Архитектуры удаленных баз данных
BDE — представляет собой совокупность динамических библиотек и драйверов, обеспечивающих доступ к данным. Приложение через BDE передает запрос к базе данных, а обратно получает требуемые данные.
Варианты архитектуры для BDE
Если информационная система имеет локальную архитектуру, то работа с БД происходит, как правило, в однопользовательском режиме. При необходимости можно запустить на компьютере другое приложение, одновременно осуществляющее доступ к этим данным. Для управления совместным доступом к БД необходимы специальные средства контроля и защиты. 
В этом случае файлы БД и предназначенное для работы с ней приложение располагаются на сервере сети. Каждый пользователь запускает со своего компьютера это расположенное на сервере приложение, при этом у него запускается копия приложения.
При работе с данными на каждом пользовательском компьютере сети используется локальная копия БД. Эта копия периодически обновляется данными, содержащимися в БД на сервере.
Архитектура «файл-сервер» обычно применяется в сетях с небольшим количеством пользователей.
Достоинствами этой архитектуры являются простота реализации. При этом не требуется дополнительное программное обеспечение для организации работы с БД.
Недостатки архитектуры «файл-сервер»:
- Пользователь работает со своей локальной копией БД, данные в которой обновляются при каждом запросе к какой-либо из таблиц. При этом с сервера пересылается новая копия всей таблицы, данные которой затребованы. Таким образом, если пользователю необходимо несколько записей таблицы, с сервера сети пересылается вся таблица. В результате циркуляции в сети больших объемов избыточной информации резко возрастает нагрузка на сеть, что приводит к соответствующему снижению ее быстродействия и производительности информационной системы в целом.
- В связи с тем, что на каждом компьютере имеется своя копия БД, изменения, сделанные в ней одним пользователем, в течение некоторого времени являются неизвестными другим пользователям. Поэтому требуется постоянное обновление БД. Кроме того, возникает необходимость синхронизации работы отдельных пользователей, связанная с блокировкой в таблицах записей, которые в данный момент редактирует другой пользователь.
- Управление БД осуществляется с разных компьютеров, поэтому в значительной степени затруднена организация управления доступом, соблюдения конфиденциальности и поддержания целостности БД.
Двухуровневая архитектура «клиент-сервер» — информационная система делится на неоднородные части – сервер и клиент БД. Удаленная БД размещается на компьютере-сервере сети, а приложение, осуществляющее работу с этой БД, находится на компьютере пользователя.
В связи с тем, что компьютер-сервер отделен от клиента, его также называют удаленным сервером. Сервером называют не только компьютер, но и специальную программу, которая управляет БД.
Клиент – это приложение пользователя. Для получения данных клиент формирует запрос и отсылает запрос удаленному серверу, на котором размещена БД. Запрос формулируется на языке SQL. После получения запроса удаленный сервер направляет его программе SQL Server (серверу баз данных) – специальной программе, управляющей удаленной БД и обеспечивающей выполнение запроса и выдачу результатов клиенту. Так как в основе организации обмена данными между клиентом и сервером лежит язык SQL, такую программу еще называют SQL-сервером, а БД – базой данных SQL.
— снижение нагрузки на сеть, поскольку теперь в ней циркулирует только нужная информация;
— повышение безопасности информации, связанное с тем, что обработка запросов всех клиентов выполняется единой программой, расположенной на сервере. Сервер устанавливает общие для всех пользователей правила использования БД, управляет режимами доступа клиентов к данным, запрещая, в частности, одновременное изменение одной записи различными пользователями;
— уменьшение сложности клиентских приложений за счет отсутствия в них кода, связанного с контролем БД и разграничением доступа к ней.
Трехуровневая архитектура «клиент-сервер»
В трехуровневой архитектуре часть средств и кода, предназначенных для организации доступа к данным и их обработке, из приложения-клиента выделяется в сервер приложений. В сервере приложений удобно располагать средства и код, общие для всех клиентских приложений, например средства доступа к БД.
