Автоматизированное Рабочее Место Отдела Кадров

физических параметров среды хранения данных. В конце концов этой средой

может быть память человека, а не ЭВМ. Поэтому инфологическая модель не

должна изменяться до тех пор, пока какие-то изменения в реальном мире не

потребуют изменения в ней некоторого определения, чтобы эта модель

продолжала отражать предметную область.

Остальные модели, показанные на рис. 1.2, являются компьютеро-

ориентированными. С их помощью СУБД дает возможность программам и

пользователям осуществлять доступ к хранимым данным лишь по их именам, не

заботясь о физическом расположении этих данных. Нужные данные отыскиваются

СУБД на внешних запоминающих устройствах по физической модели данных.

Так как указанный доступ осуществляется с помощью конкретной СУБД, то

модели должны быть описаны на языке описания данных этой СУБД. Такое

описание, создаваемое АБД по инфологической модели данных, называют

даталогической моделью данных.

Трехуровневая архитектура (инфологический, даталогический и физический

уровни) позволяет обеспечить независимость хранимых данных от использующих

их программ. АБД может при необходимости переписать хранимые данные на

другие носители информации и (или) реорганизовать их физическую структуру,

изменив лишь физическую модель данных. АБД может подключить к системе любое

число новых пользователей (новых приложений), дополнив, если надо,

даталогическую модель. Указанные изменения физической и даталогической

моделей не будут замечены существующими пользователями системы (окажутся

"прозрачными" для них), так же как не будут замечены и новые пользователи.

Следовательно, независимость данных обеспечивает возможность развития

системы баз данных без разрушения существующих приложений.

3 Инфологическая модель данных "Сущность-связь"

Цель инфологического моделирования – обеспечение наиболее естественных

для человека способов сбора и представления той информации, которую

предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому инфологическую

модель данных пытаются строить по аналогии с естественным языком (последний

не может быть использован в чистом виде из-за сложности компьютерной

обработки текстов и неоднозначности любого естественного языка). Основными

конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, связи

между ними и их свойства (атрибуты).

Сущность – любой различимый объект (объект, который мы можем отличить

от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных.

Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д.

Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности.

Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов,

событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к

конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть ГОРОД, а

экземпляром – Москва.

Атрибут – поименованная характеристика сущности. Его наименование

должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть

одинаковым для различного типа сущностей (например, ЦВЕТ может быть

определен для многих сущностей: СОБАКА, АВТОМОБИЛЬ, ДЫМ и т.д.). Атрибуты

используются для определения того, какая информация должна быть собрана о

сущности.

Абсолютное различие между типами сущностей и атрибутами отсутствует.

Атрибут является таковым только в связи с типом сущности. В другом

контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность. Например,

для автомобильного завода цвет – это только атрибут продукта производства,

а для лакокрасочной фабрики цвет – тип сущности.

Ключ – минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно

однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что

исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность

по оставшимся.

Связь – ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением

базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой

данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из

основных требований к организации базы данных – это обеспечение возможности

отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо

установить между ними определенные связи. А так как в реальных базах данных

нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между

ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества

связей и определяет сложность инфологических моделей.

4 Реляционная структура данных

В конце 60-х годов появились работы, в которых обсуждались возможности

применения различных табличных даталогических моделей данных, т.е.

возможности использования привычных и естественных способов представления

данных. Наиболее значительной из них была статья сотрудника фирмы IBM д-ра

Э.Кодда (Codd E.F., A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks.

CACM 13: 6, June 1970), где, вероятно, впервые был применен термин

"реляционная модель данных".

Будучи математиком по образованию Э.Кодд предложил использовать для

обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение,

разность, декартово произведение). Он показал, что любое представление

данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в

математике как отношение – relation

Наименьшая единица данных реляционной модели – это отдельное атомарное

(неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной

области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение,

а в другой – как три различных значения.

Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа.

Смысл доменов состоит в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из

одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие

эти два атрибута (например, для организации транзитного рейса можно дать

запрос "Выдать рейсы, в которых время вылета из Москвы в Сочи больше

времени прибытия из Архангельска в Москву"). Если же значения двух

атрибутов берутся из различных доменов, то их сравнение, вероятно, лишено

смысла: стоит ли сравнивать номер рейса со стоимостью билета?

Заголовок состоит из такого фиксированного множества атрибутов A1, A2,

..., An, что существует взаимно однозначное соответствие между этими

атрибутами Ai и определяющими их доменами Di (i=1,2,...,n).

Тело состоит из меняющегося во времени множества кортежей, где каждый

кортеж состоит в свою очередь из множества пар атрибут-значение (Ai:Vi),

(i=1,2,...,n), по одной такой паре для каждого атрибута Ai в заголовке. Для

любой заданной пары атрибут-значение (Ai:Vi) Vi является значением из

единственного домена Di, который связан с атрибутом Ai.

Степень отношения – это число его атрибутов. Отношение степени один

называют унарным, степени два – бинарным, степени три – тернарным, ..., а

степени n – n-арным.

Кардинальное число или мощность отношения – это число его кортежей.

Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его

степени.

Поскольку отношение – это множество, а множества по определению не

содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут

быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени.

Пусть R – отношение с атрибутами A1, A2, ..., An. Говорят, что множество

атрибутов K=(Ai, Aj, ..., Ak) отношения R является возможным ключом R тогда

и только тогда, когда удовлетворяются два независимых от времени условия:

Уникальность: в произвольный заданный момент времени никакие два

различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj, ..., Ak.

Минимальность: ни один из атрибутов Ai, Aj, ..., Ak не может быть

исключен из K без нарушения уникальности.

Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку по

меньшей мере комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию

уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом)

принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они

есть, называются альтернативными ключами.

Вышеупомянутые и некоторые другие математические понятия явились

теоретической базой для создания реляционных СУБД, разработки

соответствующих языковых средств и программных систем, обеспечивающих их

высокую производительность, и создания основ теории проектирования баз

данных. Однако для массового пользователя реляционных СУБД можно с успехом

использовать неформальные эквиваленты этих понятий:

Отношение–Таблица(иногдаФайл),Кортеж – Строка (иногда Запись), Атрибут

– Столбец, Поле. При этом принимается, что "запись" означает "экземпляр

записи", а "поле" означает "имя и тип поля".

Реляционная база данных – это совокупность отношений, содержащих всю

информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут

воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц

5 О нормализации, функциональных и многозначных зависимостях

Нормализация – это разбиение таблицы на две или более, обладающих

лучшими свойствами при включении, изменении и удалении данных.

Окончательная цель нормализации сводится к получению такого проекта базы

данных, в котором каждый факт появляется лишь в одном месте, т.е. исключена

избыточность информации. Это делается не столько с целью экономии памяти,

сколько для исключения возможной противоречивости хранимых данных.

Как указывалось ранее, каждая таблица в реляционной БД удовлетворяет

условию, в соответствии с которым в позиции на пересечении каждой строки и

столбца таблицы всегда находится единственное атомарное значение, и никогда

не может быть множества таких значений. Любая таблица, удовлетворяющая

этому условию, называется нормализованной. Фактически, ненормализованные

таблицы, т.е. таблицы, содержащие повторяющиеся группы, даже не допускаются

в реляционной БД.

Всякая нормализованная таблица автоматически считается таблицей в

первой нормальной форме, сокращенно 1НФ. Таким образом, строго говоря,

"нормализованная" и "находящаяся в 1НФ" означают одно и то же. Однако на

практике термин "нормализованная" часто используется в более узком смысле –

"полностью нормализованная", который означает, что в проекте не нарушаются

никакие принципы нормализации. Дадим точные определения наиболее

распространенных форм нормализации.

Таблица находится в первой нормальной форме (1НФ) тогда и только

тогда, когда ни одна из ее строк не содержит в любом своем поле более

одного значения и ни одно из ее ключевых полей не пусто

Таблица находится во второй нормальной форме (2НФ), если она

удовлетворяет определению 1НФ и все ее поля, не входящие в первичный ключ,

связаны полной функциональной зависимостью с первичным ключом.

Таблица находится в третьей нормальной форме (3НФ), если она

удовлетворяет определению 2НФ и не одно из ее неключевых полей не зависит

функционально от любого другого неключевого поля.

Таким образом, каждая нормальная форма является в некотором смысле

более ограниченной, но и более желательной, чем предшествующая. Это связано

с тем, что "(N+1)-я нормальная форма" не обладает некоторыми

непривлекательными особенностями, свойственным "N-й нормальной форме".

Общий смысл дополнительного условия, налагаемого на (N+1)-ю нормальную

форму по отношению к N-й нормальной форме, состоит в исключении этих

непривлекательных особенностей.

Теория нормализации основывается на наличии той или иной зависимости

между полями таблицы. Определены два вида таких зависимостей:

функциональные и многозначные.

Функциональная зависимость. Поле В таблицы функционально зависит от

поля А той же таблицы в том и только в том случае, когда в любой заданный

момент времени для каждого из различных значений поля А обязательно

существует только одно из различных значений поля В. Отметим, что здесь

допускается, что поля А и В могут быть составными.

Полная функциональная зависимость. Поле В находится в полной

функциональной зависимости от составного поля А, если оно функционально

зависит от А и не зависит функционально от любого подмножества поля А.

Многозначная зависимость. Поле А многозначно определяет поле В той же

таблицы, если для каждого значения поля А существует хорошо определенное

множество соответствующих значений В.

