Arhitektura sistema baza podataka - poincare.matf.bg.ac.rspoincare.matf.bg.ac.rs/~nenad/rbp/2.Arhitektura.pdf · Arhitektura sistema baza podataka Deﬁnicija ANSI/SPARC arhitektura

Arhitektura sistema bazapodataka

Nenad MiticMatematicki fakultet

[email protected]

Arhitekturasistema bazapodatakaDefinicija

ANSI/SPARC arhitektura

Primer arhitekture na 3nivoa

Detaljna šema sistemskearhitekture

Spoljanji nivo

Jezik podataka

Pojedinacni 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





Spoljanji 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 korisnicki izgled)

• Konceptualni nivo (zajednicki logickiizgled)

• Unutrašnji nivo (interni nivo, fizickiizgled)

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





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.4






Spoljanji 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)





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.6

Detaljna šema sistemske arhitekture





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.7

Spoljanji nivo

Svaki korisnik za izražavanje zahteva imana raspolaganju maticni (eng. host) jezik ukoji se ugradjuje jezik podataka (eng. datasublanguage, DSL)

• maticni jezici: Java, C, PL/I, COBOL, ...• DSL: SQL, DB2, QUEL, DL/I, ...





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.8

Povezanost maticnog jezika i jezikapodataka

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

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





Spoljanji 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 ?!





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.10


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

2 Korisnik vidi spoljašnje slogove (neodgovaraju nuzno sacuvanimslogovima)

3 Spoljašnja shema sadrzi definicijesvakog od razlicitih tipova slogova uspoljasnjem izgledu





Spoljanji 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 ukljucujedefinicije svakog od tipovakonceptualnih slogova

• Zapisuje se pomocu konceptualnogDDL-a





Spoljanji 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 razlicitih tipovaunutrašnjih slogova (ANSI/SPARCtermin za sacuvani slog)

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

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





Spoljanji 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• sacuvana baza podataka = unutrašnji

izgled• definicija sacuvanih struktura =

unutrašnja shemaNeki (aplikativni) programi mogu da radenad unutrasnjim izgledom baze

• ne preporucuje se zbog sigurnosti iintegriteta

• ovaj nacin obicno koriste utilityprogrami





Spoljanji 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

• kljucno za nezavisnost podataka odpromene fizicke strukture

• Vise spoljašnje/konceptualnihpreslikavanja





Spoljanji 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 mogucedefinisati jedan spoljašnji pogled prekoostalih (spoljašnje/spoljašnjepreslikavanje)

• Cest slucaj u relacionim sistemima





Spoljanji 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 kljucno za nezavisnost podataka odpromene fizicke strukture

• Spoljašnje/konceptualno preslikavanjeje kljucno za nezavisnost podataka odpromene logicke strukture





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.17

Administrator baze podataka

(iz uvodnog dela)• Administrator baze podataka (eng.

database administrator, DBA)• profesionalac u IT• formira bazu i implementira kontrolne

strukture• odgovoran za implementaciju odluka DA• odgovoran za rad sistema, performanse,

...





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.18

Poslovi DBA

• Definisanje konceptualne sheme(logicko projektovanje baze)

• Definisanje unutrašnje sheme (fizickoprojektovanje baze)

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





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.19

Sistem za upravljanje bazom podataka

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

system, DBMS)• nivo softvera koji se nalazi izmedju

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

hardverskom nivou• upravlja svim zahtevima za direktan

pristup bazi





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.20

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,odgovarajuce spoljašnje/konceptualnopreslikavanje, konceptualnu shemu,konceptualno/unutrašnje preslikavanje idefinicije memorijskih struktura

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





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.21

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





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.22

Funkcije SUBP-a (nastavak)

• Obezbedjivanje konkurentnog pristupapodacima i oporavka

• Formiranje recnika podataka(repozitorijuma podataka, kataloga)

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

• recnik sadrži metapodatke (podatke opodacima)

• Obezbedjivanje što efikasnijeg rada• SUBP takodje predstavlja korisnicki

interfejs ka sistemu baza podataka





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.23

Upravljanje prenosom podataka

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

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

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





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.24


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

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

• Klijent-server arhitektura je omogucenai u distribuiranoj obradi





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.25






Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.26

Utility programi

• Koriste se za razlicite administratorskeposlove

• spoljašnji - aplikacije specijalne namene• unutrašnji - deo servera

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





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.27


• Isti posao se (delom) izvršava narazlicitim racunarima 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





Spoljanji nivo

Jezik podataka


Konceptualni nivo

Unutrašnji nivo


Preslikavanje nivoa

Promene strukture

Poslovi DBA


Funkcije SUBP-a



Utility programi


2.28


Documents

Arhitektura sistema baza podataka - poincare.matf.bg.ac.rspoincare.matf.bg.ac.rs/~nenad/rbp/2.Arhitektura.pdf · Arhitektura sistema baza podataka Deﬁnicija ANSI/SPARC arhitektura