Arhitektura sistema baza podatakapoincare.matf.bg.ac.rs › ~nenad › rbp › 3.Arhitektura.pdfSistem za upravljanje bazom podataka Koraci u pristupu bazi Funkcije SUBP-a Upravljanje

Arhitektura sistema bazapodataka

Nenad MitićMatematički fakultet

[email protected]

Arhitekturasistema bazapodatakaDefinicija

ANSI/SPARC arhitektura

Primer arhitekture na 3nivoa

Detaljna šema sistemskearhitekture

Spoljaňji nivo

Jezik podataka

Pojedinačni korisnik

Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo

Baza podataka i unutrašnjiizgled

Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA

Sistem zaupravljanje bazompodatakaKoraci u pristupu bazi

Funkcije SUBP-a

Upravljanje prenosompodataka

Klijent-server arhitektura

Utility programi

Distribuirana obrada

2.2

Definicija

Arhitektura sistema baza podataka jeapstraktni opis njegovih komponenti injihovih interakcija





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.3


• Spoljašnji nivo (eksterni nivo,individualni korisnički izgled)

• Konceptualni nivo (zajednicki logičkiizgled)

• Unutrašnji nivo (interni nivo, fizičkiizgled)

ANSI - American National StandardsInstituteANSI/SPARC - ANSI/System Planning andRequirements Committee





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.4






Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.5

Primer arhitekture na 3 nivoa

• Unutrašnji nivoSTORED_EMP length = 18

PREFIX TYPE = BYTE(6), OFFSET = 0, INDEX = EMPXEMP# TYPE = BYTE(6), OFFSET=0,DEPT# TYPE = BYTE(4), OFFSET = 12PAY TYPE = FULLWORD, OFFSET = 16

• Konceptualni nivoEMPLOYEE

EMPLOYEE_NUMBER CHARACTER(6)DEPARTMENT_NUMBER CHARACTER(4)SALARY NUMERIC(5)

• Spoljašnji nivo• ( PL /I )

DCL 1 EMP2 EMP# CHAR(6)2 SAL FIXED BIN(31)

• (COBOL)01 EMPC

02 EMPNO PIC X(4)02 DEPTNO PIC X(4)





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.6

Detaljna šema sistemske arhitekture





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.7

Spoljaňji nivo

Svaki korisnik za izražavanje zahteva imana raspolaganju matični (eng. host) jezik ukoji se ugradjuje jezik podataka (eng. datasublanguage, DSL)• matični jezici: Java, C, PL/I, COBOL, ...• DSL: SQL, DB2, QUEL, DL/I, ...





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.8

Povezanost matičnog jezika i jezikapodataka

• Ako matični jezik ne može jasno da seodvoji od jezika podataka tada se zanjih kaze da su čvrsto vezani

• Ako mogu jasno i lako da se razdvojetada se za njih kaze da su labavovezani





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.9

Jezik podataka

Jezik podataka je kombinacija najmanjedva podjezika

1 Jezika za definiciju podataka (eng.Data Definition Language, DDL) koji sekoristi za definisanje ili deklarisanjeobjekata u bazi

2 Jezika za rad sa podacima (eng. DataManipulation Language, DML) koji sekoristi pri radu i obradi objekata iz baze

3 DCL ?!





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.10


1 Pojedinačnog korisnika interesujesamo jedan deo ukupne baze(spoljašnji izgled)

2 Korisnik vidi spoljašnje slogove (neodgovaraju nuzno sačuvanimslogovima)

3 Spoljašnja shema sadrzi definicijesvakog od različitih tipova slogova uspoljasnjem izgledu





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.11

Konceptualni nivo

• Predstavlja informacioni kontekstcelokupne baze podataka

• Podaci su nezavisni od jezika ihardvera

• Konceptualni izgled je definisankonceptualnom shemom

• Konceptualna shema uključujedefinicije svakog od tipovakonceptualnih slogova

• Zapisuje se pomocu konceptualnogDDL-a





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.12

Unutrašnji nivo

Reprezentacija baze podataka na niskomnivou• Sastoji se od pojava različitih tipova

unutrašnjih slogova (ANSI/SPARCtermin za sačuvani slog)

• Njihove karakteristike su definisaneunutrašnjom shemom i zapisanepomocu unutrašnjeg DDL-a

Jos uvek je iznad fizičkog nivoa (ne radi saadresama, blokovima podataka ilistranicama u memoriji)





