Гис – распределенная информационная система. Архитектура распределенных информационных систем и Web-приложений

Архитектура распределенных систем и основные понятия распределенной обработки данных……………………………………………………………….2

Концепция открытых систем…………………………………………….12

Преимущества идеологии открытых систем……………………………17

Открытые системы и объектно-ориентированный подход……………19

Компьютерные (информационные) сети…………………………………21

Глобальные сети…………………………………………………………..24

Локальные сети……………………………………………………………..27

Многопроцессорные компьютеры………………………………………..31

Взаимодействующие процессы…………………………………………..36

1. Архитектура распределенных систем и основные понятия распределенной обработки данных

Под распределенными понимаются ИС, которые не располагаются на одной контролируемой территории, на одном объекте.

Распределенная информационная система (РИС) - любая информационная система, позволяющая организовать взаимодействие независимых, но связанных между собой ЭВМ. Эти системы предназначены для автоматизации таких объектов, которые характеризуются территориальной распределенностью пунктов возникновения и потребления информации.

В общем случае распределенная информационная система (РИС) представляет собой множество сосредоточенных ИС , связанных в единую систему с помощью коммуникационной подсистемы

Сосредоточенными ИС могут быть:

отдельные ЭВМ, в том числе и ПЭВМ,

вычислительные системы и комплексы,

локальные вычислительные сети (ЛВС).

В настоящее время практически не используются неинтеллектуальные абонентские пункты, не имеющие в своем составе ЭВМ . Поэтому правомочно считать, что наименьшей структурной единицей РИС является ЭВМ (рис. 1).

Распределенные ИС строятся по сетевым технологиям и представляют собой вычислительные сети (ВСт).

Термин «распределенная система», подразумевает взаимосвязанный набор автономных компьютеров, процессов или процессоров. Компьютеры, процессы или процессоры упоминаются как узлы распределенной системы. Будучи определенными как «автономные», узлы должны быть, по крайней мере, оборудованы своим собственным блоком управления. Таким образом, параллельный компьютер с одним потоком управления и несколькими потоками данных (SIMD) не подпадает под определение распределенной системы. Чтобы быть определенными как «взаимосвязанными», узлы должны иметь возможность обмениваться информацией.

Так как процессы могут играть роль узлов системы, определение включает программные системы, построенные как набор взаимодействующих процессов, даже если они выполняются на одной аппаратной платформе. В большинстве случаев, однако, распределенная система будет, по крайней мере, содержать несколько процессоров, соединенный коммутирующей аппаратурой.

Коммуникационная подсистема включает в себя:

коммуникационные модули (КМ);

каналы связи;

концентраторы;

межсетевые шлюзы (мосты).

Основной функцией коммуникационных модулей является передача полученного пакета к другому КМ или абонентском пункту в соответствии с маршрутом передачи. Коммуникационный модуль называют также центром коммутации пакетов.

Рис. 1. Фрагмент распределенной информационной системы

Каналы связи объединяют элементы сети в единую сеть, каналы могут иметь различную скорость передачи данных.

Концентраторы используются для уплотнения информации перед передачей ее по высокоскоростным каналам.

Межсетевые шлюзы и мосты используются для связи сети с ЛВС или для связи сегментов глобальных сетей. С помощью мостов связываются сегменты сети с одинаковыми сетевыми протоколами.

В любой РИС в соответствии с функциональным назначением может быть выделено три подсистемы:

пользовательская подсистема;

подсистема управления;

коммуникационная подсистема.

Пользовательская или абонентская подсистема включает в себя информационные системы пользователей (абонентов) и предназначается для удовлетворения потребностей пользователей в хранении, обработке и получении

Наличие подсистемы управления позволяет объединить все элементы РИС в единую систему, в которой взаимодействие элементов осуществляется по единым правилам. Подсистема обеспечивает взаимодействие элементов системы путем сбора и анализа служебной информации и воздействия на элементы с целью создания оптимальных условий для функционирования всей сети.

Коммуникационная подсистема обеспечивает передачу информации в сети в интересах пользователей и управления РИС.

Функционирование РИС можно рассматривать как взаимодействие удаленных процессов через коммуникационную подсистему .

Процессы вычислительной сети порождаются пользователями (абонентами) и другими процессами.

Взаимодействие удаленных процессов заключается в:

обмене файлами,

пересылке сообщений по электронной почте,

посылке заявок на выполнение программ и получение результатов,

обращении к базам данных и т. д.

Концептуально распределенная обра ботка данных подразумевает тот или иной вид организации сети связи и децентрали зацию трех категорий ресурсов:

аппаратных вычислительных средств и собственно вычислительной мощности;

баз данных;

управление системой.

В распределенных информационных системах в той или иной степени осуществляется реализация следующих основных функций:

Доступ к ресурсам (вычислительным мощностям, программам, данным и т. п.) с терминалов и из пользовательских программ в режиме «файл-сервер»;

выполнение заданий и интерактивное общение пользователей с запущенными по их требованию программами в режиме «клиент-сервер»;

сбор статистики о функционировании системы;

обеспечение надежности и живучести системы в целом.

