2. Двухзвенные модели распределения функций субд

Двухзвенные модели соответствуют распределению функций СУБД между двумя узлами сети. Компьютер (узел сети), на котором обязательно [присутствует функция управления данными, назовем компьютером-сервером. Компьютер, близкий к пользователю и обязательно занимающийся вопросами представления информации, назовем компьютером-клиентом. Наиболее типичными вариантами (рис. 4.1) разделения функций между к: компьютером-сервером и компьютером-клиентом являются следующие:

распределенное представление;

удаленное представление;

распределенная функция;

удаленный доступ к данным;

распределенная БД.

Рисунок 3. Спектр моделей архитектуры «клиент-сервер»

Перечисленные способы распределения функций в системах с архитектурой клиент-сервер иллюстрируют различные варианты: от мощного сервера, когда практически вся работа производится на нем, до мощного клиента, когда большая часть функций выполняется на рабочей станции, а сервер обрабатывает поступающие к нему по сети SQL-вызовы.

В лесном хозяйстве локальные сети применяются в лесоустроительных предприятиях, лесничествах, организациях - лесозаготовителях

1. Реляционные СУБД

Реляционной базой данных называется база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованы в виде таблиц (отношений - relations), а все операции над данными сводятся к операциями над этими таблицами¹. Преимуществом реляционных моделей СУБД считается их открытость для пользователей. Пользователи сами могут формировать структуру баз данных, обращаться к базам данных с помощью выборок и запросов. Важными достоинствами реляционных моделей считаются их простота, понятность и удобство физической реализации на компьютерах.

Основные понятия реляционных СУБД близки по смыслу понятиям таблица, тип данных, столбец, строка и т.д. (см. табл. 2), но отличаются от них особенностями структуры и организации. Для иллюстрации основных составляющих баз данных в табл. приведено отношение (таблица) «Лесопользователи», которое может быть представлено как база данных, например, в среде MS Access.

Таблица 3. Сравнение элементов реляционной модели и элементов таблиц

Элемент реляционной модели	Элемент таблицы
База данных	Набор таблиц

Таблица 2. База данных «Размеры использования лесов по лесопользователям»

Наименование лесопользователя	Ежегодный размер Главного пользования	Ежегодный размер промежуточного пользования
ОАО «Айсберг»	15000	20000
ООО «Леспром»	40000	5000

Таблица 2. Элементы реляционной модели [БД]

Элемент реляционной модели	Форма представления	Пример
отношение	таблица	объемы лесопользования по лесозаготовителям
схема отношения	“шапка” таблицы	объемы лесопользования по лесозаготовителям (Лесопользователь, Ежегодный размер Главного пользования, Ежегодный размер промежуточного пользования)
Атрибут отношения	заголовок столбца таблицы	Лесопользователь
Кортеж отношения	строка таблицы	ОАО «Айсберг» 15000 20000
первичный ключ	один или несколько атрибутов	атрибут Лесопользователь для связи с таблицей Перечень кварталов лесничества
значение атрибута	значение поля в записи	одна характеристика единичного объекта
Домен	множество всех возможных значений определенного атрибута	Для атрибута Лесопользователь – названия всех лесозаготовителей, для атрибутов с размерами пользования – все возможные положительные целые числа
тип данных	тип значений элементов таблицы	Для атрибута Лесопользователь – символьные, для атрибутов с размерами пользования - числовые

Основными понятиями реляционных моделей данных являются сущность, отношение, домен

Сущность – объект любой природы, данные о котором хранятся в БД в форме отношений (например, сведения о лесопользовании в лесничестве за определенный период). Сущность может характеризовать объекты (лес, строение) и явления (пожары, загрязнения, рост древостоя). Каждая сущность обладает набором свойств, информация о которых может храниться в информационной системе. Данные о сущности хранятся в отношениях.

Отношение – двумерная таблица с данными, в которой все строки отличаются друг от друга.

Свойства реляционных отношений (таблиц):

В отношении нет одинаковых кортежей. Действительно, тело отношения есть множество кортежей и, как всякое множество, не может содержать неразличимые элементы (см. понятие множества в гл.1.). Таблицы в отличие от отношений могут содержать одинаковые строки.

