Architektura systemów baz
danych

Terminologia

Baza danych jest to zbiór danych
trwałych, które są wykorzystywane
przez system aplikacji danej
organizacji.

Baza danych, rozumiana jako zbiór
danych, wraz z aplikacją bazy danych
stanowią system bazy danych.

Aplikacja bazy danych

Aplikacja bazy danych jest to
program lub zespół programów, które
pomagają użytkownikowi pracować z
bazą danych.

Celem aplikacji jest:



odizolowanie samej bazy od użytkownika



zabezpiecza zbiór danych przed
przypadkowym bądź celowym
uszkodzeniem

Systemy baz danych

Można wyróżnić pięć zasadniczych
komponentów tworzących systemy z
bazą danych

:



sprzęt



oprogramowanie



dane



procedury



ludzie

Systemy baz danych

Sprzęt:



Zakres wymagań sprzętowych zależy od potrzeb
użytkownika, konkretnych rozwiązań czy
wreszcie wymagań samego DBMS

Oprogramowanie:



Składowymi oprogramowania są zarówno same
Systemy Zarządzania Bazą Danych jak i
aplikacje i programy użytkowe, systemy
operacyjne oraz oprogramowanie sieciowe

Systemy baz danych

Dane:



Pod pojęciem danych rozumieć należy
zarówno dane operacyjne, jak i meta-
dane, czyli „dane o danych”. Strukturę
danych określa schemat bazy danych

Procedury:



Procedury precyzują zasady
projektowania i użytkowania bazy
danych

Systemy baz danych

Ludzie:



administratorzy baz danych



projektanci baz danych



projektanci i programiści aplikacji
bazodanowych



użytkownicy końcowi.

Architektura systemów baz danych

Opis elementów stanowiących system
baz danych, sposób w jaki są one ze
sobą powiązane oraz logika tej
organizacji składają się na
architekturę systemu baz danych.

Architektura systemów baz danych
rozwijała się od tzw. architektury
jednowarstwowej, w kierunku
architektury wielowarstwowej.

Systemy baz danych - rozwój

Cztery ważne, z punktu widzenia
ewolucji systemów baz danych
zdarzenia:



pojawienie się sieci komputerowych



Internet



System WWW



Intranet

Architektura klient-serwer

Termin architektura typu klient-
serwer wywodzi się od sposobu
interakcji komponentów
softwarowych z systemem:



klient jest procesem który potrzebuje
pewnych zasobów



proces serwera tych zasobów dostarcza

Architektura klient-serwer

Na aplikację bazy danych można
spojrzeć jako na zestaw kilku warstw,
wykonujących ściśle określone
zadania

Warstwa jest pojęciem logicznym,
umożliwiającym zaprojektowanie
programu prostszego w budowie i
obsłudze

Architektura dwuwarstwowa

Dwie warstwy oprogramowania:



warstwa serwera –proces serwera



warstwa klienta - proces klienta

Lokalizacja obu procesów:



mogą one znajdować się na jednym
komputerze (baza lokalna)



zazwyczaj serwer umieszczany jest na
innym komputerze niż procesy klienta,
komunikując się poprzez LAN

Architektura dwuwarstwowa

Podział zadań w architekturze klient-

serwer:



na serwerze znajdują się dane oraz

oprogramowanie zapewniające dostęp do

danych, tzw. SZBD



po stronie serwera następuje również realizacja

zapytań, realizacja ograniczeń oraz

przetwarzanie danych



klient natomiast jest odpowiedzialny za

prezentację danych – po stronie klienta jest

umieszczony interfejs użytkownika.



klient realizuje logikę aplikacji oraz również jest

odpowiedzialny za przetwarzanie danych

Architektura dwuwarstwowa

Zalety:



bezpieczeństwo serwera



minimalizacja ruchu w sieci



możliwość przetwarzania danych
bezpośrednio na serwerze



odciążenie centralnego komputera od
obsługi interfejsu użytkownika



budowa sporych systemów bez użycia
wielkich komputerów

Architektura dwuwarstwowa

Wady:



utrudnienia związane z
administrowaniem:

konieczność administrowania wieloma
komputerami



utrudnione administrowanie aplikacjami



duże koszty eksploatacji PC-tów



niski poziomem bezpieczeństwa



brak kontroli nad działaniami
użytkowników

Architektura trójwarstwowa

Dzieli aplikację bazy danych na trzy,
współpracujące ze sobą części:



Warstwę dolną, realizującą dostęp do
bazy danych,



Warstwę środkową, zawierającą reguły
dziedziczenia danych,



Warstwę górną, stanowiącą interfejs
użytkownika

Warstwa pierwsza

Stacja kliencka

* Interfejs użytkownika

Warstwa druga

Serwer aplikacji

* Logika biznesowa, czyli funkcje
systemu
* Przetwarzanie danych

Warstwa trzecia

Serwer bazy danych

Baza

danych

* Zarządzanie danymi
* Baza danych

Architektura trójwarstwowa

Warstwa górna i dolna powinny mieć
charakter bezkontekstowy.

Warstwa środkowa powinna zawierać
reguły, według których przetwarzane
są dane.

Architektura trójwarstwowa

Warstwa dolna to prawie zawsze programy
wykonywane na serwerze, obsługujące
zlecenia warstwy środkowej

Warstwy górna i środkowa mogą być
scalone w jeden program bądź rozdzielone

Warstwa środkowa może być klientem lub
serwerem

Warstwa górna jest zawsze klientem

Architektura trójwarstwowa

Gdy w warstwie klienta lokowany jest
jedynie interfejs użytkownika, który
realizuje prezentację danych i
przekazywanie danych do warstwy
aplikacji mówi się o tzw. „chudym
(cienkim) kliencie” ze względu na
małą ilość funkcji, jaką w tej
technologii realizuje strona klienta.

Warstwa górna

(interfejs użytkownika)

Warstwa środkowa

(oprogramowanie bazy danych)

Dostęp do bazy danych

Baza danych

Użytkownik

Warstwa dolna

(serwer baz danych)

Klient

Serwer

Baza danych

sieć

sieć

Architektura trójwarstwowa

Cienki klient:



interfejs użytkownika jest stroną WWW, którą
obsługuje przeglądarka internetowa



Warstwa druga realizuje funkcje systemu oraz
przetwarzanie danych

kontaktuje się z warstwą klienta i serwerem lub

serwerami bazy danych poprzez sieć lokalną
LAN lub WAN



Warstwa trzecia jest odpowiedzialna za fizyczne
przetwarzanie i magazynowanie informacji i
najczęściej stanowią ją serwery baz danych

Architektura trójwarstwowa

Bardziej złożone interfejsy mogą
realizować zarówno interfejs
użytkownika jak i część logiki
aplikacji.

Oznacza to, że klient zawiera więcej
niż jedną warstwę, czyli jest klientem
wielowarstwowym. Mamy wtedy do
czynienia z tzw. „grubym klientem”

Architektura trójwarstwowa

Korzyści:



większość zalet architektury klient-
serwer



prostsze projektowanie



prostsza implementacja



możliwość powtórnego wykorzystania
komponentów po stronie serwera



łatwość rozprowadzania w sieci
(równomierne obciążenie i odporność na
awarie)

Architektura trójwarstwowa

Wady:



potrzebny silniejszy sprzęt na serwery
aplikacyjne



trudniejsze technologie



ograniczenia w funkcjonalności interfejsu
użytkownika dla cienkiego klienta



zwiększony ruch sieciowy