В настоящее время применяют различные подходы к классификации распределенных информационных систем по разным критериям.

По степени однородности различают:

полностью неоднородные РИС;

частично неоднородные РИС;

однородные РИС.

Полностью неоднородные РИС характеризуются тем, что в них объединены ЭВМ , построенные на основе различных архитектур и функционирующие п од управлением разных операционных систем (ОС ).

Как правило, РИС этого типа в качестве коммуникационной службы используют глобальные сети , базирующиеся на протоколах Х.25, Frame relay , ATM , Internet -технология.

Частично неоднородные РИС строят на базе однотипных ЭВМ , работающих под управлением различных ОС , либо они включают в себя компьютеры различных типов, работающие под управлением одной ОС.

Например , IBM PC компьютеры управляются различными ОС; MS DOS , OS /2, Windows 95, Windows NT .

Однородные распределенные системы строятся на однотипных вычислительных средствах, оснащенных одинаковыми операционными системами.

По архитектурным особенностям выделяют:

РИС на основе систем телеобработки ;

РИС на основе сетевой технологии .

Под сетевой технологией понимается такая форма взаимодействия ЭВМ, при которой любой из процессов одной из машин по своей инициативе может установить логическую связь с любым процессом в любой другой ЭВМ .

В отличие от таких систем РИС на основесистем телеобработки не обес печивают полного, симметричного и независимого взаимодействия процессов.

По степени распределенности с позиций пользователя РИС делятся на 2 группы:

региональные и локальные.

К региональным РИС относятся распределенные конфигурации, ха рактеризующиеся следующими основными параметрами :

Неограниченной географической распределенностью;

Наличием тех или иных механизмов маршрутизации;

Каждые два узла связаны собственным каналом, и отсутствует проблема его разделения;

Широким диапазоном скоростей передачи - 10 3 ... 10 8 бит/с;

Произвольной топологией.

В них можно выделить несколько способов организации взаимодействия между ЭВМ:

коммутация каналов;

коммутация сообщений;

коммутация пакетов;

коммутация фреймов - Frame relay ;

коммутация ячеек - ATM -технология .

Основу локальных РИС составляют локальные сети со следующими ха рактеристиками:

небольшая географическая распределенность;

использование единой коммуникационной среды и, следовательно, физическая полносвязность всех узлов сети, приводящая к замене маршрутизации адресацией;

высокие и очень высокие скорости обмена - 10 7 ... 10 9 бит/с;

применение специальных методов и алгоритмов доступа к единой среде для обеспечения высокой скорости передачи при одновременном использовании среды всеми узлами коммуникационной службы;

ограниченность возможных топологий.

Под архитектурой РИС понимают взаимосвязь еёлогической , физи ческой и программной структур .

Логическая структура РИС отражает состав сетевых служб и связи между ними (рис. 2).

В данной структуре информационно-вычислительная служба предназначена для решения задач пользователей сети.

Терминальная служба обеспечивает взаимодействие терминалов с сетью.

В эту службу входит:

преобразование форматов и кодов,

управление разнотипными терминалами,

обработка процедур обмена информацией между терминалами и сетью и т. д.

Транс портная служба предназначена для решения всех задач, связанных с передачей сообщений в сети.

Она управляет:

маршрутами,

потоками и данными,

декомпозицией сообщений на пакеты и рядом других функций.

Интерфейсная служба решает задачи обеспечения взаимодействий разнотипных ЭВМ, функциониру ющих под управлением различных ОС , имеющих разную архитектуру, длину слова, форматы представления данных и др.

Кроме того, служба управления интерфейсами осуществляет взаимодействие ЭВМ, входящих в состав различных сетей.

Административная служба

управляет сетью,

реализует процедуры реконфигурации и восстановления,

собирает статистику о функционировании сети,

осуществляет тестирование сети.

Приведенный полный состав элементов логической структуры не является обязательным для всех реальных систем .

Так, в однородных сетях отпадает необходимость в интер фейсной службе , в простейших сетях может отсутствовать административная служба и т. д.

Информационно-вычислительная (ИВС) и терминальная службы образуют абонентскую службу .

Интерфейсная и транспортная службы образуют коммуникаци онную службу.

Из этого следует, что административная служба не осуществляет непосредственно какие-либо функции, связанные с сетевым обслуживанием пользователей, и может рассматриваться как механизм обслуживания самой сети .

Распределение элементов логической структуры по различным ЭВМ задает физическую структуру РИС (рис.3).

Элементами такой структуры являются ЭВМ, связанные между собой и с терминалами.

В зависимости от реализации в ЭВМ той или иной сетевой служ бы в физической структуре можно выделить:

1 - главные ЭВМ;

2 - коммуникационные ЭВМ;

3 - интерфейсные ЭВМ;

4 - терминальные ЭВМ;

5 - административные ЭВМ.

В одной ЭВМ могут реализовываться несколько служб.

Программная структура РИС отражает состав компонентов сетевого программного обеспечения (ПО) и связи между ними .

Очевидно, что состав сетевого ПО определяется логической структурой, т. е. функциями, выполняемыми ее службами,

В то же время связи между компонентами ПО во многом зависят от физической структуры.