Достоинства трехуровневой архитектуры «клиент-сервер»:
— разгрузка сервера от выполнения части операций, перенесенных на сервер приложений;
— уменьшение размера клиентских приложений за счет разгрузки их от лишнего кода;
— единое поведение всех клиентов;
— упрощение настройки клиентов – при изменении общего кода сервера приложений автоматически изменятся поведение приложений-клиентов.
Информационные системы, основанные на трехуровневой сетевой архитектуре, называют также распределенными.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Архитектуры удалённых Баз данных.
Архитектура «файл-сервер» также является локальной, т.к. предназначена для локальной сети, включает приложение и СУБД, расположенные на компьютере пользователя, и файл БД, находящийся на локальном сервере.
Архитектура удаленных БД («клиент-сервер»)
Архитектура «клиент-сервер» предназначена для работы с удаленными БД, состоит из приложения клиента, расположенного на компьютере пользователя, а также удаленной БД и СУБД, располагающихся на удаленном компьютере в глобальной сети (сервере).
Архитектура «клиент-сервер» может быть использована и в пределах локальной сети.
Удаленные БД называют также многопользовательскими.
СУБД в архитектурах «клиент-сервер» и «файл-сервер» позволяют работать с БД одновременно нескольким пользователям.
БД архитектуры «клиент-сервер» позволяют работать одновременно многим пользователям и предназначены для обработки информации большого объема, поэтому их называют также «промышленными».
Достоинства и недостатки различных архитектур приложений БД
Достоинство архитектуры «файл-сервер» состоит в возможности одновременной многопользовательской обработки одной БД.
Архитектура «файл-сервер» не эффективна, особенно для решения задач по обработке больших массивов информации, т.к.:
Выполнение запроса к БД, хранящейся на сервере, происходит в локальной копии данных на Вашем ПК. Перед выполнением любого запроса данные копии обновляются в полном объеме.
Обеспечение целостности БД производится из приложений. В результате возможно нарушение физической и логической целостности данных, т.к. разные приложения могут производить контроль целостности разными взаимоисключающими способами, или вовсе не производить контроля.
Приложение «клиент-сервер» формирует запрос к серверу на языке SQL. Удаленный сервер принимает запрос и переадресует его SQL-серверу БД (спец. программа, управляющая БД с помощью команд SQL). SQL-сервер выполняет запрос и возвращает результат.
Достоинства архитектуры «клиент-сервер»:
Снижается нагрузка на сеть за счет уменьшения объема данных в пакетах, посылаемых по сети.
Повышается степень безопасности данных за счет жесткого контроля целостности.
Снижаются требования к аппаратному обеспечению пользователя.
Многозвенная архитектура «клиент-сервер»
Многозвенная архитектура «клиент-сервер» предполагает разбиение приложения-клиента на два звена: «тонкий» клиент, располагающийся на компьютере пользователя, и сервер приложений, находящийся на удаленном сервере, УБД и СУБД по-прежнему располагаются на удаленном компьютере.
В случае немногозвенной архитектуры «клиент-сервер» клиент называется «толстым», так как он содержит в себе все функции по обработке БД.
В случае многозвенной (обычно применяют трехзвенную) архитектуры «клиент-сервер» в приложение, называемое «сервером приложений», выносят ряд общих правил обработки БД, называемых бизнес-правилами.
Физическая и логическая структура баз данных.
Физическая организация современных баз данных представляет коммерческую тайну поскольку она во многом определяет производительность СУБД.
Одна из основных функций СУБД – управление данными во внешней памяти. Файловая система не всегда управляет файлами оптимально с точки зрения СУБД поэтому эти функции берёт на себя СУБД.
СУБД хранит во внешней памяти следующие объекты: строки отношений, управляющие структуры (индексы) созданные с целью повышения эффективности выполняемых запросов, журнальную информацию (надёжное хранение данных), служебную информацию.