4 Технология Клиент-Сервер.

2 Основные понятия

Главная мысль, заложенная в эту технологию - минимизировать объем

данных, передаваемых по сети, поскольку основные потери времени и сбои

происходят именно из-за недостаточно высокой пропускной способности сети.

Очень многие СУБД разделяют свою работу на два уровня по системе

"Клиент-Сервер". С точки зрения исполнения программа разделена на 2 части -

клиентскую и серверную. На клиентской части (компьютере) происходит контакт

с внешним миром. На компьютере-сервере расположены общие для всех клиентов

данные и работает специальная программа - сервер баз данных, оптимизирующая

выполнение запросов клиентов.

Итак, двухуровневая система "Клиент-Сервер" это:

Клиент - Программа обработки, она же пользовательская, она же

прикладная программа. Занимается обычно интерфейсом с пользователем, а всю

фактическую работу с базой данных возлагает на плечи БД-сервера.

Сервер Базы Данных - базис (database engine), он же ядро базы данных.

Отдельная программа, выполняемая как отдельный процесс. Передает выбранную

из базы информацию по межпроцессному каналу клиенту. Именно он, и только он

фактически работает с данными, занимается их размещением на диске.

3 Преимущества архитектуры клиент-сервер

В первый момент может возникнуть вопрос, а зачем такие сложности? Вот

несколько соображений в пользу такого подхода.

Несомненным преимуществом является приближенность данных к процессам

вычисления. Практически, все расчеты выполняются на сервере, что

увеличивает быстродействие в десятки и сотни раз.

Технология клиент-сервер в отличие от файл-серверной дает пользователю

большую безопасность, устойчивость, согласованность, масштабируемость,

повышенную конфиденциальность и надежность обработки и хранения информации.

Развитие систем с архитектурой клиент-сервер в немалой степени обязано

проверенному факту: подключение к недорогим серверам недорогих ПК позволяет

получить оптимальное соотношение цены и производительности.

В большинстве случаев программа обработки (клиентская часть)

расположена на одном компьютере, а сама база данных хранится на другом. Тут

разделение выглядит совершенно естественным: Программа - клиент (точнее, та

ее часть, которая отвечает за интерфейс с пользователем), передает по сети

запросы на обработку самих данных на другой компьютер, а там БД-сервер их

прочитывает, выполняет требуемое, и по сети возвращает готовые ответы

клиенту. При этом по сети передается только полезная информация.

Другое соображение: постоянно идет работа по совершенствованию самого

метода хранения и обработки информации, и если его реализация (т.е. БД-

сервер) сменилась, то не потребуется перекомпилировать с новыми

библиотеками все разработанные программы, а достаточно будет инсталлировать

новый БД-сервер взамен старого и перевести базы данных в формат нового

сервера (применив для этого прилагаемую к нему утилиту). Естественно, все

это можно проделать, если новый сервер придерживается тех же правил обмена

между ним и пользовательской программой, что и старый, что, впрочем,

наверняка имеет место.

Используя множество небольших компьютеров, разработчики систем клиент-

сервер могут эмулировать вычислительную мощность больших ЭВМ, распределяя

прикладную задачу по различным микрокомпьютерам и серверам. Каждый из них

берет на себя свою часть вычислительной нагрузки, используя информацию

совместно с другими процессорами сети. Суть идеи в том, чтобы повысить

мощность системы, не наращивая производительность одного компьютера, а

суммируя средства многих.

Быстродействие - основной фактор целесообразности разработки систем

для архитектуры клиент-сервер . Применение средств быстрой разработки

программ (Rapid Application Development - RAD), таких, как Delphi компании

Borland, PowerBuilder фирмы PowerSoft и Visual Basic корпорации Microsoft,

позволяет разработчикам "штамповать" прикладные системы для архитектуры

клиент-сервер в рекордно короткие сроки. Технология серверов баз данных

также становится проще в использовании и сочетается в одних системах со

средствами RAD. Таким образом, с помощью этой скоростной и практически

защищенной от "дурака" платформы разработки сокращается время, необходимое

для подготовки и передачи прикладной программы пользователю.

В заключение стоит отметить что архитектура клиент-сервер

предоставляет разработчикам ПО исключительную свободу выбора и согласования

различных типов компонентов для клиента, сервера и всех промежуточных

звеньев.

Наиболее простая (и рассматриваемая в контексте данной дипломной

работы) форма архитектуры клиент-сервер - это разделение вычислительной

нагрузки между двумя отдельными процессами: клиентом и сервером. Хотя и

клиент, и сервер могут находиться на одном и том же компьютере, большинство

систем этой архитектуры запускают клиентский процесс на одном компьютере, а

процесс-сервер на другом, используя для обмена информацией сетевые связи. В

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12