Основные технологии доступа к данным и типовые элементы доступа

Автор: admin

Основные технологии доступа к данным и типовые элементы доступа

1. Структура организации доступа к данным в трехуровневой архитектуре.

С развитием информационных технологий, связанных в том числе с необходимостью взаимодействия предприятий через гло­бальную сеть Интернет, все большее развитие получила трехуровневая схема взаимодействия клиентской и серверной частей. Как показала практика, эта схема оказалась эффек­тивной и при организации внутренних ЛВС предприятий, где в качестве клиента может использоваться обычный Web-браузер. В соответствии с данной схемой общая структура БД состоит из трех уровней:

1-й — клиенты («тонкие клиенты»);

2-й — сервер приложений;

3-й — сервер базы данных.

Первый и второй уровни являются прерогативой клиентской части приложения баз данных, а третий — серверной.

Приложение 1-го уровня должно обеспечить пользователю дру­жественный интерфейс (диалоговые формы) при работе с БД, включая: возможность обращения к базе данных с помощью за­просов и получение результатов обращения к базе данных .

Приложение 2-го уровня должно содержать программу, обес­печивающую эффективное выполнение приложения 1-го уровня, включая:

•  тексты программ SQL-запросов (транзакций);

•  проверку синтаксиса условий выполнения запроса, введен­ного пользователем;

•  программы обеспечения доступа к информации сервера баз данных.

Приложение 3-го уровня должно содержать все таблицы баз данных и обеспечивать эффективное управление работой удален­ных пользователей с информацией]

В настоящее время первые две части приложения 2-го уровня разрабатывают с применением так называемых мониторов обра­ботки транзакций ТР-мониторов.

Программы обеспечения доступа к информации сервера баз данных разрабатываются с применением различных технологий: ODBC;COM; ADO.NET; CORBA; MIDAS; .NET FrameWork.

Все эти технологии основаны на единых принципах — объект­ных моделях доступа к удаленным базам данных, и разрабатывают­ся соответственно на методах объектно-ориентированного про­граммирования.

2. Объектные модели доступа к удаленным базам данных

Рассмотрим применительно к СУБД следующие понятия объек­тно-ориентированного программирования: объект, класс, свой­ство, событие, объектная модель.

Объект (object) — это типовой программный элемент, используемый любыми частями целостной СУБД, включая аппаратные и программные средства. Объекты имеют дескрипторы (description), к которым в ходе выполнения программы возможно обращение, как к именам, указателям и меткам. Дескрипторы дают информа­цию о типе объекта и описание характеристик, присущих конк­ретному объекту. К объектам СУБД относятся таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы, модули. Объектами являются также эле­менты управления, помещаемые в формы, и отчеты.

Класс (class) представляет собой описание совокупности од­нотипных объектов.

Свойство (property) представляет собой описание характерис­тики либо отдельного объекта, либо класса объектов.

Событие (event) можно представить как некоторую реакцию объекта на определенные действия пользователя или программы в процессе работы с базой данных.

Объектная модель (object model), или объектная архитектура \ (object architecture), — это совокупность взаимосвязанных объек­тов, описывающих конкретную программную систему. В таких сис­темах все процессы, связанные с обработкой и управлением ин­формацией, представляются как операции над объектами.

Проблемы оптимизации управления удаленными объектами баз данных связаны с соответствующими алгоритмами (технология­ми) доступа к информации.

Как уже говорилось, ядром практически всех реляционных СУБД является язык SQL.

Появление трехуровневых архитектур управления базами данных привело к созданию технологий разработки приложений промежуточного 2-го уровня с применением универсальных языков программирования. В этом случае разработчики вынуждены интегрировать SQL в соответствующие СУБД.

Кроме того, развитие и совершенствование информационных технологий привело к появлению нового направления — объект­но-ориентированного проектирования баз данных. Концептуаль­но стратегия объектно-ориентированного проектирования СУБД с применением технологий реляционных баз данных может быть  сведена к следующим положениям:

•  введение средств работы с базой данных в язык программирования;

• предоставление расширяемых объектно-ориентированных биб­лиотек;

•  дополнение языка SQL объектно-ориентированными функ­циями;

• разработка новых языков и моделей баз данных. Рассмотрим эти положения.

Введение средств работы с базой данных в существующий объек­тно-ориентированный язык программирования. При таком подходе традиционные функции базы данных встраиваются в существую­щие объектно-ориентированные языки программирования, на­пример Smalltalk, С++, Java. Подобный подход используется в языке GemStone, в котором дополняются возможности именно этих трех языков.

