Лекция Базы данных в информационных системах Краткая




Скачать 406.7 Kb.
НазваниеЛекция Базы данных в информационных системах Краткая
страница1/3
Дата19.01.2013
Размер406.7 Kb.
ТипЛекция
  1   2   3

Лекция 2. Базы данных в информационных системах



Краткая аннотация. Определяется место и роль баз данных и систем управления базами данных в информационных системах. Приводятся классификации информационных систем по различным признакам. Рассматриваются архитектуры информационных систем. Подробно выделяются особенности клиент-серверной архитектуры. Приведен краткий обзор современных настольных и серверных систем управления базами данных.


Список ключевых терминов. Классификация информационных систем. Масштаб использования. Сфера применения. Архитектура. Функциональные компоненты. Архитектура файл-сервер. Архитектура клиент-сервер. Двухуровневые и трехуровневые модели архитектуры клиент-сервер. Пассивный и активный сервер базы данных.


Цель лекции. Определить место и роль баз данных и систем управления базами данных в информационных системах. Провести классификацию информационных систем по различным признакам. Рассмотреть архитектуры информационных систем, отметить достоинства и недостатки клиент-серверной архитектуры. Познакомить студентов с различными вариантами архитектуры клиент-сервер, выделить особенности архитектуры, влияющие на организацию и функционирование баз данных в клиент-серверных приложениях. Представить краткий обзор современных систем управления базами данных.


2.1 Классификация информационных систем


Информационные системы могут классифицироваться по различным признакам. Чаще всего классификация информационных систем производится по масштабу использования, сфере применения, способу организации (архитектуре), по распределенности, по однородности и др. Сводная классификация информационных систем по различным критериям приведена на рисунке 2.1. Знание классификаций позволит определить предварительные характеристики информационной системы применительно к особенностям предметной области, решаемым задачам и аппаратно-программному окружению.

Классификация информационных систем по масштабу использования. По масштабу использования информационные системы подразделяются на следующие виды:

  • одиночные информационные системы;

  • групповые информационные системы;

  • корпоративные информационные системы.

Одиночные информационные системы реализуются, как правило, на автономном персональном компьютере, компьютерная сеть не используется. Такая система может содержать несколько простых приложений, связанных общим информационным фондом, и рассчитана на работу одного пользователя или группы пользователей, разделяющих по времени одно рабочее место. Подобные приложения создаются с помощью настольных или локальных систем управления базами данных. Среди локальных СУБД наиболее известными являются Clarion, Clipper, FoxPro, Paradox, dBase и Microsoft Access.

Групповые информационные системы ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы и чаще всего строятся на базе локальной вычислительной сети. При разработке таких приложений используются серверы баз данных, называемые также SQL-серверами, для рабочих групп. Существует довольно большое количество SQL-серверов, как коммерческих, так и свободно распространяемых. Среди них наиболее известны такие серверы баз данных, как Oracle, DB2, Microsoft SQL Server, InterBase, Sybase, Informix, MySQL.




Рисунок 2.1 – Сводная классификация информационных систем


Корпоративные информационные системы являются развитием систем для рабочих групп, они ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. В основном они имеют иерархическую структуру из нескольких уровней. Для таких систем характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура. При разработке таких систем могут использоваться те же серверы баз данных, что и при разработке групповых информационных систем. Однако в крупных информационных системах наибольшее распространение получили серверы Oracle, DB2 и Microsoft SQL Server.

Для групповых и корпоративных систем существенно повышаются требования к надежности функционирования и сохранности данных. Эти свойства обеспечиваются поддержкой целостности данных, ссылок и транзакций в серверах баз данных.

Классификация информационных систем по сфере применения. По сфере применения информационные системы обычно подразделяются на четыре группы:

  • информационные системы оперативной обработки транзакций (OLTP);

  • информационные системы оперативной аналитической обработки данных (OLAP);

  • информационно-справочные системы;

  • офисные информационные системы.

