Традиционных возможностей файловых систем оказывается недостаточно для построения даже простых информационных систем. При построении информационной системы требуется обеспечить: поддержание логически согласованного набора данных; обеспечение языка манипулирования данными; восстановление информации после разного рода сбоев; реально параллельная работа нескольких пользователей. Для выполнения всех этих задачь выделяется группа программ, обьедененных в единый программный комплекс. Этот комплекс носит название система управления базами данных (СУБД). Сформулируем эти (и другие) важные функции отдельно.

К числу функций СУБД принято относить следующее:

Непосредственное управление данными во внешней памяти

Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения непосредственных данных, входящих в БД, так и для служебных целей, например, для убыстрения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы). В некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но подчеркнем, что в развитых СУБД пользователи в любом случае не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, а если использует, то как организованы файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД (это очень важно, поскольку имена объектов базы данных соответствуют именам объектов предметной области).

Существует множество различных способов организации внешней памяти баз данных. Как и все решения, принимаемые при организации баз данных, конкретные методы организации внешней памяти необходимо выбирать в тесной связи со всеми остальными решениями.

Естественно, организация типичной СУБД и состав ее компонентов соответствует рассмотренному нами набору функций.

Логически в современной реляционной СУБД можно выделить наиболее внутреннюю часть - ядро СУБД (часто его называют Data Base Engine), компилятор языка БД (обычно SQL), подсистему поддержки времени выполнения, набор утилит. В некоторых системах эти части выделяются явно, в других - нет, но логически такое разделение можно провести во всех СУБД.

Ядро СУБД отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию. Соответственно можно выделить такие компоненты ядра (по крайней мере, логически, хотя в некоторых системах эти компоненты выделяются явно), как менеджер данных, менеджер буферов, менеджер транзакций и менеджер журнала.

Как можно было понять из первой части этой лекции, функции этих комонентов взаимосвязаны, и для обеспечения корректной работы СУБД все эти компоненты должны взаимодействовать по тщательно продуманным и проверенным протоколам. Ядро СУБД обладает собственным интерфейсом, не доступным пользователям напрямую и используемым в программах, производимых компилятором SQL (или в подсистеме поддержки выполнения таких программ), и утилитах БД. Ядро СУБД является основной резидентной частью СУБД. При использовании архитектуры "клиент-сервер" ядро является основным составляющим серверной части системы.

Основная функция компилятора языка БД - компиляция операторов языка БД в некоторую выполняемую программу.

В подавляющем большинстве случаев локальная сеть используется для коллективного доступа к базам данных.

Существует два подхода к организации коллективного доступа данным.

Первый подход заключается в том , что файлы данных располагают на дисках файл сервера и все рабочие станции получают к нему доступ. Этот подход носит название архитектура "файл-сервер". Если файлы данных расположены на сервере ( в данном случае сервер называется "файл-сервер" ) , с ними одновременно работают несколько программ , запущенных на рабочих станциях. При этом программы должны сами следить за тем , чтобы изменяемые записи базы данных блокировались для записи и чтения со стороны других программ во время изменений. Данный метод имеет существенный недостаток: файл-сервер не обеспечивает достаточную производительность при большом количестве рабочих станций.

Второй подход носит название архитектура "клиент-сервер".

Определения:

Работы над системой управления базами данных Informix были начаты в 1980 г. Согласно начальному замыслу программный комплекс Informix рассматривался как СУБД, специально ориентированная для работы в среде ОС UNIX. Для организации хранения данных был выбран реляционный подход. С тех пор Informix стал одной из основных СУБД, работающих в среде UNIX.

Сейчас продукты Informix уже установлены практически на всех UNIX-компьютерах. Среди всех ОЕМ фирма выбрала шесть стратегических партнеров. Это: Sequent, HP, SUN, IBM, Siemens Nixdorf, NCR. Портирование продуктов фирмы на производимые стратегическими партнерами платформы производится в первую очередь. Практически это означает, что при появлении на рынке новой платформы или новой версии операционной системы для платформы уже имеется соответствующая версия продуктов Informix.

Среди не UNIX платформ Informix поддерживает NetWare, Windows, Windows NT и DOS.

Фирма Informix объявила и поддерживает программу InSync. Программа объединяет независимых разработчиков программного обеспечения. В рамках этой программы созданы программные интерфейсы для связи с СУБД других производителей, в частности СУБД, функционирующие на не UNIX-платформах.

Продукты Informix содержат серверы баз данных, средства разработки и отладки, коммуникационные средства. Характерной особенностью Informix является наличие нескольких типов серверов, подробнее о них будет сказано ниже.

Начиная с версии 4.0 фирма Informix поставляет сервер базы данных OnLine, который поддерживает аппарат распределенных транзакций (технология OLTP - on-line transaction processing), что позволяет по-новому подходить к созданию баз данных с очень большим объемом хранимой информации.

Кроме того, в Informix-OnLine включен новый тип данных - битовые поля (BLOB - binary large objects). Битовые поля могут использоваться для мультимедийных приложений (хранение изображений и звука).

В основе систем, разработанных на основе СУБД Informix, лежит принцип архитектуры "клиент-сервер". Клиент - это пользовательская прикладная программа, обеспечивающая взаимодействие (интерфейс) базы данных с пользователем. Всю работу, связанную с доступом и модификацией базы данных, выполняет сервер базы данных (БД-сервер).

Сервер базы данных (database engine), он же ядро базы данных - это отдельная программа, выполняемая как отдельный процесс. Сервер передает выбранную из базы информацию по каналу клиенту. Именно сервер работает с данными, заботится об их размещении на диске. Технологию "клиент-сервер" со стороны сервера обеспечивают модули Informix-SE, Informix-Online или Informix OnLine-Dynamic Server.

Informix-SE представляет собой сервер базы данных, предназначенный для обеспечения работы в системах с малым или средним объемом информации.

Хранение данных в этом случае осуществляется в файловой системе операционной системы, что значительно упрощает разработку и эксплуатацию приложений.

Клиенты и серверы могут находиться на одном компьютере, либо на нескольких, связанных между собой сетью. Подобное разделение функций дает высокую производительность и максимальную гибкость. Для обеспечения отношений связи типа "клиент-сервер" между различными компьютерами со стороны сервера применяется модуль Informix-NET.

К СУБД, претендующим на роль информационной основы современных предприятий, предъявляются все новые и более жесткие требования. К числу важнейших можно отнести следующие:

1. высокая производительность

2. масштабируемость

3. смешанная загрузка сервера разными типами задач

4. непрерывная доступность данных

Архитектура сервера INFORMIX-OnLine DS получила название "динамическая масштабируемая архитектура" (DSA). Суть ее заключается в том, что одновременно выполняется относительно небольшое число серверных процессов (виртуальных процессоров), которые разделяют между собой работу по обслуживанию множества клиентов. По сравнению с более ранними моделями сервера INFORMIX, где для каждого клиента создавался индивидуальный серверный процесс (рис. 1), новая модель обладает рядом преимуществ:

1. снижение нагрузки на операционную систему (число серверных процессов невелико);

2. сокращение совокупной потребности клиентов в оперативной памяти;

3. снижение конкуренции при одновременном использовании системных ресурсов;

4. более рациональное по сравнению с ОС назначение приоритетов и планирование;