Доступ к базе данных.Основная единица хранения информации на уровне файла – страница.
СУБД ↔диспетчер файлов ↔ диспетчер дисков ↔ БД
Страница – блок фиксируемой длинны обрабатываемой при дисковых операциях как единое целое. В SQL Server размер страницы 8 Кб. Для более эффективного управления используют extent по 8 страниц в каждом.
В SQL Server могут быть:
Data хранятся данные кроме типов text, image.
Page Free Space → 1 байт
Global application map (GAM) использование extant
Index allocation map (IAM)
Extant бывают однородные и смешанные
Структура файла данных:
Заголовок файла PFS GAM DATA DATA
При необходимости вставить несколько строк в таблицу SQL просматривает страницу Index Allocation Map для поиска extent принадлежащей этой таблице. Когда extent наеден просматривается PFS . Если ни одна из страниц не имеет достаточного места для вставки выделяется новый свободный extent/
Физические структуры используемые для хранения данных в БД
Удаленные базы данных архитектура файл сервер
При работе с базой данных возникает необходимость в выполнении ряда операций с БД, в первую очередь это:
- добавление новой информации в существующие файлы БД;
- добавление новых пустых файлов в БД;
- изменение (модификация) информации в существующих файлах БД;
- поиск информации в БД;
- удаление информации из существующих файлов БД;
- удаление файлов из БД.
| Сервер БД — информационная система, осуществляющая работу с данными, регламентирующая доступ к ним и призванная обеспечить их сохранность при помощи резервирования |
Сервер БД обслуживает базу данных и отвечает за целостность и сохранность данных, а также обеспечивает операции ввода-вывода при доступе клиента к информации
Модель «сервер базы данных».
Модель «сервер базы данных» — архитектура вычислительной сети типа «клиент-сервер», в которой пользовательский интерфейс и логика приложений сосредоточены на машине-клиенте, а информационные функции (функции СУБД) — на сервере. Обычно клиентский процесс посылает запрос серверу на языке SQL.
С сервером БД взаимодействуют программы, написанные сторонним разработчиком. Подобные приложения называются системами управления базой данных (СУБД). СУБД, взаимодействуя с сервером, получает возможность оперировать данными: добавлять, удалять, изменять и получать их по запросу пользователя. СУБД имеет интерфейс, регламентирующий в той или иной степени действия пользователя, выполняет обработку данных и создает на их основе различные отчеты.
К функциям СУБД относят следующие:
- управление данными непосредственно в БД — функция, обеспечивающая хранение данных, непосредственно входящих в БД, и служебной информации, обеспечивающей работу СУБД;
- управление данными в памяти компьютера — функция, связанная в первую очередь с тем, что СУБД работают с БД большого размера. В целях ускорения работы СУБД используется буферизация данных в оперативной памяти компьютера. При этом пользователь СУБД использует только необходимую для его конкретной задачи часть БД, а при необходимости получает новую «порцию» данных;
- управление транзакциями — функция СУБД, которая производит ряд операций над БД, как над единым целым. Как правило, такие операции производятся в памяти компьютера. В первую очередь транзакции необходимы для поддержания логической целостности БД в многопользовательских системах. Если транзакция (манипуляция над данными) успешно выполняется, то БД вносит соответствующие изменения в БД. В обратном случае ни одно из сделанных изменений никак не влияет на состояние БД;
- управление изменениями в БД и протоколирование — функция, связанная с надежностью хранения данных, то есть возможностью СУБД восстанавливать состояние БД в аварийных ситуациях, пример, при случайном выключении питания или сбое носителя информации. Очевидно, что для восстановления БД нужно располагать дополнительной информацией, по которой и осуществляется восстановление. С этой целью ведется протокол изменений БД, в который перед манипуляциями с данными делается соответствующая запись. Для восстановления БД после сбоя СУБД используется протокол и архивная копия БД — полная копия БД к моменту начала заполнения протокола;
- поддержка языков БД — для работы с БД используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных. В СУБД обычно поддерживается единый язык, содержащий все необходимые средства — от создания БД до обеспечения пользовательского интерфейса при работе с данными. Наиболее распространенным в настоящее время языком СУБД является язык SQL (Structured Query Language).