Системы обработки транзакций, в свою очередь, по оперативности обработки данных, разделяются на пакетные информационные системы и оперативные информационные системы. В пакетных информационных системах данные об операциях накапливаются в течение некоторого периода времени и периодически обрабатываются. В оперативных информационных системах операция выполняется немедленно. В информационных системах организационного управления преобладает режим оперативной обработки транзакций (OLTP – On-Line Transaction Processing) для отражения актуального состояния предметной области и любой момент времени, а пакетная обработка занимает весьма ограниченную часть.

Типичными примерами OLTP-приложений являются системы производственные системы, складского учета, системы заказов билетов, банковские системы, выполняющие операции по переводу денег, и т.п. Основная функция подобных систем заключается в выполнении большого количества коротких транзакций. Сами транзакции выглядят относительно просто, например, "снять сумму денег со счета А, добавить эту сумму на счет В".

Для OLTP-систем, в общем случае, характерно следующее:

  • большое количество несложных транзакций, как правило, связанных с добавлением и модификацией данных;

  • к системе может быть подключено большое количество одновременно работающих пользователей (в крупных системах до несколько тысяч), поэтому транзакции должны выполняться одновременно;

  • при возникновении ошибки, транзакция должна целиком откатиться и вернуть систему к состоянию, которое было до начала транзакции – не должно быть, например, ситуации, когда деньги сняты со счета А, но не поступили на счет В.

Практически все запросы к базе данных в OLTP-приложениях состоят из команд вставки, обновления, удаления. Запросы на выборку в основном предназначены для предоставления пользователям возможности выбора из различных справочников. Большая часть запросов, как правило, известна заранее еще на этапе проектирования системы. Таким образом, критическим для OLTP-приложений является скорость и надежность выполнения коротких операций обновления данных.

Другим типом информационных систем являются системы оперативной аналитической обработки данных (OLAP – On-Line Analitical Processing). Это обобщенный термин, характеризующий принципы построения систем поддержки принятия решений (Decision Support System – DSS), хранилищ данных (Data Warehouse), систем интеллектуального анализа данных (Data Mining). Такие системы предназначены для нахождения зависимостей между данными. Например, можно попытаться определить, как связан объем продаж товаров с характеристиками потенциальных покупателей, для проведения анализа "что если…". OLAP-приложения оперируют с большими массивами данных, уже накопленными в OLTP-приложениях, взятыми их электронных таблиц или из других источников данных. Такие системы характеризуются следующими признаками:

  • добавление в систему новых данных происходит относительно редко крупными блоками (например, раз в квартал загружаются данные по итогам квартальных продаж из OLTP-приложения);

  • данные, добавленные в систему, удаляются редко или не удаляются никогда;

  • перед загрузкой данные проходят различные процедуры "очистки", связанные с тем, что в одну систему могут поступать данные из многих источников, имеющих различные форматы представления для одних и тех же понятий, данные могут быть некорректны, либо ошибочны;

  • запросы к системе являются нерегламентированными и, как правило, достаточно сложными, запросы могут формулироваться аналитиком в процессе работы в системе;

  • скорость выполнения запросов важна, но не критична.

Данные OLAP-приложений обычно представлены в виде одного или нескольких гиперкубов, измерения которого представляют собой справочные данные, а в ячейках самого гиперкуба хранятся собственно данные. Например, можно построить гиперкуб, измерениями которого являются: время (в кварталах, годах), тип товара и отделения компании, а в ячейках хранятся объемы продаж. Такой гиперкуб будет содержать данных о продажах различных типов товаров по кварталам и подразделениям. Основываясь на этих данных, можно отвечать на вопросы вроде "у какого подразделения самые лучшие объемы продаж в текущем году?", или "каковы тенденции продаж отделений Юго-Западного региона в текущем году по сравнению с предыдущим годом?".

OLAP-приложения являются составной частью управленческих информационных систем, предназначенных для выработки эффективных управленческих решений.

Обширный класс информационно-справочных систем основан на гипертекстовых документах и мультимедиа. Наибольшее развитие такие информационные системы получили в сети Интернет.

