat konceptualny, który jest zrozumiały dla
SZBD.

Kategorie modeli danych:



bazujące na obiektach;



rekordowe;



fizyczne.

21

BAZY DANYCH

MODELE BAZUJĄCE NA OBIEKTACH

Modele danych bazujące na obiektach używają takich pojęć, jak: encje, atrybuty czy
związki.

Encja - reprezentuje w bazie danych wydzielony obiekt (osobę, miejsce, rzecz, pojęcie,
zdarzenie), który występuje w danej instytucji i którego dane mają być przechowywane.

Atrybut opisuje taką własność obiektu, którą chcemy rejestrować.

Związek przedstawia pewną relacje pomiędzy encjami.

Modele danych bazujące na obiektach:

 model związków encji (ER,

ang. Entity-Retationship

);

 model semantyczny;
 model funkcjonalny;
 model obiektowy.

Model związków encji stał się jedną z podstawowych technik projektowania baz
danych.

Obiektowy model danych rozszerza definicje encji w ten sposób, że oprócz
atrybutów opisujących stan obiektu pojawiają się opisy operacji powiązanych z tym
obiektem, czyli dołączany jest opis zachowania obiektu.

22

BAZY DANYCH

MODELE REKORDOWE

Rekordowy model danych

- baza składająca się z pewnej liczby rekordów o

ustalonych formatach, które mogą być różnych typów.

Każdy z typów rekordów definiuje ustaloną liczbę pól o stałych zazwyczaj długościach.

Główne typy logicznych rekordowych modeli danych:

 relacyjny model danych,
 sieciowy model danych,
 hierarchiczny model danych.

23

BAZY DANYCH

MODELE REKORDOWE – RELACYJNY MODEL DANYCH

Relacyjny model danych

bazuje na matematycznym pojęciu relacji. W tym modelu

dane i relacje są reprezentowane w postaci tabel, z których każda zawiera pewną
liczbę kolumn o unikalnych identyfikatorach.

Relacyjny model danych - użytkownicy postrzegają bazę danych jako zbiór tabel
(logiczna struktura bazy danych, tj. konceptualna i zewnętrzna warstwa architektury
ANSI-SPARC).

Nie ma zastosowania do fizycznej struktury bazy danych.

Przykładowy stan danych dla schematu relacyjnego

24

BAZY DANYCH

MODELE REKORDOWE – SIECIOWY MODEL DANYCH

W sieciowym modelu danych

dane są reprezentowane jako kolekcje rekordów, a

związki pomiędzy nimi są przedstawiane w postaci zbiorów.

Rekordy są zorganizowane w postaci uogólnionych

struktur grafowych

, w których

rekordy występują jako

węzły

, a zbiory jako

krawędzie grafu

.

Najbardziej znanym sieciowym SZBD jest IDMS/R firmy Computer Associates.

Przykładowy stan danych dla schematu sieciowego

25

BAZY DANYCH

MODELE REKORDOWE – HIERARCHICZNY MODEL DANYCH

Model hierarchiczny

jest ograniczoną wersją modelu sieciowego. Podobnie jak w

modelu sieciowym, dane są reprezentowane jako kolekcje

rekordów

, a związki - jako

zbiory

.

W tym modelu węzeł może jednak posiadać tylko jednego ojca. Oznacza to, że
reprezentujący go graf jest drzewem, w którym rekordy są węzłami (nazywanymi
czasami

odcinkami

), a zbiory -

krawędziami

.

Przykładowy

stan

danych

dla

schematu

hierarchicznego

26

BAZY DANYCH

FIZYCZNE MODELE DANYCH

Fizyczne modele danych

przedstawiają sposób przechowywania danych w

komputerze.

Dostarczają one takich informacji, jak:

 struktura rekordów,
 uporządkowanie rekordów,
 ścieżki dostępu.

W rzeczywistości fizyczne modele danych występują rzadziej niż modele logiczne;
najbardziej znane to

model unifikujący

i

pamięć klatek

.

27

BAZY DANYCH

FUNKCJE SZBD (1)

Typowy SZBD powinien zawierać następujące funkcje i usługi:

1. Zapis, odczyt i aktualizacja danych

SZBD musi umożliwiać użytkownikom zapis, odczyt i aktualizację danych w bazie, bez
ujawniania użytkownikom szczegółów wewnętrznej i fizycznej implementacji.