Предоставление расширяемых объектно-ориентированных биб­лиотек. При этом подходе также предусматривается введение тра­диционных функций базы данных в существующий объектно-ори­ентированный язык программирования. В данном случае вместо расширения функций самого языка используются дополнительные библиотеки классов, поддерживающие объектные типы дан­ных, транзакции, параллельную обработку, защиту данных и т.д. Этот подход используется в продуктах Ontos, Versant, ObjectStore.

Дополнение языка SQL объектно-ориентированными функция­ми. Благодаря широкому распространению языка SQL некоторые компании-разработчики пытаются расширить его в целях поддер­жания объектно-ориентированных конструкций. Этот подход ис­пользуется компаниями-разработчиками реляционных и объект­но-ориентированных СУБД. Поддержка подобных объектно-ори­ентированных инструментов уже предусматривается в очередной Персии стандарта SQL—SQL3.

Разработка новых языков и моделей баз данных. Это наиболее радикальный подход, требующий пересмотра концепций реля­ционного подхода, с полной ориентацией на объектно-ориен­тированные модели данных. Необходимость такого подхода связа­на с специфическими (не реляционными) базами данных, созда­ваемыми, например, по результатам автоматизированного конст­рукторского и технологического проектирования с применением систем CAD/CAM.

3. Базовая технология СОМ: понятие и создание объекта, интерфейсы объекта, библиотека классов СОМ, фабрика класса.

Технология доступа к удаленным данным Component Object Model (COM) — компонентная модель объектов, разработанная фирмойMicrosoft как средство взаимодействия приложений (в том числе составных частей операционной системы Windows), функ­ционирующих на одном компьютере.

В дальнейшем технология СОМ усовершенствовалась для управления объектами базы данных, расположенных в пределах локальной вычислительной сети.

На технологии СОМ построены такие методы управления уда­ленными объектами, как OLE, Автоматизация, ActiveX.

•  Метод OLE (Object Linking and Embedding) — связывание и объединение объектов — протокол, обеспечивающий обмен дан­ными между приложениями. С помощью OLE пользователи могут связывать или внедрять объекты различных приложений (в том числе и баз данных) в файлы других приложений. (Одним из типов полей в реляционных базах данных является OLE.) Каждый объект OLEхарактеризуется двумя компонентами: собственно информацией, содержащейся в исходном файле, и адресом нахождения файла на дисковом пространстве компьютера или адресом файла в локальной вычислительной сети.

Развитием технологии OLE является технология OLE DB — программный интерфейс, удовлетворяющий структуре СОМ и предоставляющий унифицированный способ доступа к различным файлам, в общем случае не являющимся базами данных. При этом объекты управления данными ADO (ActiveX Data Objects) являются промежуточным звеном между серверной и клиентской частями баз данных.

•  Метод Автоматизация, называемый иногда автоматизацией OLE, обеспечивает взаимодействие клиентских и серверных при­ложений программным способом, например с применением языка VBA.

•  Метод ActiveX является 32-разрядной версией элементов управления OLE.

Таким образом, технология СОМ представляет собой различные методы управления удаленными объектами баз данных, построенных в архитектуре типа клиент—сервер, в том числе предназначенных и для работы в ЛВС.

Библиотека классов. Библиотека классов  представляет собой коллекцию многократно используемых типов, которые надежно интегрируются с общеязыковой средой выполнения.

Библиотека классов является объектно-ориентированной.

Классы СОМ позволяют выполнять ряд следующих общих задач программирования: управление строками, сбор данных, подключение к базам данных и доступ к файлам.

В дополнение к этим задачам библиотека классов включает себя типы, позволяющие использовать СОМ для разработки текстовых приложений, графических пользовательских интерфейсов (GUI) Windows (Windows Forms), веб служб и служб Windows.

Например, классы Windows Forms представляют собой набор многократно используемых типов, существенно упрощающих разработку графических интерфейсов пользователя Windows.

Помимо использования коллекции типов можно создавать свои коллекции, применяя инструмент СОМ, называемый фабрикой классов.

4. Основные понятия и место применения технологий ADO, MIDAS, MTS, CORBA

Технологии ADO .NET

Технология доступа к удаленным базам данных ADO .NET была разработана для архитектуры клиент—сервер. Однако возрастающая сложность систем обработки информации потребовала качественного изменения этой архитектуры. Кроме двух уровней удаленных баз данных — клиентского и серверного — появляются дополнительные уровни — серверы бизнес логики, реализующие бизнес-логику приложений.

Технология ADO .NET устанавливает следующую схему работы клиента с сервером баз данных:

-        установка соединения с сервером;

-        получение необходимых данных;

-        закрытие соединения;

-        обработка данных;

-        установка соединения для передачи измененных данных об­ратно на сервер.