Сложность задач, выполняемых сетевым ПО распределенной информационной системы требует, чтобы это сетевое ПО было разработано высоко структурированным способом. В настоящее время сетевое ПО всегда организовывается как совокупность модулей, каждый из которых выполняет очень специфические функции и основывается на услугах, предлагаемых другими модулями. В сетевых организациях имеется всегда строгая иерархия между этими модулями, потому что каждый модуль исключительно использует услуги, предлагаемые предыдущим модулем. Модули названы уровнями в контексте сетевой реализации.

Сетевое ПО имеет многоуровневую иерархическую организацию, что обус ловлено двумя факторами:

необходимостью минимизации затрат на модификацию сетевого ПО при изменении состава используемого оборудования;

любые осуществляемые в сети изменения не должны отражаться на пользовательских программах, использующих сетевые возможности.

Для иерархической организации необходимо четкое описание интерфейсов и протоколов, т.е. правила взаимодействия:

программ, выполняемых в одной ЭВМ и находящихся на различных уровнях,

и программ, находящихся на одном уровне, но расположенных в различных ЭВМ.

Стремление создать единую, универсальную и открытую к изменениям логической и физической структур сетевую архитектуру обусловило стандарти зацию уровней иерархии ПО сетей ЭВМ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Филиал РГГУ в г. Калининграде

Кафедра экономическо-управленческих и правовых дисциплин

Контрольная работа по «ИНФОРМАЦИОННЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ УПРАВЛЕНИЯ»

«Распределенные информационные системы »

Афанасьев Олег Александрович

3-го курса заочной формы обучения

специальность 080507

«Менеджмент организации»

Руководитель:

К.ф-м.н., доцент

Корнев К.П.

Калининград 2010

• Введение 3
• 1. 4
• 2. Понятие распределенной базы данных. 6
• 3. Методы поддержки целостности распределенной базы данных. 7
• 4.Стандартизация цифрового представления документальной информации. 8
• 5. Стандартизация определения архитектуры документа и процессов обработки(ODA/ODIF). 13
• 6. Стандарты представления знаний. 14
• Заключение. 18
• Список используемой литературы. 19

Введение

Распределенные базы данных невозможно рассматривать вне контекста более общей и более значимой темы распределенных информационных систем. Процессы децентрализации и информационной интеграции, происходящие во всем мире, неизбежно должны рано или поздно затронуть нашу страну. Россия, в силу своего географического положения и размеров "обречена" на преимущественное использование распределенных систем. Наша работа посвящена изучению архитектуры распределённой обработки данных, методам поддержки целостности распределенной базы данных, стандартизации определения архитектуры документа и процессов обработки, а также рассмотрим различные стандарты представления данных.

1. Распределенная обработка данных.

Распределенная обработка данных - методика выполнения прикладных программ группой систем. При этом пользователь получает возможность работать с сетевыми службами и прикладными процессами, расположенными в нескольких взаимосвязанных абонентских системах.

Распределённую обработку данных используют распределенные системы обработки данных.

Распределенные системы - это системы типа "клиент-сервер".

Рис.1. обработка данных в архитектуре клиент/сервер

Итак, клиент-серверная информационная система состоит в простейшем случае из трех основных компонентов:

· сервер баз данных, управляющий хранением данных, доступом и защитой, резервным копированием, отслеживающий целостность данных в соответствии с бизнес-правилами и, самое главное, выполняющий запросы клиента;

· клиент, предоставляющий интерфейс пользователя, выполняющий логику приложения, проверяющий допустимость данных, посылающий запросы к серверу и получающий ответы от него;

· сеть и коммуникационное программное обеспечение, осуществляющее взаимодействие между клиентом и сервером посредством сетевых протоколов.

Основные особенности архитектуры «клиент-сервер»

Одна из моделей взаимодействия компьютеров в сети получила название «клиент-сервер» (Рис. 2.). Каждый из составляющих эту архитектуру элементов играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность воспользоваться ими.

Рис. 2. Архитектура «клиент-сервер»

Сервер базы данных представляет собой мультипользовательскую версию СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. В его задачу входит реализация логики обработки транзакций с применением необходимой техники синхронизации - поддержки протоколов блокирования ресурсов, обеспечение, предотвращение и/или устранения тупиковых ситуаций.

В ответ на пользовательский запрос рабочая станция получит не «сырье» для последующей обработки, а готовые результаты. Программное обеспечение рабочей станции при такой архитектуре играет роль только внешнего интерфейса (Front - end) централизованной системы управления данными. Это позволяет существенно уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов данных в мультипользовательском режиме, разгрузить рабочие станции и при достаточно мощной центральной машине использовать для них более дешевое оборудование.

Как правило, клиент и сервер территориально отделены друг от друга, и в этом случае они входят в состав или образуют систему распределенной обработки данных.

Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая информация будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, т. е. часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая - в программе-сервере. Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы:

· функции ввода и отображения данных;

· прикладные функции, характерные для предметной области;

· фундаментальные функции хранения и управления ресурсами (базами данных);

· служебные функции.

