Arhitectura unui sistem informatic cu baze de date

Arhitectura unui sistem informatic cu baze de date

Intr-o viziune simplificata un sistem informatic cu baze de date poate fi vazut ca un ansamblu de programe de aplicatie care, prin intermediul unui software specializat pentru gestiunea centralizata a bazei de date (un SGBD generalizat sau un alt produs software realizat pe masura) actioneaza asupra datelor stocate in baza de date (figura 7.6). In plus pot exista o serie de utilizatori on-line care lucreaza direct cu baza de date sau prin intermediul unor programe de aplicatii.

Programele de aplicatie utilizeaza de regula o serie de alte colectii de date specifice unor grupuri sau unor aplicatii particulare, care nu fac parte din baza de date. Totodata, din punct de vedere functional, aceste programe de aplicatie apartin unor subsisteme / componente functionale ale sistemului informatic. Aceste colectii de date specifice anumitor subsisteme / componente functionale in functie de complexitatea si natura problemelor tratate cat si de anumite restrictii specifice fiecarui caz in parte de proiectare a sistemului informatic (restrictii de configuratie si tipuri de echipamente din dotare, software disponibil pentru gestiunea bazelor de date si a datelor in general, existenta sau nu a unor aplicatii informatice care au deja anumite colectii de date proprii, restrictii de timp si costuri pentru realizarea proiectului etc.) pot fi concepute fie ca fisiere traditionale, fie chiar ca baze de date functionale care satisfac cerintele de date ale unui subsistem sau ca baze de date dedicate numai anumitor probleme.

Utilizatori Procese de

prelucrare

Date

Figura 7.6 Schema unui sistem informatic cu baze de date

Exista astfel trei tipuri de baze de date in cadrul unui sistem informatic:

Baza de date centrala;

Baza de date functionala;

Bazele de date dedicate.

Existenta unei baze de date centrale a sistemului informatic nu exclude in cazul sistemelor mari, existenta si a urmatoarelor componente:

baze de date functionale, specifice unor subsisteme functionale ale sistemului informatic), gestionate de regula de acelasi SGBD ca si baza de date centrala;

fisiere sau chiar baze de date dedicate numai anumitor aplicatii care pot fi gestionate fie cu ajutorul SGBD, fie cu ajutorul facilitatilor de gestionare a datelor oferite de sistemul de operare.

Aceasta varietate de posibilitati conduce la diferite variante de arhitectura a unui sistem informatic cu baza / baze de date, dintre care cel mai frecvent intalnit in practica si in literatura de specialitate este sistemul informatic cu:

o baza de date centrala;

programe de aplicatie.

Prin urmare in cadrul oricarui sistem informatic cu baze de date este necesara evidentierea unui subsistem cu functiuni bine determinate, numit subsistemul de administrare a bazei de date (SABD).

1. Subsistemul de administrare a bazei de date (SABD)

Principalele functiuni ale SABD sunt :

a)     Crearea si incarcarea initiala a bazei de date;

b)     Intretinerea bazei de date;

c)      Deservirea programelor de aplicatie si a utilizatorilor conversationali.

Toate aceste functiuni sunt programabile, ele putand fi realizate cu ajutorul unui SGBD in care o buna parte din functiunile enumerate sunt gata realizate de acesta sau asistate prin instrumentarul oferit: limbaj de descriere a datelor, module de acces, editare de rapoarte.

In functie de modurile de exploatare a sistemului bazei de date pot fi identificate urmatoarele categorii de utilizatori:

utilizatori off - line (care primesc rapoarte obtinute prin programele de  aplicatie exploatate de loturi);

utilizatori on - line, care la randul lor sunt:

utilizatori conversationali (care dialogheaza de la un terminal cu baza de date);

utilizatori tranzactionali (care opereaza de la un terminal tranzactii in baza de date).

2. Proiectarea bazei de date si a SABD

Proiectarea propriu - zisa a bazei de date se face in corelatie cu facilitatile si limitele SGBD-ului selectat.

"Nucleul" de date decupat din modelul conceptual pentru a fi retinut in baza de date se transpune in schema bazei de date, avand in vedere urmatoarele aspecte:

structurile de date si metodele de acces oferite de SGBD;

tipurile de echipamente avute la dispozitie;

cerintele de performanta a aplicatiilor care vor utiliza baza de date;

timpul maxim admisibil pentru restaurarea bazei de date in caz de incidente hard - soft;

Realizarea transpunerii model conceptual - schema bazei de date necesita o foarte buna cunoastere a SGBD-ului utilizat.

Cerintele de performanta luate in consideratie se refera in principal la:

tranzactiile operate asupra bazei de date: limitele timpului de raspuns dorit (minim, maxim), cerintele de regasire (secventa in care diferite grupuri de date sunt citite sau create), volumul tranzactiilor (minim, maxim, mediu);

numarul aplicatiilor care pot pretinde acces simultan la baza de date;

modurile de exploatare (on - line, remote - job - entry, batch);

prioritatea aplicatiilor (din punctul de vedere al importantei pentru utilizator).