Кортежи не упорядочены (сверху вниз). Действительно, несмотря на то, что мы изобразили отношение "Сотрудники" в виде таблицы, нельзя сказать, что сотрудник Иванов "предшествует" сотруднику Петрову. Причина та же - тело отношения есть множество, а множество не упорядочено. Это вторая причина, по которой нельзя отождествить отношения и таблицы - строки в таблицах упорядочены. Одно и то же отношение может быть изображено разными таблицами, в которых строки идут в различном порядке.

Атрибуты не упорядочены (слева направо). Т.к. каждый атрибут имеет уникальное имя в пределах отношения, то порядок атрибутов не имеет значения. Это свойство несколько отличает отношение от математического определения отношения (см. гл.1 - компоненты кортежей там упорядочены). Это также третья причина, по которой нельзя отождествить отношения и таблицы - столбцы в таблице упорядочены. Одно и то же отношение может быть изображено разными таблицами, в которых столбцы идут в различном порядке.

Все значения атрибутов атомарны. Это следует из того, что лежащие в их основе атрибуты имеют атомарные значения. Это четвертое отличие отношений от таблиц - в ячейки таблиц можно поместить что угодно - массивы, структуры, и даже другие таблицы.

В реляционных СУБД файл БД состоит из таблиц, отражающих типы объектов реального мира, каждая отдельная строка таблицы отражает конкретный объект. Строка является самостоятельной единицей хранения. Каждая строка является набором значений атрибутов, а каждый столбец таблицы - совокупность значений конкретного атрибута объекта.

Для взаимосвязи таблиц используются ключи (общие столбцы в разных таблицах).

Свойства отношений (отличия отношений от таблиц):

В отношении нет одинаковых кортежей (строк). Все строки должны быть уникальны – отличаться хотя бы по одному значению.

Все атрибуты должны быть различны. Не должно быть столбцов с одинаковыми названиями.

Все значения атрибутов должны быть простыми. Недопустимо помещение в одном столбце одной строки набора значений (массива, …).

Все кортежи должны иметь одинаковую структуру. Строки одной таблицы должны иметь одну структуру, соответствующую именам и типам данных столбцов.

Кортежи не упорядочены (сверху вниз). Порядок строк не имеет значения.

Атрибуты не упорядочены (слева направо). Т.к. каждый атрибут имеет уникальное имя в пределах отношения, то порядок атрибутов не имеет значения.

Домен – множество допустимых значений атрибута

Реляционная структура позволяет представлять в табличном виде значительные по объемам и содержанию наборы данных. В одной таблице может описываться простейший вид связей – деление одного объекта на множество подобъектов. В нескольких таблицах, совмещенных друг с другом, могут описываться повторяющиеся (избыточные) данные¹.

Для взаимосвязи нескольких таблиц используются ключи (общие столбцы в разных таблицах).

Первичный ключ – столбец таблицы, значения которого однозначно идентифицируют каждую строку.

Внешний ключ – столбец одной таблицы, значения в котором совпадают со значениями столбца, являющегося первичным ключом другой таблицы. Вместе первичный и внешний ключи создают между таблицами отношение предок-потомок. Связи между ключевыми полями баз данных могут относиться к одному из типов – “один-к-одному”, ”один-ко-многим”, ”многие-ко-многим” (рис. ).

Таблица 1. Типы связей в СУБД

Тип связей	Схема	Пример
“один-к-одному”		Одному сотруднику (A) соответствует один номер паспорта (B)
“один-ко-многим”		Одному центральному лесничеству (A) соответствует набор участковых лесничеств (B1…Bn)
“многие-к-одному”		Несколько лесозаготовителей (A1…An) поставляют древесину одному деревообрабатывающему комбинату (B)
“многие-ко-многим”		Древесину разных пород поставляют разные лесозаготовители (B1…Bn)

Тип связей ”один-к-одному” используется при организации связей картографических и атрибутивных данных в ГИС. Каждому геометрическому объекту (полигону, полилинии, символу) на слоях ГИС соответствует уникальный номер-идентификатор. Те же идентификаторы указываются в строках атрибутивных таблиц.