2. Понятие распределенной базы данных

Распределенная база данных (DDB - distributed database) - это совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределенных в компьютерной сети. Распределенная система управления базой данных определяется как программная система, которая позволяет управлять распределенной базой данных таким образом, чтобы ее распределённость была прозрачна для пользователей. В этом определении следует уточнить две отличительных архитектурных особенности. Первая из них заключается в том, что система состоит из (возможно, пустого) множества узлов приема запросов (query site) и непустого множества узлов данных (data site). Узлы данных обладают средствами для хранения данных, а узлы приема запросов - нет. В узлах приема запросов лишь выполняются программы, реализующие пользовательский интерфейс для доступа к данным, хранящимся в узлах данных. Вторая особенность состоит в том, что узлы логически представляют собой независимые компьютеры. Следовательно, у такого узла имеется собственная основная и внешняя память, установлена собственная операционная система (может быть, одна и та же на всех узлах, а возможно, и нет) и имеется возможность выполнять приложения. Узлы связаны компьютерной сетью, а не входят в мультипроцессорную конфигурацию. Важно подчеркнуть слабую связанность процессоров, которые обладают собственными операционными системами и функционирует независимо.

3. Методы поддержки целостности распределенной базы данных

Поддержка целостности в реляционной модели данных в ее классическом понимании включает в себя 3 метода:

Первый метод это поддержка структурной целостности, которая трактуется как то, что реляционная СУБД должна допускать работу только с однородными структурами данных типа "реляционное отношение". При этом понятие "реляционного отношения" должно удовлетворять всем ограничениям, накладываемым на него в классической теории реляционной БД (отсутствие дубликатов кортежей, соответственно обязательное наличие первичного ключа, отсутствие понятия упорядоченности кортежей).

Второй метод это поддержка языковой целостности, которая состоит в том, что реляционная СУБД должна обеспечивать языки описания и манипулирования данными не ниже стандарта SQL. Не должны быть доступны иные низкоуровневые средства манипулирования данными, не соответствующие стандарту.

Именно поэтому доступ к информации, хранимой в базе данных, и любые изменения этой информации могут быть выполнены только с использованием операторов языка SQL.

Третий метод это поддержка ссылочной целостности (Declarative Referential Integrity, DRI), означает обеспечение одного из заданных принципов взаимосвязи между экземплярами кортежей взаимосвязанных отношений:

· кортежи подчиненного отношения уничтожаются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ними.

· кортежи основного отношения модифицируются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ними, при этом на месте ключа родительского отношения ставится неопределенное Null значение.

Ссылочная целостность обеспечивает поддержку непротиворечивого состояния БД в процессе модификации данных при выполнении операций добавления или удаления.

Кроме указанных ограничений целостности, которые в общем виде не определяют семантику БД, вводится понятие семантической поддержки целостности .

Структурная, языковая и ссылочная целостность определяют правила работы СУБД с реляционными структурами данных. Требования поддержки этих трех видов целостности говорят о том, что каждая СУБД должна уметь это делать, а разработчики должны это учитывать при построении баз данных с использованием реляционной модели.

4.Стандартизация цифрового представления документальной информации

Правовое регулирование вопросов работы с электронными документами предполагает закрепление в нормативных правовых актах, прежде всего, понятия «электронный документ» и возможности использования электронных документов наравне с традиционными документами в различных сферах деятельности, особенно в сфере государственного управления. Применение электронных документов требует законодательного обеспечения их юридической силы, то есть установления порядка их удостоверения (состава и способов оформления реквизитов), а также защиты от искажений в процессе электронного обмена. В связи с этим в современном законодательстве предпринимаются попытки создания определенных условий для использования в этих целях технологии электронной подписи.

Техническое регулирование (стандартизация) в области электронного документооборота направлено на разработку, принятие, применение и исполнение требований к электронным документам и различным технологическим процессам, связанным с применением электронных документов, например, процессам формирования и проверки электронной подписи, процедурам хранения, транспортировки и эксплуатации носителей, используемых при обработке данных и хранении информации в электронном виде.

Стандартизация массивов метаданных об информационных ресурсах, развитие систем их классификации и каталогизации должны стать основой создания эффективных средств навигации в российском информационном пространстве, а также постоянно действующего мониторинга информационных ресурсов (прежде всего, государственных) и информационной деятельности.

В связи с вышеизложенным, в 1999 г. был принят национальный стандарт ГОСТ Р 51353, определяющий состав и содержание метаданных электронных карт в геоинформационных системах, а в 2003 г. принят непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации межгосударственный стандарт ГОСТ 7.70, устанавливающий состав, содержание и представление реквизитов описания электронных информационных ресурсов, являющихся базами данных и машиночитаемыми информационными массивами. Стандарт ГОСТ 7.70 рекомендован как для регистрирующих органов, составляющих каталоги информационных ресурсов, так и для разработчиков и распространителей электронных информационных ресурсов (на сменных носителях, в глобальных и локальных сетях).