La definitivarea schemei de baza se pot face o serie de optimizari al spatiului fizic de memorare ocupat, al timpilor de incarcare - intretinere a bazei de date si de regasire a datelor. Pentru aceasta vor fi avute in vedere:

caracteristicile SGBD-ului utilizat;

frecventa de utilizare a datelor in diferite aplicatii;

caile de acces cele mai utilizate;

volumul datelor previzibil pentru incarcarea initiala;

volumul si frecventa actualizarilor, etc.

Odata definitivata schema bazei de date se trece la proiectarea subsistemului de administrare a bazei de date (SABD) respectiv:

procedurile automate de creare si intretinere a bazei de date, cu utilizarea facilitatilor de manipulare a datelor oferite de SGBD conform functiilor SABD;

procedurile auxiliare de asigurare a integritatii (proceduri de jurnalizare, salvare, restaurare), securitatii (sistem de parole, protectie la accese neautorizate) si performantelor in exploatarea bazei de date (statistici de urmarire a performantelor, proceduri de reorganizare fizica a bazei de date);

procedurile manuale de creare si intretinere a bazei de date; sarcinile administratorului bazei de date pentru etapa de exploatare - intretinere ;

interfetele cu programele de aplicatie (subschemele bazei de date).

3. Functiuni generale ale unui SGBD

Functia esentiala a unui SGBD este deservirea programelor de aplicatie prin executarea operatiilor solicitate de acestea asupra datelor. Aceasta functie esentiala se realizeaza prin 3 functii generale:

functia de "descriere" - care permite administratorului bazei de date sa descrie datele, relatiile dintre ele, controalele care trebuiesc executate inainte de a se permite accesul la baza de date ;

functia "de manipulare " - care permite utilizatorului SGBD-ului (programelor de aplicatie) sa realizeze urmatoarele operatii asupra datelor stocate in baza de date:

cautare ;

extragere ;

adaugare ;

modificare ;

suprimare.

functia "de utilizare" - care permite comunicarea intre utilizatorii SGBD-ului si alte programe din interiorul sistemului de gestiune a bazei de date.

Cele trei functiuni (figura 7.7) se realizeaza practic in diferite moduri, in cadrul SGBD-urilor cunoscute la ora actuala.

Figura 7.7 Functiunile generale ale unui SGBD

Trasaturile esentiale sunt insa aceleasi, astfel incat modul de functionare a unui SGBD va fi conform figurii 7.8.

Figura 7.8 Schema de functionare a unui SGBD

In functionarea unui SGBD pot fi identificate 11 operatii de baza:

Un program de aplicatie A emite o cerere de citire a unei date sau a unui grup de date. Cererea este trimisa SGBD-ului.

SGBD-ul trateaza cererea consultand subschema corespunzatoare programului de aplicatie A. Este obtinuta descrierea datelor cerute.

SGBD-ul consulta schema (structura logica globala) si determina tipul logic de date de extras.

SGBD-ul examineaza descrierea fizica a bazei de date in raport cu cererea logica si determina inregistrarea fizica care trebuie citita.

Sistemul de gestiune al bazei de date lanseaza o comanda sistemului de operare pentru a cauta inregistrarea fizica care trebuie citita.

Sistemul de operare (prin intermediul metodelor sale de acces) cauta inregistrarea fizica.

Datele cerute sunt transferate in bufferele (zone memorie tampon) SGBD-ului.

SGBD-ul, prin compararea facuta intre schema si subschema programului de aplicatie A, extrage datele stocate in buffere, inregistrarea logica ceruta de programul de aplicatie A. Eventualele transformari de forma sunt efectuate de SGBD.

SGBD-ul transfera datele din buffere in zona de legatura a programului de aplicatie A.

SGBD-ul furnizeaza, de asemenea, informatii "de stare" programului de aplicatie, indicandu-i eventualele erori constatate pe parcursul procesului de extragere date.

Programul de aplicatie dispune acum in zona de legatura (interfata) de datele solicitate ca si de informatii de stare.

Comenzile de scriere in baza de date sunt tratate printr-un proces similar, toate operatiile de modificare sau adaugare fiind in general precedate de o operatie de citire. In anumite cazuri SGBD-ul trebuie sa manipuleze concomitent mai multe cereri de date de la mai multe programe de aplicatie, utilizand diferite subscheme.

In practica este destul de dificil de realizat independenta logica si fizica a datelor. Ea este strans legata de solutiile tehnice luate in considerare in realizarea SGBD-ului. Anumite SGBD-uri asigura pe langa gestionarea datelor, gestiunea transmisiei de date extrase si stocate in bufferele sistemului de gestiune. In acest caz se vorbeste de sisteme de gestiune a bazei de date si a comunicatiilor de date.