Conceptul de BD - Arhitectura unei BD

Agenda

Conceptul de BD

Arhitectura unei BD

3. SGBD - instrument de implementare a SI pe calculator

Schema conceptuala - modelul entitate-relatie

Modelul global standardizat ANSI / SPARC

SGBD - ansamblul de independente a modelului logic global fata de celelalte modele

Arhitectura structurala ANSI / SPARC

Arhitectura CODASYL

Arhitecturi ale sistemelor relationale

CONCEPTUL DE BD; NOTIUNI PRELIMINARE

• Intreprindere/Organizatie - univers real (firma, minister, universitate, etc.) Functii: productie, servicii, educationale, manageriale, financiare, etc.
• Model (economic, matematic, informatic) - utilitar, instrument, descrierea abstracta a intreprinderii
• Model de date - concept care descrie structurile de date si operatiile cu ele: logic, fizic, conceptual, extern, ierarhic, retea, relational, obiectual, obiectual-relational.
• Schema de date - aplicarea modelului de date pe o intreprindere.

Schema - descrierea structurii datelor intr-un limbaj

• BD - Ansamblul datelor asociate schemei

ARHITECTURA UNEI BAZE DE DATE

Arhitectura [DEX98] Felul in care este construit sau alcatuit ceva. → Arhitectura BD - cadru (framework) - Wikipedia (www.wikipedia.org) pentru descrierea BD.

Arhitectura ANSI/X3/SPARC - Study Group on Data Base Management Systems: Interim Report, FDT (Buletinul ACM SIGMOND) 7, 2, (1975) - raportul interimar - arhitectura multinivel.

D.C. Tsichritzis si A. Klug (editori) "The ANSI/X3/Sparc DBMS Framework: Report of the Study Grup on Database Mamanagement Systems", Informations Systems, 3 (1978) - raportul final.

ANSI (American National Standard Institute) Committee on Computers and Information Processing (X3 - dupa 25 de ani NCITS - Natioanl Committee for on Information Technology Standards - INCITS InterNational CITS) - 1972 ANSI/X3/SPARC Study Group on Data Base Management Systems - domenii standardizabile din BD si recomandare de standardizare: interferentele sunt standardizabile → 42 de tipuri de interferente.

ANSI SPARC - 2 puncte de vedere - SGBD:

SGBD - instrument de implementare a SI pe calculator

SGBD - ansamblul de independente a modelului logic global fata de celelalte modele.

3. SGBD - INSTRUMENT DE IMPLEMENTARE A SI PE CALCULATOR

SI - sistem de comunicare

SI - 3 componente:

baza de cunostinte

schema conceptuala

interactiunea

Baza de cunostinte (BK): informatii si legaturi dintre ele. Datele legate de intreprindere (univers real) - reguli de integritate - reguli de gestiune a intreprinderii:

SOLD_NOU = SULD_VECHI + INTRARI - IESIRI

Construire prin analiza (euristica) - lipsa mecanismului formalizat de construire a BK:

mai multe BK pe un univers real

nu se poate demonstra corectitudinea

Schema conceptuala (SC):

• abstractizarea intreprinderii
• furnizeaza structura BK
• nu este legata direct de UR ci de BK
• optimizata si confruntare

Relatii intre UR - BK - SC

Abstractizare - aplica un model de date pe BK.

Interactiunea cu SI se realizeaza prin comenzi de forma: INSERT, GET, MODIFY, DEL.

Schema SI:

4. SCHEMA CONCEPTUALA - MODELUL E-R

SC - se descrie cu concepte independent de calculator: modelul Entitate - Relatie (E-R), Obiect-Legatura-Entitate (OLE) - implementate pe calculator → schema functionala ANSI/SPARC.

Implementarea schemei conceptuale pe calculator:

Calculatorul structureaza K, executa regulile conceptuale si trateaza relatiile din BK - nivel fizic.

Nivelul fizic - SGF (Sistem de Gestiune a Fisierelor). Entitati    logice - entitati fizice. Nivelului conceptual → nivelul de implementare. Schema interna: mediul de implementare a SC pe suportul fizic, reprezentarea SC pe suportulfizic:

Relatia cu exteriorul

Utilizatori - interactiune eterogena (editoare, limbaje procedurale/ neprocedurale) → imagine proprie a BD → schema externa a BD (subschema BD).

5. MODEL GLOBAL STANDARDIZAT ANSI/SPARC

SC - rol dublu:

• descrierea semanticii lumii reale
• interfata comuna intre modelele logice

SGBD - ANSAMBLUL DE INDEPENDENTE A MODELULUI LOGIC GLOBAL FATA DE CELELALTE MODELE

Independenta - concept fundamental in BD.

Independentele → arhitecturi BD pe trei nivele astfel:

nivelul intern

nivelul conceptual

nivelul extern

Nivelul intern = colectie de fisiere, continand datele din cadrul bazei de date + structuri auxiliare de date + un set de programe.

Independenta: Schema interna - de caile de acces

Nivelul conceptual descrierea unitatilor logice cu care se lucreaza si a legaturilor dintre acestea : datele - prin semantica, continutul si relatiilor cu alte date → primul nivel de abstractizare a lumii reale. Administratorul bazei de date - schema conceptuala BD. Schema entitate-relatie (E-R) [Gardarin86] sau obiect-entitate-relatie (OLE) [Miranda&Busta86].