Национальные стандарты, входящие в Систему стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу (СИБИД), нормативно упорядочивают информационные процессы, обеспечивающие доступ к информационным фондам. Например, правила библиографического описания электронных изданий устанавливает государственный стандарт ГОСТ 7.82, согласно которому описание электронных ресурсов максимально приближено к описанию традиционных документов, закрепленному в ГОСТ 7.1.

Создание и эксплуатация компьютерных систем и технологий обработки документации осуществляется на основе правил, изложенных в комплексе стандартов на автоматизированные системы и других стандартах серии «Информационная технология». Также на государственном уровне стандартизированы вопросы защиты информации и использования электронной цифровой подписи.

В частности, стандарт ГОСТ 34.601 выделяет восемь стадий в создании автоматизированных систем (АС), используемых в различных сферах деятельности, в том числе в управленческой: формирование требований к АС, разработка концепции АС, техническое задание, эскизный проект, технический проект, рабочая документация, ввод в действие, сопровождение АС.

Стандарт ГОСТ 34.602 устанавливает состав, содержание, правила оформления документа «Техническое задание на создание (развитие или модернизацию) системы», а также порядок его разработки, согласования и утверждения. В этом стандарте отмечено, что включаемые в техническое задание требования должны «не уступать аналогичным требованиям, предъявляемым к лучшим современным отечественным и зарубежным аналогам».

Разработанный в 2004 году национальный стандарт ГОСТ Р 52294 определяет основные положения по созданию, внедрению, эксплуатации и сопровождению электронного регламента административной и служебной деятельности организаций. Он распространяется на автоматизированные системы обработки информации и управления учреждений, предприятий и организаций независимо от формы собственности и подчинения. Положения этого стандарта следует учитывать при создании новых или совершенствовании существующих технологий управления организацией. Стандарт ГОСТ 52294 содержит определения терминов «регламент» (это «совокупность правил, устанавливающих порядок проведения работ или осуществления деятельности»), «рабочий процесс» (это «совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих видов деятельности, преобразующих входы в выходы и реализуемых в пределах организации»), «операция (работа)» (это «часть рабочего процесса, создающая воспроизводимый результат в рамках рабочего процесса»).

В национальных стандартах также закреплены требования к управлению документами, проведению унификации и применению унифицированных систем документации, оформлению организационно-распорядительной документации, терминологии в области делопроизводства и архивного дела, терминологии в области электронного обмена информацией.

Следует отметить, что отраслевой терминологический стандарт по делопроизводству и архивному делу ГОСТ Р 51141, действующий с 1 января 1999 г., не в полной мере отражает новую международную терминологию и не учитывает новую техническую терминологию, возникшую в связи с применением компьютерных информационных технологий в сфере работы с информацией и документацией. Он требует актуализации на основе использования стандартов ИСО и отечественного опыта работы с документацией.

Национальную систему стандартизации составляют, помимо национальных стандартов, общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации и другие применяемые в установленном порядке классификации. Общероссийские классификаторы - это нормативные документы, распределяющие технико-экономическую и социальную информацию в соответствии с ее классификацией (классами, группами, видами и др.). В отличие от национальных стандартов, применяемых на добровольной основе, общероссийские классификаторы являются обязательными для применения при создании государственных информационных систем и информационных ресурсов, а также при межведомственном обмене информацией.

Утвержденное Правительством РФ «Положение о разработке, принятии, введении в действие, ведении и применении общероссийских классификаторов технико-экономической и социальной информации в социально-экономической области» содержит перечень общероссийских классификаторов, а также органов исполнительной власти, обеспечивающих разработку, ведение и применение каждого из классификаторов.

Сами унифицированные формы документов утверждаются министерствами (ведомствами) РФ - разработчиками унифицированных систем документации. Например, федеральный орган государственной статистики в рамках первичной учетной документации ведет подсистему документации по учету труда и его оплаты, разрабатывает и утверждает альбомы унифицированных форм первичной учетной документации и их электронные версии.

Следует отметить, что Росархивом и ВНИИДАД в 2007 г. разработан и введен в действие Единый классификатор документной информации Архивного фонда Российской Федерации. Этот классификатор устанавливает и закрепляет единый для всех государственных и муниципальных архивов РФ систематизированный перечень наименований и индексов объектов классификации, что создает прочную основу для формирования единого архивного информационного пространства нашей страны.

Требования к электронным документам могут содержать законодательные и иные нормативные правовые акты, определяющие статус различных юридических лиц или их деятельность в определенной сфере. Например, в соответствии с Федеральным законом «Об индивидуальном (персонифицированном) учете в системе государственного пенсионного страхования» в Пенсионный фонд РФ может представляться информация как в виде документов в письменной форме, так и в электронной форме (на магнитных носителях или по каналам связи).

5. Стандартизация определения архитектуры документа и процессов обработки(ODA/ODIF)

ODA/ODIF - Office Document Architecture / Office Document Interchange Format (Архитектура офисных документов / Форма обмена офисными документами)

Открытый стандарт архитектуры документов и формата обмена, позволяет обмениваться сложными документами (т.е. документами, несущими в себе одновременно несколько различных типов содержания, например буквы, растровую графику и геометрическую [компьютерную] графику).

В мире сформировалась информационная среда, инфраструктура которой базируется на компьютерах и телекоммуникациях. Эта среда, построенная по технологии “клиент-сервер”, обеспечивает возможность интеграции разнородных технических и программных решений. Наряду с уже хорошо известным словом Интернет несколько лет назад появилось понятие intranet, под которым понимается применение в корпоративных сетях и системах средств и стандартов, разработанных для глобальных сетей. И для организации электронного документооборота в этих системах существуют свои стандарты и программные средства. Вероятно, разработчики систем передачи электронных документов в библиотеках должны обязательно учесть стандарт ISO 8613 (parts 1-6) “Архитектура и обменный формат для офисных документов” (Office Document Architecture (ODA) and Interchange Format (ODIF)). Этот стандарт задает метод описания электронных документов и само описание структурированной информации в виде, удобном для машинной обработки и автоматизированного обмена.

Далее следует сказать, что документы или их копии, предоставляемые пользователю, могут быть разной природы: электронные графические копии, электронные файлы в одном из текстовых форматов, ксерокопии или оригиналы, выдаваемые по МБА. Соответственно, мы должны учесть все необходимые стандарты, описывающие их форматы и кодировку (TIFF, GIF, JPEG, PDF, PostScript, CCITT Group 3/Group4 Facsimile Standard, ISO 2022 "Information Processing - 7-bit/8-bit character sets", ISO 4873 “8-bit code for Information Interchange - Structure and Rules for Implementation", ISO 6937 “Coded characters for Text Communication", ISO 8859 “8-bit single byte coded graphics character sets", CP Windows-1251, и др.). Мы должны также учесть и использовать возможности представления документов на языках HTML ("HyperText Mark-up Language") и SGML (ISO 8859 "Information Processing - Text and Office Systems - Standard Generalized Mark-up Language") с соответствующими кодовыми таблицами (UNICODE, UTF-8, ISO 10646). Технологическое обеспечение и функциональные программы электронного МБА должны предусматривать не только различные форматы, но различные способы транспортировки документов, как-то: передача данных по электронной почте, через FTP-сервер, возможно, использование каких-то других протоколов сетей передачи данных, пересылка документов по факсу или обычной почтой и т.п.

6. Стандарты представления знаний

Одной из проблем в представлении знаний является то, как хранить и обрабатывать знания в информационных системах формальным способом так, чтобы механизмы могли использовать их для достижения поставленных задач. Примеры применения здесь экспертные системы, Машинный перевод, компьютеризированное техническое обслуживание и системы извлечения и поиска информации (включая пользовательские интерфейсы баз данных).

Для представления знаний можно использовать семантические сети. Каждый узел такой сети представляет концепцию, а дуги используются для определения отношений между концепциями. Одна из самых выразительных и детально описанных парадигм представления знаний основанных на семантических сетях это MultiNet (акроним для Многослойные Расширенные Семантические Сети англ. Multilayered Extended Semantic Networks).

Начиная с 1960-х годов, использовалось понятие фрейма знаний или просто фрейма. Каждый фрейм имеет своё собственное имя и набор атрибутов, или слотов которые содержат значения; например фрейм дом мог бы содержать слоты цвет, количество этажей и так далее.

Использование фреймов в экспертных системах является примером объектно-ориентированного программирования, с наследованием свойств, которое описывается связью «is-a». Однако, в использовании связи «is-a» существовало немало противоречий: Рональд Брахман написал работу озаглавленную «Чем является и не является IS-A», в которой были найдены 29 различных семантик связи «is-a» в проектах, чьи схемы представления знаний включали связь «is-a». Другие связи включают, например, «has-part».

Фреймовые структуры хорошо подходят для представления знаний, представленных в виде схем и стереотипных когнитивных паттернов. Элементы подобных паттернов обладают разными весами, причем большие весы назначаются тем элементам, которые соответствую текущей когнитивной схеме). Паттерн активизируется при определённых условиях: Если человек видит большую птицу, при условии что сейчас активна его «морская схема», а «земная схема» -- нет, он классифицирует её скорее как морского орлана, а не сухопутного беркута.

Фреймовые представления объектно-центрированы в том же смысле что и Семантическая сеть: Все факты и свойства, связанные с одной концепцией, размещаются в одном месте, поэтому не требуется тратить ресурсы на поиск по базе данных.

Скрипт - это тип фреймов, который описывает последовательность событий во времени; типичный пример описание похода в ресторан. События здесь включают ожидание места, прочитать меню, сделать заказ, и так далее.

В информатике (главным образом в области искусственного интеллекта) для структурирования информации, а также организации баз знаний и экспертных систем были предложены несколько способов представления знаний. Одно из них -- представление данных и сведений в рамках логической модели баз знаний, на основе языка логического программирования Пролог.

Под термином «Представление Знаний» чаще всего подразумеваются способы представления знаний, ориентированные на автоматическую обработку современными компьютерами, и в частности, представления, состоящие из явных объектов ("класс всех слонов", или "Клайд -- экземпляр"), и из суждений или утверждений о них ("Клайд слон", или "все слоны серые"). Представление знаний в подобной явной форме позволяет компьютерам делать дедуктивные выводы из ранее сохраненного знания ("Клайд серый").

В 1970-х и начале 1980-х были предложены, и с переменным успехом опробованы многочисленные методы представления знаний, например эвристические вопросно-ответные системы, нейросети, доказательство теорем, и экспертные системы. Главными областями их применения в то время были медицинская диагностика (к примеру MYCIN) и игры (например шахматы).

В 1980-х годах появились формальные компьютерные языки представления знаний. Основные проекты того времени пытались закодировать (занести в свои базы знаний) огромные массивы общечеловеческого знания. Например в проекте «Cyc» была обработана большая энциклопедия, и кодировалась не сама хранящаяся в ней информация, а знания, которые потребуются читателю чтобы понять эту энциклопедию: наивная физика, понятия времени, причинности и мотивации, типичные объекты и их классы. Проект Cyc развивается компанией Cycorp, Inc.; большая часть (но не вся) их базы свободно доступна.

Эта работа привела к более точной оценке сложности задачи представления знаний. Одновременно в математической лингвистике, были созданы гораздо более объёмные базы языковой информации, и они, вместе с огромным приростом скорости и объёмов памяти компьютеров сделали более глубокое представление знаний более реальным.

Было разработано несколько языков программирования ориентированных на представление знаний. Пролог, разработанный в 1972 , но получивший популярность значительно позже, описывает высказывания и основную логику, и может производить выводы из известных посылок. Ещё больше нацелен на представление знаний язык KL-ONE (1980-е).

В области электронных документов были разработаны языки явно выражающие структуру хранимых документов, такие как SGML а впоследствии XML. Они облегчили задачи поиска и извлечения информации, которые в последнее время всё больше связаны с задачей представления знаний. Веб-сообщество крайне заинтересованно в семантической паутине, в которой основанные на XML языки представления знаний, такие как RDF, Карта тем и другие используются для увеличения доступности компьютерным системам информации, хранящейся в сети.

Сегодня широко используются гиперссылки, однако близкое понятие семантической ссылки ещё не вошло в широкое употребление. Со времён Вавилона использовались математические таблицы. Позже эти таблицы использовались чтобы представлять результат логических операций, например таблицы истинности использовались для изучения и моделирования Булевой логики. Табличные процессоры являются другим примером табличного представления знаний. Другими методами представлениями знаний являются деревья, с помощью которых можно показать связи между фундаментальными концепциями и их производными.

Заключение

В настоящий момент перед многими организациями, имеющими территориально-распределенную структуру, остро встает проблема интеграции данных и приложений в рамках единого информационного пространства. Всем надоело возить дискеты на троллейбусе и мучиться, конвертируя данные из формата одного приложения в формат другого.

Возникает острое желание заниматься своим делом т.е. своевременно иметь информацию в нужной точке в нужное время, а не разбираться с измученными программистами по поводу того, какая информация и куда не дошла, а также, почему данные, введенные в одном приложении, никак не хотят попасть в другое.

В данном случае, потребуется применить технологию Распределенных Информационных Систем. Эта технология позволяет в ограниченные сроки разрабатывать и внедрять информационные системы компании в рамках единого информационного пространства, а также экономить существенные средства на ее сопровождение.

Список используемой литературы

1.Основы Web-технологий./ П.Б. Храмцев, С.А. Брик, А.М. Русак, А.И. Сургин / Под редакцией П.Б. Храмцова. - М.: ИНТУИТ.РУ «Интернет-университет информационных технологий», 2003. -512с.

2. Глухов В.А., Лаврик О.Л. Электронная доставка документов. - М.: ИНИОН РАН, 1999. - 132 с.

3. Фридланд А.Я. Информатика и компьютерные технологии/ А.Я. Фридланд, Л.С. Ханамирова.- М.: Астрель. 2003.- 204 с.

4. Сахаров А. А. Концепция построения и реализации информационных систем, ориентированных на анализ данных // СУБД. - 1996. - № 4. - С. 55-70.

5. Коровкин С. Д., Левенец И. А., Ратманова И. Д., Старых В. А., Щавелёв Л. В. Решение проблемы комплексного оперативного анализа информации хранилищ данных // СУБД. - 1997. - № 5-6. - С. 47-51.

6. Энсор Д., Стивенсон Й. - М.: Oracle. Проектирование баз данных: Пер. с англ. - К.: Издательская группа BHV, 1999. - 560 с.

Подобные документы

Блок обработки данных: общее устройство, выбор элементной базы. Структура операционного автомата. Расчет нагрузочной способности шины данных. Расчет длительности такта управляющего автомата. Память: построение, контроллер. Интерфейс шины процессор-память.

курсовая работа , добавлен 07.01.2015


Инерциальные системы навигации и существующие пути их реализации. Описание архитектуры приложения для сбора и разметки данных, структура и взаимосвязь компонентов. Основные функции анализатора данных. Искусственные нейронные сети и их назначение.