Основу ADO .NET составляют два основных модуля: Провай­дер данных (Data Provider .NET FrameWork) и Резидентная реля­ционная база данных (DataSet).

Технологии CORBA

Технология уда­ленного доступа к базам данных CORBA (Common Object Regust Broker Architecture — общая архитектура объектных заявок) пред­ставляет собой промежуточное программное обеспечение, уста­навливающее отношения клиент сервер между объектами в рас­пределенной компьютерной среде.

Архитектура системы CORBA включает в себя следующие компо­ненты:

•  ORB (Object Request Broker) — брокер объектных запросов (заявок), включающий в себя язык IDL;

•  IDL (Interface Definition Language) — язык определения ин­терфейсов;

•  РОА (Portable Object Adapter) — адаптер объектов;

•  Stub — заглушка;

•  Skeleton — основа;

•  Smart Agent — «умный» агент.

Технологии MIDAS

Технология MIDAS (Multitier Distributed Applications Services) — набор сервисов для создания многозвенных распределенных при­ложений.

Многозвенное приложение представляет собой распределен­ные системы удаленного доступа к данным, которые состоят, как минимум, из трех логических уровней. Эти логические уровни мо­гут находиться как на одном, так и на нескольких компьютерах.

Применение многозвенных приложений позволяет обеспечить следующие преимущества:

• формирование пакета бизнес логики в общедоступном сред­нем уровне, доступ на который могут получить одновременно сразу несколько клиентов, что позволит избежать дублирования биз­нес – логики для каждого отдельного клиентского приложения;

• получение распределенной обработки информации, т. е. воз­можность оптимизации распределения нагрузки на отдельные ком­пьютеры;

•  увеличение устойчивости за счет возможности организации гибкой перестраиваемой системы защиты информации.

В самой простой форме (так называемой three-tiered model) многозвенное приложение включает в себя следующие уровни: клиентское приложение, сервер приложений, управление пере­дачей данных и удаленный сервер базы данных.

Клиентское приложение обеспечивает интерфейс пользователя на пользовательском компьютере.

Сервер приложений находится в доступном для всех клиентов месте и обеспечивает общую передачу данных.

Управление передачей данных обеспечивает так называемый бро­кер данных.

Удаленный сервер базы данных обеспечивает систему управления базой данных.

Архитектуры удаленных баз данных

Автор: admin

Архитектуры удаленных баз данных

1. Основные понятия и определения.

Системы управления удаленными (распределенными) базами дан­ных — это СУБД (СУРБД), обеспечивающие возможность одно­временного доступа к информации различным пользователям.

Рассмотрим термины, применяемые в системах управления распределенными базами данных.

Архитектура БД — организация взаимодействия аппаратных средств.

Виды архитектуры БД: клиент—сервер, двухуровневая и трех­уровневая клиент-сервер, файл —сервер.

Архитектура ODBC (Open DataBase Connectivity) — откры­тый интерфейс доступа к базам данных, т. е. взаимодействие про­цессора (ядра) базы данных Jet с внешними источниками дан­ных.

Модели данных — схемы, характеризующие базы данных с раз­ных сторон с целью определить оптимальное построение инфор­мационной системы.

Ядро базы данных — внутренняя структура СУБД, обеспечива­ющая доступ ко всем компонентам базы данных. В новых версиях СУБД Access называется Microsoft Data Engine (MSDE); в ранних версиях ядро базы данных называлось машина базы данных Microsoft Jet.Ядро базы данных обеспечивает поддержку символов различ­ных алфавитов, синтаксис языка SQL и другие средства обработ­ки различных типов данных.

Пользователь БД — программа или человек, обращающийся к базе данных.

Запрос — процесс обращения пользователя к БД с целью вве­сти, получить или изменить информацию.

Транзакция — последовательность операций модификации дан­ных в БД, переводящая ее из одного непротиворечивого состоя­ния в другое непротиворечивое состояние.

Логическая структура БД — определение БД на физически не­зависимом уровне, что ближе всего соответствует концептуаль­ной ее модели.

Топология БД, или структура распределенной БД, — схема рас­пределения физической организации базы данных в сети.

Локальная автономность — понятие, означающее, что инфор­мация локальной БД и связанные с ней определения данных при­надлежат локальному владельцу и им управляются.

Удаленный запрос — запрос к базам данных, находящихся на ресурсах локальной сети предприятия или сети Интернет.

Возможность реализации удаленной транзакции — обработка одной транзакции, состоящей из множества запросов, на одном удаленном узле.