Se specifica:

ce elemente fac parte din BD - entitatile sau unitatile logice si legaturile (relatiile) dintre ele;

ce nu poate face parte din BD, ← pe baza unor constrangeri explicite asupra datelor.

Constrangerile - proprietati ale datelor - restrictii privind valorile pe care le pot lua & restrictii privind legaturile dintre diferite entitati - integritatea bazei de date.

Independenta fizica: schema - logica globala - implementare.

Independent aplicatiilor - schema conceptuala

Nivelul extern - poate contine unitati logice care nu apar la nivel conceptual si nu au corespondent direct in baza de date fizica, obtinute, de exemplu, prin calcule → derivat din nivelul conceptual - ceea ce vede utilizatorul din baza de date. Model extern - propriu utilizatorilor, in functie de cerintele informationale.

→ Unitati logice virtuale, imagini sau vederi -    baza de date virtuala.

Obtinerea vederilor:

prin modificarea unor unitati logice reale;

prin combinarea a doua sau mai multe unitati logice reale.

Functii ale imaginilor in cadrul BD:

securitatea bazei de date;

definirea modului de acces la date;

ofera utilizatorului o viziune simplificata si personalizata

Operatie asupra unei vederi, care modifica datele din cadrul acesteia →nivelul unitatilor logice → baza de date fizica.

Independenta logica externa: descriere a datelor de la nivelul modelului extern - modificarile din structura globala a bazei de date → schema externa sau subschema.

Interfata dintre utilizator si BD se poate realiza prin:

• mecanism de apel (cuvant cheie + de parametrii) din programe scrise intr-un limbaj traditional (C, VB, COBOL, etc) - numit limbaj gazda;
• comenzi speciale utilizate autonom (specifice SGBD-urilor, VFP, ACCESS, SQL), in cazul SGBD-urilor autonome.

Obs. Al patrulea nivel de abstractizare, intermediar, situat intre cel fizic si conceptual [Saleh94, Date2003].

Ansamblul independentelor:

Independenta fata de caile de acces.

7. ARHITECTURA STRUCTURALA ANSI / SPARC

Arhitectura structurala:

• Rolul dictionarului de date - meta baza de date (scheme, relatii)
• 2 zone (descriere, manipulare)
• Rolul administratorilor

Interfetele - legaturi corespunzatoare:

1.LDD, fs (format sursa), - procesorul schemei conceptual

LD datelor conceptuale, fo, - format obiect → DD

LD datelor conceptuale, fe - consultarea schemei conceptuale

LD date externe, fs - mai multe (schema externa)

LD date externe, fo (procesorul schemei externe - compileaza schema externa si regulile de corespondenta externa - schema compilata si reguli din DD)

LD interne (schema interna), fs, - procesorul schemei interne - idem cu 4.

Idem cu 5 pentru date interne, fo, (procesorul schemei interne)

LM date externe - fs

LM date externe, fo (procesor extern/conceptual date externe/conceptuale)

LM a datelor conceptuale, fo,

LM datelor interne, fo, (procesor conceptual - intern)

L stocare, fo - interfata cu sistemul de stocare a datelor (procesor intern/stocare)

Interfata cu memoria auxiliara

ARHITECTURA CODASYL

10. ARHITECTURI ALE SISTEMELOR RELATIONALE

• Sistemul relational - tabele
• Sistemul SQL/DS (System R) [Astrahan1976] IBM

System R is a database system built as a research project at IBM San Jose Research (now IBM Almaden Research Center) in the 1970s. System R was a seminal project: it was the first implementation of the SQL database query language, which has since become the standard relational query language. It was also the first system to demonstrate that a relational database management system could provide good transaction processing performance. Design decisions in System R, as well as some fundamental algorithm choices (such as the dynamic programming algorithm used in query optimization), influenced many later relational systems.[www.wikipedia.org] - tema.

• DSC (Data System Control) - sistemul de operare a BD (Relatia cu CICS, Acces multiplu, pornire/oprire);
• RDS (Relational Data System) - traduce cererile in module de acces la tabele;
• DBSS (Data Base Storage System) - acces pentru cererile generate de RDS, alocare spatiu, reluare in caz de defect, VSAM.

INGRES [Stonbraker1976]

Ingres (pronounced 'ingress') is a commercially supported, open-source relational database management system. Ingres was first created as a research project at the University of California, Berkeley starting in the early 1970s and ending in the early 1980s. The original code, like that from other projects at Berkeley, was available at minimal cost under a version of the BSD license. Since the mid-1980s, Ingres had spawned a number of commercial database applications, including Sybase, Microsoft SQL Server, NonStop SQL and a number of others. Postgres (Post Ingres), a project which started in the mid-1980s, later evolved into PostgreSQL. By any measure, Ingres is one of the most influential modern computer research projects.

Proces1 - interfata monitor - terminal, lansare, oprire, tiparire - interfata cu utilizatorul.

Proces 2- vederi, modificarea cererilor, controlul concurentei, controlul coerentei datelor.

Procesul 3- descompunerea cererilor multi-tabel, acces unitabel.

Proces 4- crearea/distrugerea tabelelor, acces in caz de pana - sistemul tranzactional.

Arhitectura INGRES

Tema - arhitectura Visual FoxPro si Acess.