Основные понятия о сетевых, распределенных и объектных базах данных. 
Классификация систем управления базой данных

При работе в компьютерной сети все объекты централизованной БД размещаются в одном узле сети — на одном центральном компьютере, являющимся сервером БД. Все другие компьютеры сети — это рабочие станции, с которых пользователи отправляют запросы к серверу БД.

При использовании архитектуры «файл-сервер» сервер БД обеспечивает функционирование части сетевой СУБД и содержит совместно используемую БД. В соответствии с пользовательскими запросами с рабочих станций файлы базы данных передаются на рабочие станции, где в основном и производится их обработка. Это приводит к большому сетевому трафику, что отрицательно сказывается на производительности и надежности системы.

При использовании архитектуры «клиент-сервер» на сервере БД размещаются БД и многопользовательская версия СУБД, параллельно обрабатывающая запросы, поступившие со всех рабочих станций. Рабочая станция в ответ на пользовательский запрос получает не файлы БД для последующей обработки, а готовые результаты. Это позволяет уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов и использовать для рабочих станций более дешевое оборудование. Именно эта архитектура в настоящий момент получила наибольшее распространение.

Централизованная БД позволяет обеспечить безопасность, целостность и непротиворечивость информации. Однако с ростом объема информации и количества запросов к БД возникают трудности, связанные с большим потоком обменов данными, низкой надежностью и низкой общей производительностью. При децентрализации данных в принципе можно ожидать ускорения обработки данных, упрощения управления и меньших затрат на создание сети с распределенной БД.

Распределенная БД (РБД) — это набор файлов (таблиц), хранящихся в разных узлах информационной сети и логически связанных таким образом, чтобы составлять единую совокупность данных. При этом связь может быть функциональной или через копии одного и того же файла. РБД предполагает хранение и выполнение функций управления данными в нескольких узлах и передачу данных между этими узлами в процессе выполнения запросов. Разбиение данных может быть таким, что на разных компьютерах хранятся разные таблицы или разные части одной таблицы (части столбцов или строк). Это не должно иметь значения для пользователей или приложений, т. е. работа с распределенной БД для пользователей или приложений не должна отличаться от работы с централизованной БД.

Для РБД необходима схема, определяющая местонахождение данных в сети, чтобы не нужно было указывать, куда переслать запрос, для получения требуемых данных. При этом нужен сложный механизм управления одновременной обработкой, обеспечивающий синхронизацию при каждом обновлении информации.

Современные СУБД могут быть классифицированы, но ряду признаков.

1. По тину поддерживаемой в СУБД модели данных — реляционная или объектно-ориентированная. Основными на данный момент остаются реляционные СУБД. Однако постоянное усложнение данных, которые должны храниться и обрабатываться, выявило присущие реляционной модели ограничения. Это, в первую очередь, пассивность данных, для описания поведения которых необходимы прикладные программы; во вторую — ограниченные возможности для описания сложных объектов с большим количеством семантической информации, таких как мультимедийные БД, в которых хранятся связанные между собой упорядоченным образом звуковые и текстовые фрагменты, а также элементы изображений; географические информационные системы, хранящие картографические и статистические данные с возможностью их группирования; проектные БД.

Объектно-ориентированные СУБД (ООСУБД) — это системы баз данных, которые позволяют хранить объекты и совместно использовать их различными приложениями. ОСУБД должна, как минимум, содержать следующие компоненты:

• • язык баз данных, позволяющий декларировать классы объектов, а затем создавать, сохранять, извлекать и удалять объекты;
• • хранилище объектов, в котором каждому объекту присваивается уникальный идентификатор, и по этому идентификатору к объекту могут получать доступ различные приложения.

В настоящее время ООСУБД находятся в процессе развития. Широкого распространения они не получили не только из-за отсутствия унифицированной теории и формально определенной методологии проектирования (в отличие от реляционных СУБД, в которых четко определены понятия «реляционный» и «нормализация»). В этих СУБД отсутствуют специальные средства создания запросов, т. е. «рядовой» пользователь не может получить доступ к данным для выбора необходимой ему информации. Кроме того, запросы, осуществляемые путем программирования методов, имеют навигационную форму (в отличие от запросов SQL). Существенным недостатком является также то, что целостность данных зависит от способности программиста написать соответствующие методы, а ссылочная целостность ООСУБД не поддерживается вообще.

Что касается других моделей данных, то многомерная модель используется для оперативной обработки информации из хранилищ данных, а иерархические и сетевые СУБД после появления реляционной модели не разрабатываются вообще.

2. По типу использования ресурсов — локальные и сетевые. Локальная СУБД устанавливается на отдельном компьютере, и ее средствами создаются локальные базы данных для пользователей этого компьютера. Сетевые СУБД используются в локальных сетях, в которых выделены машиныклиенты (рабочие станции) и машины-серверы (одна или несколько).

С точки зрения СУБД, клиент — это машина, обеспечивающая внешнюю оболочку базы данных, т. е. все то, что обеспечивает интерфейс пользователя; сервер — это машина, на которой установлена СУБД и хранятся данные (внутренняя часть базы данных).

Функции клиента и сервера приведены в табл. 3.3.

Таблица 33

Функции клиента и сервера.

3. По типу использования распределенных ресурсов — гомогенная, гетерогенная, мультибазовая. Распределенная СУБД — это набор кооперированных автономных СУБД, которые можно использовать так, будто они составляют единую базу. В распределенной СУБД должны существовать определенные правила фрагментации (т.е. разбиения на части таких объектов базы данных, как таблицы или их поля и записи по нескольким локальным узлам сети), репликации (т.е. хранения одних и тех же данных в нескольких узлах), распространения обновления данных, управления каталогом и распределенной обработки запросов. Если распределенная СУБД состоит из СУБД одного и того же типа, ее архитектура называло ется гомогенной, если СУБД разных типов — гетерогенной. Между разными СУБД должны существовать шлюзы.

Шлюз — эго уровень ПО, благодаря которому «вид» одной СУБД преобразовывается к «виду» другой. Так, шлюз INTORMIX/ORACLE дает возможность базе данных INFORMIX «выглядеть», как БД ORACLE, и приложения в узле ORACLE могут использовать базы данных INFORMIX так, как если бы она была частью распределенной системы ORACLE.

Мультибазовыми СУБД могут быть клиент-серверные системы с несколькими серверами, на которые клиент может посылать запросы с указанием сетевого адреса сервера.

• 4. По виду специализации — специализированные СУБД и СУБД общего назначения. Специализированные СУБД разрабатываются специально для данной предметной области. Однако специализированные СУБД общего назначения могут использоваться для различных предметных областей, в разных ИС. Примером специализированных СУБД может быть СУБД в ИС по продаже железнодорожных билетов. Для большинства же современных ИС используются СУБД общего назначения. Так, например, в информационной системе «1C:Предприятие» — СУБД MS SQL Server, в системе «Парус» — СУБД Oracle.
• 5. По типу платформы. Под платформой понимается комплекс аппаратнопрограммных средств для функционирования СУБД. Так, используемая в учебном процессе СУБД Access устанавливается на локальных или клиентских IBM-иодобных персональных компьютерах и может функционировать иод управлением ОС семейства Windows. Сетевая СУБД MS SQL Server может использоваться иод управлением Windows NT 7.0, Windows 2000 и выше. В качестве клиентов могут служить MS SQL Client или Access.