Трехуровневая архитектура организации БД

 

В процессе научных исследованных посвященных тому, как именно должна быть устроена СУБД предлагались различные способы реализации. Самым жизненным из них оказалась предложенная Американским комитетом по стандартизации ANSI, трехуровневая система организации БД

 

 

 

Модель системы управления базой данных состоит из трех уровней:

 

Уровень

Уровень внешней модели самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое видение данных каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы этому приложению.

Пример: система распределения работ видит данные о квалификации сотрудника,

но ее не интересует сведения о доме, адресе, телефоне

Уровень

Концептуальный уровень – центральное управляющие звено, здесь база данных представлена в более общем виде который объединяет данные, используемые

всеми приложениями, работающими с данной базой данных

 

Уровень

Физический уровень - собственно данные, расположенные в файлах или в страничках структурах, расположенных на внешних носителях информации.

 

Далее мы познакомимся с различными типовыми архитектурными решениями, которые возможно использовать при реализации многопользовательских СУБД:

 

Архитектура многопользовательских СУБД

 

1. Телеобработка - т. е. вся обработка происходит на одном компьютере, а присоединенные к нему компьютеры являются компьютерными терминалами, т.е. устройствами не способными самостоятельно функционировать, а только отображают информацию на экране.

 

 

 

 

Файловый сервер

Файловый сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и самой СУБД. Базовая часть СУБД и сама СУБД размещены на отдельных рабочих станциях, файловой сервер используется как совместно доступный общий диск.

 

 

 

Клиент-сервер.

Функция клиента - управлять пользовательским интерфейсом, т.е. принимает от пользователя запрос на языке БД типа SQL? генерирует его и передает серверу. Сервер принимает, обрабатывает запросы к БД затем представляет полученные данные пользователю.

 

 

Лекция 3

Тема: ”Реляционная модель баз данных”

План лекции:

1.Математическое понятие отношения

2.Реляционная модель данных

 

1.Математическое понятие отношения:

 

Реляционная модель впервые была предложена американским ученым Коддом. Его статья опубликованная в 1970 году «Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных» принято считать поворотным пунктом в истории развития систем баз данных.

Основной структурой данных в модели являются отношения. Именно поэтому модель получила название реляционной (relation(англ) - отношение).

Физическим представлением отношения является – таблица. Математическое понятие отношения выражено определением:

N-арным отношением R называют подмножество декартова произведения D1*D2*…*Dn множеств D1, D2,…, Dn необязательно различных.

Исходные множества D1, D2, …, Dn называются доменами.

 

Рассмотрим некоторое отношение па примере:

Имеем три домена:

D1 – содержит три фамилии

D2 – набор из двух учебных дисциплин

D3 – набор из трех оценок

D1 = {Иванов, Крылов, Степанов}

D2 = {Информатика, математика}

D3 = {3, 4, 5}

 

Полное декартово произведение – это набор всевозможных сочетаний из n элементов каждое, где каждый элемент берется из своего домена.

 

Используя пример составим полное декартово произведение оно будет содержать содержит 18 троек, где первый элемент одна из фамилий, второй – учебная дисциплина, третий – оценка.

<Иванов, информатика, 3>

<Иванов, информатика, 4>

<Иванов, информатика, 5>

<Крылов, информатика, 3>

и т.д. …..

Но в реальности отношение R может содержать гораздо меньше строк, т.к. по одному предмету ученик может получить не более одной оценки.

Поэтому наше отношение имеет простую графическую интерпретацию и может быть представлено в виде таблицы:

 

Фамилия	Дисциплина	Оценка
Иванов	Информатика
Иванов	Математика
Крылов	Информатика
Крылов	Математика
Степанов	Информатика
Степанов	Математика

 

Таким образом, мы убедились, что любое отношение можно представить в виде таблицы.

Отношение-это двумерная таблица, имеющая уникальное имя и состоящая из строк и столбцов, где строки соответствуют записям, а столбцы атрибутам.

 

Реляционная модель данных

 

 

Хотя в теории баз данных понятия “отношение” и “таблица “иногда рассматривают как синонимы, их следует различать: отношением является не любая таблица, а таблица, обладающая определенными свойствами.

 

Свойства таблиц являющихся реляционным отношением:

 

1. В таблице нет двух одинаковых строк

2. Таблица имеет столбцы, соответствующие атрибутам отношения

3. Каждый атрибут в отношении имеет уникальное имя

4. Порядок строк в таблице произвольный.

 

Итак, в реляционной модели отношения используются для хранения информации об объектах, представленных в БД.

При этом атрибуты могут располагаться в любом порядке и независимо от их переупорядочивания, отношение будет оставаться одним и тем же, а потому иметь тот же смысл.

Реляционная модель представляет базу данных в виде множества взаимосвязанных отношений, где связи поддерживаются не явным образом

 

Первичный ключ – это потенциальный ключ, который выбран для уникальной идентификации картежей внутри отношений.

Внешний ключ – это атрибут отношения, который соответствует первичному ключу некоторой таблицы в базе данных.

Если некоторый атрибут присутствует в нескольких таблицах, то его наличие отражает определенную связь между данными этих таблиц.

 

Лекция 4

Тема: “Теория проектирования БД”

План лекции:

1. Этапы проектирования БД.

2. Построение информационной модели. Определение сущностей.

3. Определение взаимосвязей.

4. Понятие ключевого элемента. Задание первичных ключей.

 

Этапы проектирования БД

При создании БД необходимо выполнить строго определенную последовательность действий, называемых этапами проектирования.

Поскольку база данных является связующим звеном между пользовательскими приложениями и аппаратными средствами, ее проектирование можно разделить на два направления: проектирование структуры и пользовательских приложений и распределение данных по аппаратным средствам (в случае баз данных на сетях). В данном разделе мы рассмотрим вопросы проектирования структуры базы данных. В дисциплине АСОЭИ, рассматривая основы реляционной алгебры и разработки реляционных моделей, мы коснулись вопросов проектирования реляционных баз данных. Одной из распространенных технологий разработки БД является следующая:

1. Построение информационной модели и определение сущностей;

2. Определение взаимосвязей между сущностями;

3. Задание первичных и альтернативных ключей;

4. Приведение модели к требуемому уровню нормальной формы;

5. Физическое описание модели.