Класс офисных информационных систем нацелен на перевод бумажных документов в электронный вид, автоматизацию делопроизводства и управление документооборотом.

Следует отметить, что приводимая классификация по сфере применения в достаточной степени условна. Крупные информационные системы очень часто обладают признаками всех перечисленных выше классов. Кроме того, корпоративные информационные системы масштаба предприятия обычно состоят из ряда подсистем, относящихся к различным сферам применения.

Классификация информационных систем по способу организации (архитектуре). По способу организации информационные системы подразделяются на следующие классы:

  • информационные системы с централизованной архитектурой;

  • информационные системы с архитектурой клиент-сервер;

  • информационные системы с сервис-ориентированной архитектурой (SOA);

  • информационные системы с многоуровневой архитектурой.

В любой информационной системе можно выделить функциональные компоненты, которые помогают понять ограничения различных архитектур информационных систем. На верхнем уровне абстрагирования можно выделить компоненты, представленные в таблице 2.1.

Презентационная логика 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 промежуточных 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, – это часть кода приложения, которая определяет собственно алгоритмы решения конкретных его задач. Обычно этот код записывается с использованием различных языков программирования, таких как C, С++, Visual Basic и др.


Таблица 2.1 – Функциональные компоненты информационных систем

п/п

Обозначение

Наименование

Характеристики

1

PS

Presentation Services (средства представления)

Обеспечиваются устройствами, принимающими ввод от пользователя и отображающими то, что сообщает ему компонент логики представления PL, с использованием соответствующей программной поддержки

2

PL

Presentation Logic (логика представления)

Управляет взаимодействием между пользователем и ЭВМ. Обрабатывает действия пользователя при выборе команды в меню, нажатии кнопки или выборе элемента из списка

3

BL

Business or Application Logic (логика приложений)

Набор правил для принятия решений, вычислений и операций, которые должно выполнить приложение

4

DL

Data Logic (логика обработки данных)

Операции с базой данных (например, SQL-операторы), которые нужно выполнить для реализации прикладной логики

5

DS

Data Services (операции с базой данных)

Действия СУБД, вызываемые для выполнения логики управления данными, такие как, манипулирование данными, определение данных, фиксация или откат транзакций и т. п.

6

FS

File Services (файловые операции)

Дисковые операции чтения и записи данных для СУБД и других компонентов. Обычно являются функциями операционной системы (ОС)


Логика обработки данных – это часть кода приложения, которая непосредственно связана с обработкой данных внутри него. Данными управляет собственно СУБД, а для обеспечения доступа к ним используется язык манипулирования данными. Для реляционных СУБД – это язык SQL.

Логика управления информационными ресурсами или управления базой данных реализуются собственно СУБД, которая обеспечивает хранение и управление данными в базах данных. В идеале функции СУБД должны быть скрыты от бизнес-логики приложения, однако при рассмотрении архитектуры приложения мы выделим их в отдельную его часть.

В централизованной архитектуре (Host-Based Processing) указанные части приложения располагаются в единой среде и комбинируются внутри одной исполняемой программы. На основе централизованной архитектуры могут создаваться только одиночные информационные системы, устанавливаемые и функционирующие локально на персональных компьютерах конечных пользователей.

Для такого способа организации не требуется поддержки сети и все сводится к автономной работе. Работа построена следующим образом:

  • База данных в виде набора файлов находится на жестком диске компьютера;

  • На том же компьютере установлены СУБД и приложение для работы с БД;

  • Пользователь запускает приложение. Используя предоставляемый приложением пользовательский интерфейс, он инициирует обращение к БД на выборку и/или обновление информации;

  • Все обращения к БД идут через СУБД, которая инкапсулирует внутри себя все сведения о физической структуре БД;

  • СУБД инициирует обращения к данным, обеспечивая выполнение запросов пользователя (осуществляя необходимые операции над данными);

  • Результат СУБД возвращает в приложение;

  • Приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов.