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.13

Baza podataka i unutrašnji izgled

Termini• sačuvana baza podataka = unutrašnji

izgled• definicija sačuvanih struktura =

unutrašnja shemaNeki (aplikativni) programi mogu da radenad unutrasnjim izgledom baze• ne preporucuje se zbog sigurnosti i

integriteta• ovaj nacin obično koriste utility

programi





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.14

Preslikavanje nivoa

• Preslikavanje je opis povezanosti dvanivoa

• Jedno konceptualno/unutrašnjepreslikavanje

• kako su konceptualni slogovi i poljapredstavljeni na unutrašnjem nivou

• ključno za nezavisnost podataka odpromene fizičke strukture

• Vise spoljašnje/konceptualnihpreslikavanja





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.15

Spoljašnje/spoljašnje preslikavanje

• U nekim sistemima je mogućedefinisati jedan spoljašnji pogled prekoostalih (spoljašnje/spoljašnjepreslikavanje)

• Čest slučaj u relacionim sistemima





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.16

Promene strukture

• Konceptualno/unutrašnje preslikavanjeje ključno za nezavisnost podataka odpromene fizičke strukture

• Spoljašnje/konceptualno preslikavanjeje ključno za nezavisnost podataka odpromene logičke strukture





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.17

Poslovi DBA

• Definisanje konceptualne sheme(logičko projektovanje baze)

• Definisanje unutrašnje sheme (fizičkoprojektovanje baze)

• Komunikacija sa korisnicima• da li su im obezbedjeni svi željeni podaci• konsultacija pri projektovanju aplikacija• pomoć pri rešavanju problema, ...





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.18

Sistem za upravljanje bazom podataka

(iz uvodnog dela)• SUBP (eng. Database management

system, DBMS)• nivo softvera koji se nalazi izmedju

korisnika i fizičkih podataka u bazi• štiti korisnike baze od detalja na

hardverskom nivou• upravlja svim zahtevima za direktan

pristup bazi





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.19

Koraci u pristupu bazi

• Korisnik ispostavlja zahtev (npr. SQLupit)

• SUBP prihvata zahtev i analizira ga• Da bi odredio potrebne operacije SUBP

proverava spoljašnju shemu korisnika,odgovarajuće spoljašnje/konceptualnopreslikavanje, konceptualnu shemu,konceptualno/unutrašnje preslikavanje idefinicije memorijskih struktura

• SUBP izvrsava potrebne operacije (tj.zahtev korisnika) nad bazom





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.20

Funkcije SUBP-a

• Definisanje podataka (preko DDLprocesora)

• Obrada podataka (preko DMLprocesora)

• planska (zahtev poznat unapred)• neplanska (zahtev nepoznat unapred,

ad-hoc zahtev)

• Optimizacija izvršavanja upita• Obezbedenje zaštite i integriteta

podataka





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.21

Funkcije SUBP-a (nastavak)

• Obezbedjivanje konkurentnog pristupapodacima i oporavka

• Formiranje rečnika podataka(repozitorijuma podataka, kataloga)

• Sadrži informacije o definiciji SVIHobjekata (shema, preslikavanja,ograničenja, zaštite, ...)

• rečnik sadrži metapodatke (podatke opodacima)

• Obezbedjivanje što efikasnijeg rada• SUBP takodje predstavlja korisnički

interfejs ka sistemu baza podataka





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.22

Upravljanje prenosom podataka

• Zahtevi korisnika se prenose od mestanastanka do SUBP-a prekokomunikacionih poruka; rezultati setakodje vraćaju istim putem

• Prenosom poruka upravlja deo softverakoji se naziva komunikacioni upravljačpodataka (eng. data communicationmanager, DC manager)

• DC manager nije deo SUBP-a; radezajedno formirajući DB/DC sistem





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.23


• Sistem baza podataka moze da seposmatra kao da ima dve komponente

• server (u suštini SUBP)• klijent (ispostavlja zahteve serveru)

• Klijent-server arhitektura je omogućenai u distribuiranoj obradi





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.24






Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.25

Utility programi

• Koriste se za različite administratorskeposlove

• spoljašnji - aplikacije specijalne namene• unutrašnji - deo servera

• Primeri• LOAD/UNLOAD/RELOAD• REORG• programi za statistiku, analizu, ...





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.26


• Isti posao se (delom) izvršava narazličitim računarima koji su spojeni umrežu

• Skoro da se upotrebljava kao sinonimza klijent/server

• Podaci iz jedne baze mogu da budusmešteni na dva ili više servera

• Klijent moze da pristupi do više servera





Spoljaňji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.27


Arhitektura sistema baza podatakaDefinicijaANSI/SPARC arhitekturaPrimer arhitekture na 3 nivoaDetaljna šema sistemske arhitektureSpoljanji nivoPromene strukturePoslovi DBA

Sistem za upravljanje bazom podatakaKoraci u pristupu baziFunkcije SUBP-aUpravljanje prenosom podatakaKlijent-server arhitekturaUtility programiDistribuirana obrada

Documents

Arhitektura sistema baza podatakapoincare.matf.bg.ac.rs › ~nenad › rbp › 3.Arhitektura.pdfSistem za upravljanje bazom podataka Koraci u pristupu bazi Funkcije SUBP-a Upravljanje