Даже если БД используют несколько пользователей, они могут работать с БД только последовательно.
Однако работа на изолированном ПК с небольшой БД в настоящий момент становится уже не характерной для большинства приложений. БД отражает информационную модель реальной ПО, она растет по объему, следовательно, резко увеличивается количество задач, решаемых с помощью этой БД и в соответствии с этим увеличивается количество приложений, работающих с единой БД. ПК объединяются в локальные сети и необходимость распределения приложений, работающих с единой БД по сети, является несомненной
| Параллельный доступ к одной БД нескольких пользователей, в том случае, если БД расположена на одной машине, соответствует режиму распределенного доступа к центральной БД. Такие системы называются системами распределенной обработки данных. Если же БД расположена на нескольких ПК, распределенных в сети, и к ней возможен параллельный доступ нескольких пользователей, то мы имеем дело с параллельным доступом к распределенным БД. Такие системы называются системами распределенных (удаленных) баз данных. В зависимости от расположения СУБД различают локальные и распределенные системы. Все компоненты локальной СУБД, то есть сам сервер и таблицы с данными, расположены на машине конечного пользователя. В случае распределенной системы на машине конечного пользователя располагается только клиентская программа, которая взаимодействует с сервером БД по сети. |
Базы данных могут иметь многозвенную архитектуру. Чаще всего это двух и трехзвенные СУБД.
При использовании трехзвенной СУБД клиентское приложение взаимодействует с промежуточной программой — сервером приложения.
Сервер приложения осуществляет обмен данными с сервером БД, получает от него данные, обрабатывает их и передает клиенту. Таким образом, вся вычислительная нагрузка ложится на сервер приложения, а клиент становиться очень «легким», так как получает только запрошенные данные. Примером легкого клиента может служить интернет-браузер. При работе с веб-приложениями пользователь выбирает ссылку в браузере и получает связанный с ней документ. Распределенные СУБД в общем случае могут быть как двухзвенными, так и трехзвенными.
в) Архитектуры БД:
- локальная;
- файл-сервер;
- клиент-сервер;
- понятие многозвенной архитектуры (клиент-сервер с «толстым » и «тонким» клиентом);
- многопользовательские (промышленные) СУБД.
Локальная (персональная) архитектура СУБД означает, что БД и СУБД располагаются на одном и том же локальном компьютере.
Архитектура «файл-сервер» также является локальной, т.к. предназначена для локальной сети, включает приложение и СУБД, расположенные на компьютере пользователя, и файл БД, находящийся на локальном сервере.
Многозвенная архитектура «клиент-сервер» предполагает разбиение приложения-клиента на два звена: «тонкий» клиент, располагающийся на компьютере пользователя, и сервер приложений, находящийся на удаленном сервере, УБД и СУБД по-прежнему располагаются на удаленном компьютере.
В случае немногозвенной архитектуры «клиент-сервер» клиент называется «толстым», так как он содержит в себе все функции по обработке БД.
Архитектура «клиент-сервер» предназначена для работы с удаленными БД, состоит из приложения клиента, расположенного на компьютере пользователя, а также удаленной БД и СУБД, располагающихся на удаленном компьютере в глобальной сети (сервере).
Архитектура «клиент-сервер» может быть использована и в пределах локальной сети.
Удаленные БД называют также многопользовательскими.
СУБД в архитектурах «клиент-сервер» и «файл-сервер» позволяют работать с БД одновременно нескольким пользователям.
БД архитектуры «клиент-сервер» позволяют работать одновременно многим пользователям и предназначены для обработки информации большого объема, поэтому их называют также «промышленными».