Подобная архитектура использовалась в первых версиях СУБД DB2, Oracle, Ingres [34, 38].

Многопользовательская технология работы обеспечивалась либо режимом мультипрограммирования, при котором одновременно могли работать процессор и внешние устройства – например, пока в прикладной программе одного пользователя шло считывание данных из внешней памяти, программа другого пользователя обрабатывалась процессором, либо режимом разделения времени, при котором пользователям по очереди выделялись кванты времени на выполнении их программ. Такая технология была распространена в период «господства» больших ЭВМ (IBM-370, ЕС-1045, ЕС-1060). Основным недостатком этой модели является резкое снижение производительности при увеличении числа пользователей.

В децентрализованной архитектуре указанные части приложения могут быть по-разному распределены между серверным и клиентским процессами. На основе децентрализованной архитектуры создаются групповые и корпоративные информационные системы.

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.

В зависимости от характера распределений задач можно выделить следующие модели архитектуры клиент-сервер:

  • распределенное представление (Distribution Presentation);

  • удаленное представление (Remote Presentation);

  • распределенная бизнес-логика (Remote Business Logic);

  • удаленное управление данными (Remote Data Management);

  • распределенное управление данными (Distributed DataManagement).

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.

Классификация информационных систем по распределнности. По распределенности различают локальные, предназначенные для работы на автономном компьютере и распределенные информационные системы (РИС), состоящие из нескольких подсистем (информационных узлов), располагающих программно-аппаратными средствами реализации информационных технологий и множества средств, обеспечивающих соединение и взаимодействие этих подсистем.

Классификация информационных систем по однородности. По однородности ИС можно разделить на гомогенные (homogencous) и гетерогенные (heterogencous). Гетерогеность и гомогенность можно рассматривать в нескольких аспектах, касающихся использования языков программирования, операционных систем, представления данных, взаимодействия частей системы и др.

  1   2   3

Похожие:

Лекция Базы данных в информационных системах Краткая iconПонятия о базах данных и системах управления ими. Классификация баз данных. Основные средства обработки данных базы данных являются одним из основных
Базы данных являются одним из основных компонентов современных информационных систем
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая iconОбразовательная программа "Обеспечение безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных" разработана в соответствии с правовыми и нормативными документами,
Методика определения актуальных угроз безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных,...
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая icon«О порядке организации и проведения работ по обеспечению безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных администрации муниципального образования»
«Об утверждении перечня сведений конфиденциального характера», «Положения о методах и способах защиты информации в информационных...
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая icon«Базы данных и знаний»
Целью данного курса является приобретение базовых теоретических знаний и формирование практических навыков в области функционирования,...
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая iconВопросы к экзамену по курсу "Сетевые базы данных"
Понятия: база данных, система управления базами данных, банк данных, словарь данных, администратор базы данных
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая iconВ соответствии с пунктом 3 Положения об обеспечении безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных
Положения об обеспечении безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных, утвержденного...
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая iconМетодические рекомендации по обеспечению с помощью криптосредств безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных с использованием средств автоматизации 1Основные термины и их определения 4
Работы по обеспечению с помощью криптосредств безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных...
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая iconПрограмма обсуждена на заседании кафедры математических основ управления 14 апреля 2010 г. Заведующий кафедрой С. А. Гуз Введение в понятия информационных систем (ИС). Основные понятия из курса «Введение в базы данных»
Информация, данные, знания. Аспекты работы с данными. Понятие об информационных технологиях. Особенности информационных систем. Задачи,...
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая iconИнформационные системы, использующие базы данных: оборудование, программное обеспечение, данные, люди
Информационная система это нечто большее, чем просто данные или данные в сочетании с программным обеспечением базы данных. Полная...
Лекция Базы данных в информационных системах Краткая icon"Об утверждении Положения об обеспечении безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных"
В соответствии со статьей 19 Федерального закона "О персональных данных" Правительство Российской Федерации постановляет
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница