СЕТЕВЫЕ ПЛАТФОРМЫ РЕЛЯЦИОННЫХ БД

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
СЕТЕВЫЕ ПЛАТФОРМЫ РЕЛЯЦИОННЫХ БД

Содержание

2. ВВЕДЕНИЕ Системы БД удобно рассмат-ривать как простую структуру, состоящую из сервера (собст-венно СУБД) и набора клиен-тов
3. В общем случае каждый сер-вер может обслуживать много клиентов, а каждый клиент может работать со многими
4. Основной целью данной лек-ции является рассмотрение файл-серверных и клиент-серверных технологий в информационных системах. Как выяснится из
5. 1. Файл-серверные платформы реляционных БД Основной принцип реализа-ции файл-серверного прило-жения состоит в том, что об-работка данных
6. Это означает, что при выпол-нении задачи вся БД или зна-чительная ее часть прокачива-ется по сети на
7. Центральный процессор сер-вера играет второстепенную роль и должен просто обе-спечивать передачу потока данных с сетевого канала
8. Информационные системы типа файл-сервер можно строить двумя способами: с использованием несетевых СУБД, предназначенных для применения на
9. Под сетевой СУБД понима-ется система с произвольной моделью данных (не обяза-тельно сетевой), ориентиро-ванная на использование в
10. Запуск и функционирование несетевой СУБД, хранящейся на КК, и работающей с локальными данными, не отличается от
11. Если несетевая СУБД используется несколькими пользователями сети, то ее программы, а также БД или ее часть
12. Рисунок 1 – Система типа файл-сервер с несетевой СУБД
13. Из рисунка 1 следует, что после завершения работы файлы ЦБД должны пересылаться с КК об-ратно на
14. Поскольку каждая копия СУБД функционирует «не зная» о ра-боте других ее копий, то никаких мер по
15. Сетевые СУБД не имеют указанного недостатка, так как в них предусматривается «контроль соперничества» (concurrency control). Средства
16. Контроль Рисунок 2 – Система типа файл-сервер с сетевой СУБД
17. В сетевых СУБД с коллективным использованием файлов БД по-прежнему вся обработка инфор-мации производится на КК, а
18. Кроме того, пересылка копий файлов БД и команд управ-ления блокировками по линиям связи существенно увеличивает нагрузку
19. разрушение индексов в самый неподходящий момент, напр., при выполнении срочных ра-бот (индекс – средство уско-рения операции
20. монопольный захват какого-либо сетевого файла одним из пользователей, делающий невозможной общую работу с этим файлом; затруднение
21. 2. Клиент-серверные платформы реляционных БД Для сетей с большим количе-ством пользователей более предпочтительной является технология «клиент-сервер».
22. Технология «клиент-сервер» означает такой способ взаи-модействия программных ком-понентов, при котором они образуют единую систему. Как видно
23. Информационные системы ти-па клиент-сервер отличают-ся от систем типа файл-сервер прежде всего тем, что программы СУБД функцио-нально
24. Клиент, или фронтальная программа, отвечает за ин-терфейс с пользователем, для чего преобразует его запросы и команды
25. В роли клиента выступает поль-зовательская программа (разра-батываемая для решения кон-кретной прикладной задачи) или готовая программа, имеющая
26. Сервер является основной про-граммой, выполняющей функции управления и защиты данных в БД. В случаях, когда вызов
27. Рисунок 3 – Упрощенная структура информационной системы типа клиент-сервер
28. Основная часть обработки ин-формации по формированию за-просов, составлению отчетов, представлению данных в удоб-ной для пользователя виде
29. Все это существенно снижает трафик в сети, ослабляет требо-вания к ресурсам КК, позволяет создавать более эффективные
30. ПОНЯТИЯ ТРИГГЕРА И КУРСОРА Хранимые на КС программы (процедуры) обработки дан-ных называют хранимыми процедурами. Разновиднос-тью хранимой
31. В качестве событий могут быть следующие: операции вставки, обновления и удале-ния отдельных кортежей, ат-рибутов и др.
32. В БД сервера некоторых систем можно хранить и сами запросы, называемые храни-мыми командами. Совокуп-ность хранимых команд
33. Основная причина ускорения состоит в том, что при выпол-нении хранимых команд не требуется синтаксический раз-бор запросов.
34. С хранимыми процедурами и командами связано понятие курсора, отличающееся от привычного понятия курсора как указателя текущей
35. идентификатор сеанса связи пользователя с СУБД; идентификатор хранимых команд и процедур; идентификатор результирую-щего множества; указатель текущей
36. Стандартный интерфейс ODBC При построении информаци-онных систем типа клиент-сервер возникает проблема доступа со стороны СУБД или
37. В среде Windows эта проблема решается с помощью стандарт-ного интерфейса ODBC (Open Database Connectivity – совмес-тимость
39. Доступ приложения к данным происходит путем вызова на язы-ке SQL стандартных функций ин-терфейса ODBC. На компьютере-клиенте
40. Драйвер СУБД, используя се-тевые средства, как правило, коммуникационные модули кон-кретной СУБД, передает SQL-запросы серверу СУБД. Резуль-таты
41. Преимущества архитектуры клиент-сервер перед архитектурой файл-сервер Обработка сервером запроса включает в себя проверку полномочий клиента, обеспе-чение
42. При этом сервер занимается такими проблемами как под-держка параллельности ра-боты многих клиентов, которая включает в себя,
43. обеспечивается более широкий доступ к существующим БД; повышается общая производи-тельность системы. Поскольку клиенты и сервер находятся
44. сокращается нагрузка на ком-пьютерную сеть. Это проис-ходит прежде всего за счет того, что в ответ на
45. существует тенденция к сниже-нию стоимости аппаратного обес-печения, так как наиболее ресур-соемкими операциями для любой СУБД является
46. появляется возможность ис-пользования специализиро-ванного аппаратного обеспе-чения для сервера, которое может быть сконструировано именно для работы на
47. клиент-серверные системы, как показывают проведенные экспе-рименты и сравнительный ана-лиз, будут работать с вполне приемлемой скоростью с
48. клиент-серверные системы имеют встроенный механизм работы с транзакциями, в том числе и их отката. В файл-серверных
49. Откат возможен только при сохранении работоспособности рабочей станции, иницииро-вавшей транзакцию. В клиент-серверной системе этот механизм значительно
50. Кроме того, клиент-серверная система ведет так называемый журнал транзакций. По сути БД хранится в виде ее
51. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основе изучения двух сетевых архитектур реляци-онных БД можно сделать следующие выводы относи-тельно преимуществ системы
52. 2. Машина сервера может быть изготовлена по специальному заказу только для работы с СУБД («машина баз
53. 4. К одной и той же машине сервера могут иметь доступ несколько разных машин кли-ентов. Поэтому
54. Вполне типичный способ функ-ционирования отдельных пред-приятий (напр., банков) заклю-чается в использовании многих компьютеров, причем данные для
56. Скачать презентацию

Слайд 2

ВВЕДЕНИЕ
Системы БД удобно рассмат-ривать как простую структуру, состоящую из сервера

(собст-венно СУБД) и набора клиен-тов (приложений). Клиент и сервер зачастую выполняются на отдельных ЭВМ, обеспечивая таким образом простейший вари-ант распределенной обработки данных.

Слайд 3

В общем случае каждый сер-вер может обслуживать много клиентов, а

каждый клиент может работать со многими серверами. Если система обе-спечивает полную прозрач-ность доступа (т.е. клиент работает так, как будто он имеет дело с одним сервером на единственном компьютере, невзирая на реальное физи-ческое положение дел), то в таком случае мы имеем распределенную БД.

Слайд 4

Основной целью данной лек-ции является рассмотрение файл-серверных и клиент-серверных технологий

в информационных системах. Как выяснится из рассмот-рения этих технологий, кли-ент-серверные платформы обладают рядом преиму-ществ перед файл-сервер-ными платформами. Мы рас-смотрим обзор этих преиму-ществ.

Слайд 5

1. Файл-серверные платформы реляционных БД
Основной принцип реализа-ции файл-серверного прило-жения состоит

в том, что об-работка данных ведется рабо-чей станцией, а сервер служит просто как дополнительное, доступное всем пользовате-лям дисковое устройство.

Слайд 6

Это означает, что при выпол-нении задачи вся БД или зна-чительная

ее часть прокачива-ется по сети на рабочую станцию и там обрабатывается процессором рабочей станции. Быстродействие такой системы зависит от быстродействия дис-ка сервера, скорости передачи данных по сети, мощности процессора рабочей станции, объема ее ОЗУ и некоторых других факторов.

Слайд 7

Центральный процессор сер-вера играет второстепенную роль и должен просто обе-спечивать

передачу потока данных с сетевого канала на диск и обратно, по возмож-ности не замедляя этот про-цесс. Главным при таком подходе является то, что практически вся БД перегоня-ется по сети на рабочую станцию для последующей обработки.

Слайд 8

Информационные системы типа файл-сервер можно строить двумя способами:
с использованием несетевых

СУБД, предназначенных для применения на отдельной ЭВМ;
с использованием сетевых СУБД, разрабатываемых для применения в локальных вычислительных сетях (ЛВС).

Слайд 9

Под сетевой СУБД понима-ется система с произвольной моделью данных (не

обяза-тельно сетевой), ориентиро-ванная на использование в сети.
Программа несетевой СУБД и используемые ею данные могут храниться как на компьютере-сервере (КС), так и на компьютере-клиен-те (КК).

Слайд 10

Запуск и функционирование несетевой СУБД, хранящейся на КК, и работающей

с локальными данными, не отличается от обычного режи-ма работы на отдельной ПЭВМ. Если используемые данные хранятся на КС, файловая система сетевой ОС «незаметно» для СУБД выполняет подгрузку нужного файла с удаленного компью-тера.

Слайд 11

Если несетевая СУБД используется несколькими пользователями сети, то ее программы,

а также БД или ее часть в целях экономии дисковой памяти эффективнее хранить на КС. Хранимую на КС БД называют центральной БД (ЦБД), а хранимую на КК БД – локальной БД (ЛБД). При запуске СУБД в таком варианте на каждый КК пересылается полная копия основной программы СУБД и один или несколько файлов ЦБД.

Слайд 12

Рисунок 1 – Система типа файл-сервер с несетевой СУБД

Слайд 13

Из рисунка 1 следует, что после завершения работы файлы ЦБД

должны пересылаться с КК об-ратно на КС для согласования данных. Существенным недо-статком такого применения несе-тевых СУБД является возмож-ность нарушения целостности данных при одновременной ра-боте с одной БД нескольких пользователей.

Слайд 14

Поскольку каждая копия СУБД функционирует «не зная» о ра-боте других

ее копий, то никаких мер по исключению возможных конфликтов не принимается. При этом элементарные операции чтения-записи одних и тех же файлов, как правило, контроли-рует сетевая ОС. В качестве примеров несетевых СУБД мож-но назвать их первые версии (dBASE IV, FoxBase и др.).

Слайд 15

Сетевые СУБД не имеют указанного недостатка, так как в них

предусматривается «контроль соперничества» (concurrency control). Средства контроля позволяют осущест-влять координацию доступа к данным, например, введе-нием блокировок к файлам, кортежам и даже отдельным атрибутам кортежей.

Слайд 16

Контроль
Рисунок 2 – Система типа файл-сервер с сетевой СУБД

Слайд 17

В сетевых СУБД с коллективным использованием файлов БД по-прежнему вся

обработка инфор-мации производится на КК, а функции КС сводятся к предо-ставлению большой дисковой памяти. Такой подход нельзя считать эффективным, так как для обеспечения приемлемой скорости процесса обработки ин-формации КК должен обладать высоким быстродействием и иметь большую емкость ОП.

Слайд 18

Кроме того, пересылка копий файлов БД и команд управ-ления блокировками

по линиям связи существенно увеличивает нагрузку на подсистему передачи дан-ных, что снижает общую производительность сети.
К числу других недостатков технологии «файл-сервер» можно отнести:

Слайд 19

разрушение индексов в самый неподходящий момент, напр., при выполнении срочных ра-бот

(индекс – средство уско-рения операции поиска корте-жей в отношении, а также вы-полнения других операций, использующих поиск: извле-чение, модификация, сорти-ровка и др.);

Слайд 20

монопольный захват какого-либо сетевого файла одним из пользователей, делающий невозможной общую

работу с этим файлом;
затруднение соблюдения кон-фиденциальности.
Из-за этих недостатков приме-нение файл-серверных сис-тем ограничено небольшими сетями и БД.

Слайд 21

2. Клиент-серверные платформы реляционных БД
Для сетей с большим количе-ством пользователей

более предпочтительной является технология «клиент-сервер».
Клиент-серверные платфор-мы уверенно вытесняют плат-формы типа «файл-сервер», обладая рядом преимуществ.

Слайд 22

Технология «клиент-сервер» означает такой способ взаи-модействия программных ком-понентов, при котором

они образуют единую систему. Как видно из названия, существу-ет некоторый клиентский процесс, требующий опреде-ленных ресурсов, а также серверный процесс, который эти ресурсы предоставляет.

Слайд 23

Информационные системы ти-па клиент-сервер отличают-ся от систем типа файл-сервер прежде

всего тем, что программы СУБД функцио-нально разделены на две части, называемые сервером и клиентом. Между клиент-ской и серверной частями воз-можны различные варианты распределения функций.

Слайд 24

Клиент, или фронтальная программа, отвечает за ин-терфейс с пользователем, для

чего преобразует его запросы и команды запросов к серверной части, а при полу-чении результатов выполняет обратное преобразование и отображение информации для пользователя.

Слайд 25

В роли клиента выступает поль-зовательская программа (разра-батываемая для решения кон-кретной

прикладной задачи) или готовая программа, имеющая интерфейс с серверной про-граммой. В качестве готовых клиентских программ могут ис-пользоваться текстовые и таб-личные процессоры и даже СУБД (напр., Access, FoxPro, Paradox и др.).

Слайд 26

Сервер является основной про-граммой, выполняющей функции управления и защиты данных

в БД. В случаях, когда вызов функций сервера выполняется на языке SQL, его называют SQL-сервером. В качестве сер-вера может использоваться ядро профессиональной реляционной СУБД или некоторый SQL-сер-вер (напр., Microsoft SQLсер-вер).

Слайд 27

Рисунок 3 – Упрощенная структура информационной
системы типа клиент-сервер

Слайд 28

Основная часть обработки ин-формации по формированию за-просов, составлению отчетов, представлению

данных в удоб-ной для пользователя виде вы-полняется на КК. Полные копии файлов БД из КС на КК и обрат-но (как в случае систем на базе сетевых СУБД) не пересылаются, поскольку для организации пол-ноценного взаимодействия, как правило, достаточно иметь на КК необходимые в данный момент времени кортежи БД.

Слайд 29

Все это существенно снижает трафик в сети, ослабляет требо-вания к

ресурсам КК, позволяет создавать более эффективные и надежные информационные сис-темы. Часто на КС, кроме дан-ных, хранят программы обработ-ки этих данных и запросы. Это обеспечивает увеличение скоро-сти обработки данных, а также эффективность хранения и адми-нистрирования программ и запро-сов общего пользования в одном месте (на КС).

Слайд 30

ПОНЯТИЯ ТРИГГЕРА И КУРСОРА
Хранимые на КС программы (процедуры) обработки дан-ных

называют хранимыми процедурами. Разновиднос-тью хранимой процедуры яв-ляется так называемый триг-гер. Триггер (триггерная процедура) автоматически вы-зывается при возникновении определенных событий в БД.

Слайд 31

В качестве событий могут быть следующие: операции вставки, обновления и

удале-ния отдельных кортежей, ат-рибутов и др. Примером триг-гера является программа, за-пускающая процесс посылки сообщения по электронной почте при достижении раз-мера БД (количества корте-жей предельного значения).

Слайд 32

В БД сервера некоторых систем можно хранить и сами запросы,

называемые храни-мыми командами. Совокуп-ность хранимых команд – это поименованная совокупность команд, получаемых в резуль-тате компиляции SQL-запро-са. Хранимые команды вы-полняются значительно быст-рее, чем соответствующий SQL-запрос.

Слайд 33

Основная причина ускорения состоит в том, что при выпол-нении хранимых

команд не требуется синтаксический раз-бор запросов. Дополнитель-ное ускорение выполнения запросов может быть полу-чено в тех случаях, когда сервер БД не просто сохра-няет коды команд запросов, а производит оптимизацию со-храняемого кода.

Слайд 34

С хранимыми процедурами и командами связано понятие курсора, отличающееся от

привычного понятия курсора как указателя текущей пози-ции на экране монитора. В разных СУБД это близкие , но несколько отличающиеся по-нятия. Наиболее широко это понятие трактуется в СУБД SQLBase. Здесь курсор озна-чает следующее:

Слайд 35

идентификатор сеанса связи пользователя с СУБД;
идентификатор хранимых команд и процедур;
идентификатор результирую-щего

множества;
указатель текущей строки в результирующем множестве, обрабатываемом клиентским приложением.

Слайд 36

Стандартный интерфейс ODBC
При построении информаци-онных систем типа клиент-сервер возникает проблема

доступа со стороны СУБД или приложений, разработанных в одной среде, к данным, по-рожденным другой СУБД.

Слайд 37

В среде Windows эта проблема решается с помощью стандарт-ного интерфейса

ODBC (Open Database Connectivity – совмес-тимость открытых баз данных) фирмы Microsoft. Основное его назначение заключается в обес-печении унифицированного до-ступа к локальным и удаленным базам данных различных про-изводителей. Схема доступа к БД с помощью ODBC показана на следующем слайде.

Слайд 38

Слайд 39

Доступ приложения к данным происходит путем вызова на язы-ке SQL

стандартных функций ин-терфейса ODBC. На компьютере-клиенте при этом должна функ-ционировать ОС MS Windows с интерфейсом ODBC. Взаимо-действие приложения с данными производится с помощью менед-жера (диспетчера) драйверов, который подключает необходи-мый драйвер в соответствии с форматом данных СУБД.

Слайд 40

Драйвер СУБД, используя се-тевые средства, как правило, коммуникационные модули кон-кретной

СУБД, передает SQL-запросы серверу СУБД. Резуль-таты выполнения запросов на сервере либо передаются об-ратно в приложение (клиенту), либо сервер производит моди-фикацию содержимого БД. Кли-ент принимает переданные сер-вером данные, форматирует их и предоставляет пользователю.

Слайд 41

Преимущества архитектуры клиент-сервер перед архитектурой файл-сервер
Обработка сервером запроса включает в

себя проверку полномочий клиента, обеспе-чение требований целостнос-ти, собственно выполнение запроса и передача клиенту необходимых результатов.