Поддержка распределенной транзакции — обработка транзакции, состоящей из нескольких запросов, выполняемых на несколь­ких узлах сети (удаленных или локальных), но каждый из которых обрабатывается только на одном узле.

Распределенный запрос — запрос, при обработке которого ис­пользуются данные из БД, расположенные в разных узлах сети.

Системы распределенной обработки данных в основном связа­ны с первым поколением БД, которые строились на мультипрог­раммных операционных системах, хранились на устройствах внеш­ней памяти центральной ЭВМ и использовали терминальный многопользовательский режим доступа. При этом пользователь­ские терминалы не имели собственных ресурсов, т. е. процессоров и памяти, которые могли бы использоваться для хранения и об­работки данных. Первой полностью реляционной системой, рабо­тающей в многопользовательском режиме, была СУБД SYSTEM R фирмы IBM. Именно в ней были реализованы как язык манипу­лирования данными, так и основные принципы синхрони­зации, применяемые при распределенной обработке данных, ко­торые до сих пор являются базисными практически во всех ком­мерческих СУБД.

2. Модели удаленных баз данных.

Вычислительная модель клиент-сервер исходно связана с по­явлением открытых систем в 1990-х гг. Термин клиент—сервер при­менялся к архитектуре программного обеспечения, состоящего из двух процессов обработки информации: клиентского и сервер­ного. Клиентский процесс запрашивал некоторые услуги, а сер­верный — обеспечивал их выполнение. При этом предполагалось, что один серверный процесс может обслужить множество клиент­ских процессов. Учитывая, что аппаратная реализация этой модели управления базами данных связана с созданием локальных вычислительных сетей предприятия, такую организацию процес­са обработки информации называют архитектурой клиент—сер­вер.

Основной принцип модели клиент—сервер применительно к технологии управления базами данных заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на пять групп, имеющих различную природу:

-        функции ввода и отображения данных (Presentation Logic);

-        прикладные функции, определяющие основные алгоритмы решения задач приложения (Business Logic);

-       функции обработки данных внутри приложения (DataBase Logic);

-        функции управления информационными ресурсами (DataBase Manager System);

-        служебные функции, играющие роль связок между функция­ми первых четырех групп.

Клиентская часть приложения включает в себя следующие части:

-        презентационную логику;

-        бизнес-логику, или логику собственно приложений;

-        логику обработки данных;

-        процессор управления данными.

Презентационная логика (Presentation Logic) как часть прило­жения определяется тем, что пользователь видит на своем экра­не, что приложение работает. Сюда относятся все интерфейсные экранные формы, которые пользователь видит или заполняет в ходе работы приложения, а также все то, что выводится пользо­вателю на экран в качестве результатов решения некоторых про- межуточных задач либо как справочная информация. Следователь­но, основными задачами презентационной логики являются:

-        формирование экранных изображений;

-        чтение и запись в экранные формы информации;

-        управление экраном;

-        обработка движений мыши и нажатие клавиш клавиатуры.

Бизнес-логика, или логика собственно приложений (Business Processing Logic), — это часть кода приложения, которая опреде­ляет собственно алгоритмы решения конкретных его задач. Обыч­но этот код записывается с использованием различных языков программирования, таких как С, C++, Visual Basic и др.

Логика обработки данных (Data Manipulation Logic) — это часть кода приложения, которая непосредственно связана с обработ­кой данных внутри него. Данными управляет собственно СУБД, а для обеспечения доступа к ним используется язык SQL.

Процессор управления данными (DataBase Manager System Processing) — это собственно СУБД, которая обеспечивает хра­нение и управление базами данных.

В централизованной архитектуре (Host-Based Processing) ука­занные части приложения располагаются в единой среде и комбинируются внутри одной исполняемой программы. В децентра­лизованной архитектуре эти части приложения могут быть по-разному распределены между серверным и клиентским процессами.

В зависимости от характера распределений задач можно выде­лить следующие их модели:

• распределенное представление (Distribution Presentation);

•  удаленное представление (Remote Presentation);

• распределенная бизнес-логика (Remote Business Logic);

• удаленное управление данными (Remote Data Management);

•  распределенное управление данными (Distributed Data Management).

Эта условная классификации показывает, как могут быть рас­пределены отдельные задачи между серверным и клиентскими процессами. В данной классификации отсутствует реализация удаленной бизнес-логики, так как считается, что она не может быть удалена полностью, а может быть лишь распределена между разными процессами, которые могут взаимодействовать друг с другом.

Введение

Автор: admin

Введение

1.Предмет и задачи учебной дисциплины «Разработка и эксплуатация удаленных баз данных».