2. Katalog dostępny dla użytkowników

3. Obsługa transakcji

Kluczową właściwością architektury ANSI-SPARC jest wprowadzenie zintegrowanego
katalogu systemowego, którego zadaniem jest przechowywanie danych o
schematach, użytkownikach, aplikacjach itd.

SZBD musi zawierać pewien „mechanizm”, który będzie troszczył się o to, aby albo
wykonane zostały wszystkie aktualizacje związane z daną transakcją, albo żadna z nich
nie została wprowadzona.

Na przykład, transakcją może być usuniecie pracownika z bazy, zmiana osoby
odpowiedzialnej za sprzedaż jakiegoś towaru, czy też sama sprzedaż towaru.

28

BAZY DANYCH

FUNKCJE SZBD (2)

4. Sterowanie współbieżnością

SZBD musi zawierać pewien „mechanizm”, który zagwarantuje, że aktualizacje bazy
danych będą wykonywane poprawnie w sytuacji, gdy wielu użytkowników będzie
jednocześnie aktualizować dane w bazie.

5. Obsługa odtwarzania bazy

Przykład jednoczesnego wykonywania 2 transakcji T1 i T2:

SZBD powinien zawierać pewien „mechanizm” służący do odtwarzania bazy danych w
sytuacji, gdy ulegnie ona jakiemukolwiek uszkodzeniu.

SZBD musi zapewnić, że nie wystąpią żadne zakłócenia w trakcie jednoczesnego
korzystania z bazy danych przez wielu użytkowników.

29

BAZY DANYCH

FUNKCJE SZBD (3)

6. Obsługa autoryzacji

SZBD powinien zawierać pewien „mechanizm” zapewniający, że dostęp do bazy danych
uzyskają tylko uprawnieni użytkownicy.

Termin bezpieczeństwo odnosi się do zabezpieczania bazy danych przed
nieuprawnionym, dostępem, zarówno tym zamierzonym, jak i przypadkowym.

SZBD powinien zawierać mechanizmy zapewniające bezpieczeństwo danych.

7. Obsługa transmisji danych

SZBD musi być w stanie współpracować z oprogramowaniem transmisji danych.

Stacje robocze mogą być podłączone bezpośrednio do komputera obsługującego SZBD
lub znajdować się w miejscach oddalonych od komputera centralnego i komunikować
się z nim poprzez sieć.

W obu przypadkach SZBD otrzymuje żądania w postaci przesyłanych komunikatów i
odpowiada w podobny sposób. Wszystkie komunikaty są obsługiwane przez program
zarządzający komunikacją (DCM

od ang. Data Communication Manager

).

Chociaż DCM nie jest częścią SZBD, to konieczne jest, aby SZBD był w stanie
współpracować z różnymi DCM.

30

BAZY DANYCH

FUNKCJE SZBD (4)

8. Obsługa integralności danych

Integralność bazy danych odnosi się do poprawności i nie sprzeczności
przechowywanych w niej danych - może być zatem traktowana jako inny rodzaj ochrony
bazy danych.

O ile integralność jest powiązana z bezpieczeństwem, to jej konsekwencje są dużo
większe: integralność odnosi się do jakości samych danych.

Integralność jest zazwyczaj wyrażana w postaci więzów, które dla bazy danych są
nienaruszalnymi warunkami spójności danych.

9. Usługi wspierające niezależność danych

SZBD powinien zawierać elementy wspierające niezależność programów od
rzeczywistej struktury bazy danych. Niezależność danych jest zwykle osiągana przez
zastosowanie mechanizmu perspektyw lub podschematów.

Fizyczna niezależność danych jest łatwiejsza do uzyskania, gdyż dostępnych jest na
ogół kilka różnych typów zmian fizycznej charakterystyki bazy danych, które nie
wpływają na sposoby widzenia danych.

Logiczna niezależność danych jest dużo trudniejsza do osiągnięcia. O ile dodanie
nowej encji, atrybutu, związku może być zazwyczaj bez problemu zaakceptowane, o
tyle ich usuniecie - już nie.

31

BAZY DANYCH

FUNKCJE SZBD (5)

10.Programy narzędziowe

SZBD powinien zawierać zestaw programów narzędziowych.

