Introducere in bazele de date - SGBD: module, arhitectura, obiective, functii

CURS

1. Introducere in bazele de date (continuare)

1.3. SGBD: module, arhitectura, obiective, functii

Definitie: Se numeste SGBD o colectie de programe care permite crearea si intretinerea unei baze de date.

SGBD-urile sunt o interfata intre utilizatori si sistemul de operare. Ele ajuta: la construirea unor baze de date, la introducerea informatiilor in bazele de date si dezvoltarea de aplicatii privind bazele de date; dau acces utilizatorilor la date prin intermediul unui limbaj apropiat de modul obisnuit de exprimare, facand abstractie de algoritmi aplicatii si de modul de memorare a datelor.

Componentele cele mai importante ale unui SGBD sunt:

Subsistemul de memorare, care inregistreaza si regaseste datele din fisiere;

Subsistemul de modelare si manipulare a datelor, care contine procedurile de organizare si de operare asupra datelor (adaugare, modificare, stergere), de control la partajarea datelor si acces concurent (tranzactii multi-user);

Interfata dintre SGBD si utilizatori

SGBD-urile sunt construite modular. Cele trei componente prezentate, se  regasesc si sunt mai explicit descrise in sistemul de module care compune un SGBD:

Module ce contin programele de gestiune a bazei:

Permit accesul fizic la date;

Primesc cereri de la LMD (in cod C, COBOL, tabele de constante) pentru care cauta:

o       Descrierea datelor;

o       Descrierea globala (schema conceptuala) a datelor;

o       Descrierea fizica a bazei.

Controleaza daca datele sunt disponibile;

Convertesc datele daca este nevoie;

Extrag datele;

Plaseaza datele in spatiul de memorie al utilizatorului;

Se ocupa de gestionarea partitiilor in cazul bazelor de date cu acces concurent.

Module pentru LDD care ofera informatii despre:

Descrierea logica a bazei de date;

Fisierele de date si legaturile logice dintre ele;

Modul de criptare, cheile de confidentialitate si constrangerile de integritate;

Localizarea inregistrarilor, indexarea inregistrarilor si identificarea datelor dintr-o inregistrare fizica.

Module pentru LMD, care au sarcina de a sterge, modifica reactualiza si manipula datele.

Module utilitare care se ocupa cu:

Securitatea bazei, rezolvand problemele ce apar in baza de date:

o       Dupa un atac;

o       Dupa o pana de curent;

o       Dupa diferite modificari aduse bazei.

Incarcarea sau reorganizarea bazei de date astfel incat spatiul utilizat de aceasta sa fie optim (recupereaza spatiul vid);

Prezentarea permanenta a statisticilor despre accesarea si utili-zarea bazei de date.

Module pentru LCD care se ocupa cu intretinerea bazei, astfel incat orice modificare in baza sa nu interfereze cu alte aplicatii; sa nu se faca modificari, reactualizari in baza concomitent cu citirea acestora de catre utilizatori, etc.

SGBD-urile pot avea diferite tipuri de arhitecturi:

v     in functie de organizare:

SGBD cu  arhitectura organizata pe trei nivele:

SGBD cu arhitectura organizata pe doua nivele (propusa de Gardarin):

i)        Nivelul intern – cuprinde interogarea schemelor interne si conceptuale,

ii)      Nivelul extern – cuprinde vizualizarea (schema externa).

v     in functie de sistem - exemple: sistemele distribuite care opereaza cu arhitecturi client – server sau arhitecturi federale, etc.

SGBD cu arhitectura organizata pe trei nivele:

Nivelul conceptual :

Nu are legatura cu calculatorul;

Se ocupa cu structura semantica a datelor.

Aici se realizeaza schema conceptuala (modelul conceptual):

Precizeaza tipurile de date ce caracterizeaza proprietatile elementare ale entitatilor;

Precizeaza regulile ce trebuie indeplinite de date;

Precizeaza legaturile dintre entitati;

Integreaza viziunile tuturor utilizatorilor asupra bazei de date;

Nu cuprinde nici un fel de referire la modul de memorare al datelor sau al strategiei de acces la acestea;

Prin modelul conceptual este realizata independenta fizica a datelor.

Nivelul conceptual este nivelul central care reflecta datele structurate astfel incat acestea sa poata fi preluate si prelucrate cu ajutorul unui SGBD.

La nivel conceptual, se pot utiliza mai multe modele, cel mai frecvent utilizat este modelul E/R entitate relatie, numit in alte manuale de specialitate si Entitate – Atribut – Corespondenta (EAC) (Corespondenta =asociere=relatie).

Nivelul intern

Se ocupa cu stocarea interna a datelor in calculator.

Aici se realizeaza schema interna (modelul intern) care defineste:

o       Fisierele, articolele stocate in ele, structura de stocare a datelor in interiorul calculatorului (sunt specificate tabelele (nume, campuri, lungime, organizare, localizare,  etc.));

o       Accesul la  articolele din fisiere (caile de acces la componentele tabelelor (indecsi, relatii, legaturi intre tabele));

Observatie: Trecerea de la schema conceptuala la schema interna se face in general automat de catre SGBD.

Nivelul extern

Depinde de LMD (limbajul de manipulare al datelor);

Descrie numai o parte a datelor, respectiv cele necesare utilizatorilor;

Aici se realizeaza schema externa (modelul extern) Aceasta:

o       Asigura securitatea datelor protejand impotriva atacurilor;

o       Este cea mai apropiata de utilizator, reprezentand ceea ce vede acesta din baza de date (vederile);

o       Contine informatii care pot fi luate din nivelele conceptual si intern asa cum sunt sau pot fi deduse din acestea facand diferite calcule;

Observatie: Vederile ii permit utilizatorului sa modifice sau sa obtina informatii utilizand un sistem de meniuri sau folosind comenzi cu forme predefinite pe care le completeaza.

Schemele definite pe cele trei nivele sunt verificate de procesoarele corespunzatoare si sunt memorate in dictionarul datelor [21],[18].

a                          b

			Procesorul schemei externe

Limbaj de stocare a datelor, format obiect

Fig. 1

Fig. 1 prezinta arhitectura SGBD ANSI/X3/SPARC pe trei niveluri cu procesoarele si interfetele (limbajele in format sursa sau obiect definite pe figura) ce intervin in baza de date.

Schema arhitecturii pe trei nivele a SGBD-urilor cuprinde:

descrierea datelor, dictionarul bazei de date (pana la linia punctata din fig. 1)

manipularea datelor, interogarile, reactualizarile (sub linia punctata).

In cadrul figurii 1:

a-specifica Limbaje de descriere a datelor interne, format sursa,

b-specifica Limbaje de descriere a datelor externe, format sursa.

In functie de cei ce o utilizeaza sau participa la realizarea ei, o baza de date poate fi privita din mai multe puncte de vedere:

Punctul de vedere al utilizatorilor, care lucreaza cu anumite parti componente ale bazei de date numite vederi. Acestea sunt descrise prin subscheme in sublimbaje ale limbajului de descriere a datelor (SLDD), utilizatorii putand sa primeasca raspunsuri la diferitele cereri formulate prin intermediul limbajului de prelucrare a datelor ce sunt specifice structurilor virtuale date de vederi;

Punctul de vedere al administratorului bazei de date, care integreaza toate vederile referitoare la baza de date intr-un singur model numit schema conceptuala.

Punctul de vedere al programatorului de aplicatii care priveste baza de date ca pe o colectie de fisiere memorate pe diferite medii externe. Acesta constituie nivelul fizic al bazei de date.

v     in functie de sistem (exemplu: sistemele distribuite care opereaza cu arhitecturi client – server sau arhitecturi federale), etc.

Un SGBD cu arhitectura client/server se prezinta schematic astfel:

Un server (backend) care reprezinta sistemul de gestiune a bazei de date (SGBD) in sine

Mai multi clienti (frontends), cum ar fi diferitele aplicatii care sunt executate.

End -users

			ó Clienti
				Server