В настоящее время целью экономической деятельности любой фирмы является получение прибыли. Эффективность экономиче­ской деятельности зависит от того, как и за счет чего будет полу­чена прибыль, т.е. от эффективности удовлетворения потребно­стей заказчиков товаров и услуг. Решение этой задачи несомненно связано с обязательным выполнением требований международ­ных стандартов ISO1900:2000.

Достижение поставленной цели — задача многоплановая, она зависит от творческих способностей всех сотрудников фирмы. Ре­шить эту задачу можно лишь в том случае, если каждый участник производственного процесса от руководителя до рядового испол­нителя сможет принимать оптимальные решения на своем участ­ке производства.

Принимать оптимальные решения с первого раза, а не исправлять последствия неправильных решений, — вот главная задача любого специалиста, для эффективного решения которой можно исполь­зовать компьютерные информационные системы, разрабатываемые на основе баз данных (БД).

Базы данных как одно из направлений теории информации пред­ставляют собой методы и средства разработки компьютерных ин­формационных систем, основу которых составляют особым обра­зом структурированные файлы, предоставляющие пользователю эффективные методы получения и анализа данных, необходимых для принятия оптимального решения.

Теория разработки баз данных — сравнительно молодая об­ласть науки, однако на сегодняшний день базы данных являются основой таких направлений в разработке автоматизированных си­стем обработки информации, как системы искусственного интел­лекта, экспертные системы, системы автоматизированного кон­структорского и технологического проектирования.

На сегодняшний день существуют следующие понятия баз дан­ных: настольные, многопользовательские, удаленные и распре­деленные, которые можно подразделить на две группы: однополь­зовательские (настольные) и многопользовательские (удаленные).

Понятия многопользовательская база данных и удаленная база данных можно считать тождественными.

Понятие распределенная база данных характеризует структуру взаимосвязанных таблиц и их физическое размещение либо на дисковом пространстве одного компьютера, либо в ЛВС предпри­ятия. Причем распределенная база данных может быть как одно­пользовательской, так и многопользовательской.

распределенная база данных (Distributed DataBase — DDB) — это база данных, содержимое которой хранится в нескольких от­дельных подсистемах, как правило, физически разнесенных;

Таким образом, проектирование и эксплуатация удаленных баз данных как многопользовательских систем подразумевают и не­обходимость распределенной обработки информации при обра­щении пользователей к базам данных.

С точки зрения пользователей удаленная база данных выглядит как обычная настольная база данных, компоненты которой могут находиться на различных компьютерах (узлах) локальной сети предприятия. При этом DDB можно рассматривать как сетевую структуру, узлы которой представляют собой локальные базы дан­ных.

Рассматривая проблему создания удаленных баз данных как создание информационной системы, необходимо:

• создать базу (базы) данных в виде комплекса физически раз­несенных, но взаимосвязанных информационных структур;

•  разработать системы управления доступом к .информации, содержащейся в физически разнесенных базах данных.

В настоящее время одним из направлений совершенствования информационных технологий является создание не только едино­го физического (компьютерного) пространства — локальных и глобальных вычислительных систем, но и единого информационно­го пространства, предназначенного для оптимизации процессов управления производством. (Под термином производство понима­ем любую деятельность физических и юридических лиц, связан­ную с созданием (производством) товаров и услуг различного на­значения.) Основным критерием оптимизации процессов управ­ления является себестоимость продукции — затраты, связанные с производством товаров и услуг.

Таким образом, основной целью разработки и эксплуатации удаленных баз данных является создание условий для снижения затрат в процессах управления производством и бизнесом.

Идеология разработки автоматизированных информационных систем (АИС) всегда предполагала необходимость организации их и как многопользовательских. Однако первые созданные АИС не оправдали возлагавшихся на них надежд. Возникшие проблемы заключались в возможностях аппаратных и программных средств, степени подготовки специалистов и характере взаимодействия партнеров на рынке товаров и услуг.

В настоящее время удаленные базы данных составляют основу нового направления совершенствования как бизнес-процессов, так и процессов проектирования, изготовления, эксплуатации слож­ных наукоемких изделий: создание единого информационного пространства, сопровождающего весь жизненный цикл (ЖЦ) про­дукции. Это направление называется CALS-технологиями.

Сущность CALS-технологий сводится к созданию единого ин­формационного пространства (ЕИП), обеспечивающего возможность получения достоверной информации, необходимой для принятия оп­тимальных решений в течение всего жизненного цикла изделия, начи­ная с его проектирования и заканчивая утилизацией после окончания сроков эксплуатации.

Аббревиатура CALS расшифровыва­ется как Computer Aided Logistic Support — компьютерная под­держка поставок и логистики.