Przykłady programów narzędziowych warstwy wewnętrznej są następujące:

 programy importujące, służące do wprowadzania danych do bazy z plików
jednorodnych,
 programy eksportujące, służące do zapisu zawartości bazy do plików
jednorodnych;

 programy nadzorujące, służące do kontrolowania działania i obciążenia bazy
danych;

 programy analizy statystycznej przeznaczone do tworzenia statystyk
wydajności i

obciążenia;

 programy służące do reorganizacji indeksów i obsługi ich nadmiarów;

 programy odśmiecające i przemieszczające, przeznaczone do: fizycznego
zwalniania

pamięci po usuniętych rekordach, scalania zwolnionej pamięci i

przydzielania jej tam, gdzie

jest aktualnie potrzebna.

32

BAZY DANYCH

SKŁADNIKI SZBD

Główne składniki SZBD

33

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURY SZBD - PRZETWARZANIE ZDALNE

Przez wiele lat najpopularniejszą architekturą używaną do realizacji systemów
wielodostępnych było

przetwarzanie zdalne

.

W takich systemach głównym elementem był komputer z jedną jednostką centralną
(CPU), do którego podłączano terminale.

Topologia przetwarzania zdalnego

34

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURY SZBD - SERWER PLIKÓW

W środowisku z

serwerem plików

przetwarzanie jest rozproszone w sieci

komputerowej.

Zadaniem serwera plików jest przechowanie plików używanych przez aplikacje i SZBD.
Same aplikacje i SZBD są wykonywane na każdej ze stacji roboczych i w razie potrzeby
odwołują się do plików na serwerze.

Architektura serwera plików

Ponieważ serwer plików nie ma żadnych
narzędzi do interpretacji SQL, SZBD musi
pobrać z serwera pliki zawierające wszystkie
relacje,

a

nie

tylko

dane

spełniające

sformułowane zapytanie.

Wady architektury serwera plików:

 występuje w niej duże natężenie ruchu w

sieci;

 dla każdej stacji roboczej potrzebna jest

pełna kopia SZBD;

 współbieżność, odzyskiwanie danych po

awarii oraz kontrola integralności danych są
dużo trudniejsze do uzyskania.

35

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURY SZBD – KLIENT-SERWER (1)

Nazwa

klient-serwer

odnosi się do sposobu interakcji komponentów oprogramowania

w ramach tej architektury.

Architektura serwera plików

Możliwe są różne topologie klient-serwer:

a) jeden klient - jeden serwer;

b) wiele klientów - jeden serwer;

c) wiele klientów - wiele serwerów.

KLIENT:

Przyjmuje żądania użytkowników, sprawdza ich
poprawność składniową i tworzy żądanie do
bazy danych w SQL lub w innym języku bazy
danych właściwym dla struktury sterowania
aplikacji. Następnie przesyła je jako komunikat
do serwera, czeka na odpowiedź i formatuje tę
odpowiedź

zgodnie

z

wymaganiami

użytkownika.

SERWER:

Przyjmuje i przetwarza żądania do bazy danych,

a następnie przesyła wyniki z powrotem do
klienta. Przetwarzanie żądania polega na
sprawdzaniu

uprawnień,

zapewnieniu

integralności,

konserwowaniu

katalogu

systemowego oraz na realizacji zapytań
i aktualizacji.

36

BAZY DANYCH

ARCHITEKTURY SZBD – KLIENT-SERWER (2)

Zalety architektury klient-serwer:

 Umożliwia szerszy dostęp do istniejących baz danych;

 Zwiększa wydajność systemu - jeśli klienci i serwery rozmieszczone są na różnych

komputerach, to różne jednostki centralne mogą równolegle wykonywać aplikacje;

 Łatwiejsza powinna być też właściwa konfiguracja komputera, na którym działa
serwer, ponieważ jedynym jego zadaniem jest przetwarzanie bazy danych;

 Pozwala na redukcje kosztów sprzętu, gdyż tylko serwer wymaga dostatecznie dużej
pamięci

i mocy procesora do przechowywania danych i zarządzania bazą danych;

 Redukuje koszty komunikacji - aplikacje wykonują cześć operacji w komputerach
klientów,

a przez sieć przesyłają tylko żądania dostępu do bazy danych;

 Rozszerza zakres niesprzeczności danych - serwer może obsługiwać sprawdzanie

integralności w taki sposób, by więzy były definiowane i weryfikowane tylko w

jednym miejscu;

 Odwzorowuje się w naturalny sposób w architekturę systemów otwartych.

37

BAZY DANYCH

LITERATURA

Thomas Connolly, Carolyn Begg

Systemy baz danych, tom 1, wyd. RM, 2004

 Rozdział 2 - Środowisko bazy danych,
 Rozdział 3 - Model relacyjny.

38

BAZY DANYCH

KONIEC