Слайд 42

При этом сервер занимается такими проблемами как под-держка параллельности ра-боты

многих клиентов, которая включает в себя, в первую оче-редь, согласование данных, од-новременно предоставляемых и изменяемых разными клиента-ми. Подобная архитектура об-ладает следующими преиму-ществами:

Слайд 43

обеспечивается более широкий доступ к существующим БД;
повышается общая производи-тельность системы. Поскольку

клиенты и сервер находятся на разных компьютерах, их процессы способны выполнять приложения параллельно. При этом настройка производительности сервера упро-щается, если на компьютере, вы-деленном под сервер, выполняется только работа с БД;

Слайд 44

сокращается нагрузка на ком-пьютерную сеть. Это проис-ходит прежде всего за счет

того, что в ответ на запрос клиента сервер возвращает ему готовые результаты за-проса, а не все данные, необходимые для их получе-ния;

Слайд 45

существует тенденция к сниже-нию стоимости аппаратного обес-печения, так как наиболее ресур-соемкими

операциями для любой СУБД является выполнение ре-ляционных запросов. В случае клиент-серверной платформы все они выполняются на сервере, сле-довательно, высокие аппаратные требования предъявляются те-перь в первую очередь к компью-теру, выделенному под сервер;

Слайд 46

появляется возможность ис-пользования специализиро-ванного аппаратного обеспе-чения для сервера, которое может быть

сконструировано именно для работы на сер-вере БД. Это очень сущест-венный аспект повышения об-щей производительности ра-боты системы;

Слайд 47

клиент-серверные системы, как показывают проведенные экспе-рименты и сравнительный ана-лиз, будут работать

с вполне приемлемой скоростью с БД такого объема и с таким числом одновременных соединений, с ко-торыми файл-серверная система работать не сможет в том смысле, что ее функциональность, в том числе и быстродействие, станут неприемлемыми для коммерче-ских приложений;

Слайд 48

клиент-серверные системы имеют встроенный механизм работы с транзакциями, в том числе

и их отката. В файл-серверных системах меха-низм управления транзак-циями представляет собой блокировку всей БД до за-вершения выполнения крити-ческих по времени операций одной из рабочих станций.

Слайд 49

Откат возможен только при сохранении работоспособности рабочей станции, иницииро-вавшей транзакцию.

В клиент-серверной системе этот механизм значительно более сложный. Он устроен так, что даже выход из строя рабочей станции не столь опа-сен для целостности БД.

Слайд 50

Кроме того, клиент-серверная система ведет так называемый журнал транзакций. По

сути БД хранится в виде ее начального содержимого и модификаций, записанных в журнал транзак-ций. Это позволяет производить архивирование БД во время работы всей системы, при этом процесс архивирования легко поддается автоматизации.

Слайд 51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе изучения двух сетевых архитектур реляци-онных БД можно сделать

следующие выводы относи-тельно преимуществ системы клиент-сервер.
1. Главный аргумент связан с возможностью организации па-раллельной обработки данных, что повышает производитель-ность системы.

Слайд 52

2. Машина сервера может быть изготовлена по специальному заказу только

для работы с СУБД («машина баз данных»). Такое решение позволяет до-полнительно повысить произ-водительность СУБД.
3. Машина клиента может представлять собой персональ-ную рабочую станцию, макси-мально приспособленную к по-требностям конкретного конеч-ного пользователя.

Слайд 53

4. К одной и той же машине сервера могут иметь

доступ несколько разных машин кли-ентов. Поэтому одна БД мо-жет совместно использовать-ся несколькими различными клиентскими системами.
Отметим, что работа сервера и клиента на отдельных машинах отвечает принципам работы многих предприятий.

Слайд 54

Вполне типичный способ функ-ционирования отдельных пред-приятий (напр., банков) заклю-чается в

использовании многих компьютеров, причем данные для одной части предприятия хранятся на одном компьютере, а данные для другой части - на другом. Поэтому, вообще говоря, каждая машина может выступать в роли сервера для одних пользователей и в роли клиента – для других.