курсовая работа , добавлен 04.09.2016


Основные понятия, определения и классификация информационных систем, базы данных. Анализ современных мейнфреймов компании IВМ и их особенности. Виды связи в железнодорожном транспорте и ее назначение; информационные потоки в транспортных системах.

учебное пособие , добавлен 01.10.2013


Назначение базы данных и ее основные функции. Категории пользователей, инфологическое и даталогическое проектирование базы данных "Интернет-магазин". Учет специфики предметной области, ограничения и бизнес-правила. Описание пользовательского интерфейса.

курсовая работа , добавлен 30.09.2011


Компоненты аппаратного обеспечения телекоммуникационных вычислительных сетей. Рабочие станции и коммуникационные узлы. Модули, образующие область взаимодействия прикладных процессов и физических средств. Направления методов обработки и хранения данных.

лекция , добавлен 16.10.2013


Функциональная схема и механизм работы цифрового устройства обработки данных. Синтез управляющего автомата, выбор типа триггера, описание управляющего автомата и счётчиков на языке Verilog. Процесс тестирования и моделирования управляющего автомата.

курсовая работа , добавлен 05.12.2012


Общие и тактико-технические требования к конструкции бортовой аппаратуры. Блок ввода данных для энергонезависимого хранения и выдачи в бортовую ЭВМ данных полетного задания, а также приема данных регистрации. Структурная схема и разработка конструкции.

дипломная работа , добавлен 16.04.2012


Изучение топологии локальной вычислительной сети - совокупности компьютеров и терминалов, соединённых с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределённой обработки данных. Разработка ЛВС фотолаборатории. Сетевые протоколы.

курсовая работа , добавлен 02.12.2010


Основные понятия безопасности информационной системы. Свойства конфиденциальности, доступности и целостности данных. Защита данных в момент их передачи по линиям связи, от несанкционированного удаленного доступа в сеть. Базовые технологии безопасности.

презентация , добавлен 18.02.2010


Тензометрический метод оценки состояния двигательных отделов центральной нервной системы. Структурная организация тензометрического треморографа. Основные задачи статистической обработки изометрических данных. Методы корреляции и главных компонент.

1. 
   Распределенная ИС

Распределенная информационная система представляет собой множество баз данных, которые дистанционно удаленны друг от друга и имеют ряд общих параметров. Они функционируют по общим правилам, которые определены централизованно одновременно для всех баз данных, включенных в информационную систему. Обмен информацией производится согласно правилам, которые также определены централизованно.

Организация распределенной информационной системы необходима для предприятий, занимающихся различными видами деятельности, в случае возникновения потребности в решении таких задач как необходимость в оперативном получении информации из базы данных дистанционно удаленных подразделений. Также потребность во внедрении такой системы может возникать при необходимости консолидации в общей базе данных информаци и, с одержащейся в базах данных юридических лиц, которые входят в структуру предприятия. Это осуществляется с целью дальнейшего анализа данных и формирования отчетов из одной базы, как по предприятию в целом, так и в отдельности по каждому юридическому лицу.

Подобная информационная система реализуется при необходимости введения централизованных изменений структуры и конфигурации правил работы базы данных для функционирования всех удаленных подразделений и юридических лиц. При этом может запрещаться возможность изменения некоторых правил непосредственно из отдаленных подразделений.

Также внедрение производится при необходимости обеспечения контроля над изменением данных в дистанционно удаленных подразделениях организации .

Процедура организации распределенной информационной системы состоит из двух этапов. На первом проводится подготовительная работа: определяются структуры информационной системы, правила миграции информации между базами данных, которые входят в распределенную информационную систему, а также правила ограничения на внесение изменений в таких базах данных.

Второй этап включает в себя процесс подготовки распределенной информационной системы . На этом этапе осуществляется выбор оптимально подходящего программного обеспечения, при помощи которого будет организовываться распределенная информационная база, работающая по правилам, описанным в результате осуществления подготовительной работы. Также на этом этапе проводится конфигурация выбранного программного обеспечения с целью организации и эффективного управления распределенными информационными системами.

Впервые задача об исследовании основ и принципов создания и функционирования распределенных информационных систем была поставлена известным специалистом в области баз данных К. Дейтом в рамках уже не раз упоминавшегося (где он уже упоминался? ) проекта System R, что в конце 70-х - начале 80-х годов вылилось в отдельный проект создания первой распределенной системы (проект System R*). Большую роль в исследовании принципов создания и функционирования распределенных баз данных внесли также и разработчики системы Ingres.

Собственно в основе распределенных АИС лежат две основные идеи:

Много организационно и физически распределенных пользователей, одновременно работающих с общими данными - общей базой данных (пользователи с разными именами, в том числе располагающимися на различных вычислительных установках, с различными полномочиями и задачами);

Логически и физически распределенные данные, составляющие и образующие тем не менее единое взаимосогласованное целое - общую базу данных (отдельные таблицы, записи и даже поля могут располагаться на различных вычислительных установках или входить в различные локальные базы данных).

Крис Дейт сформулировал также основные принципы создания и функционирования распределенных баз данных. К их числу относятся:

Прозрачность расположения данных для пользователя(иначе говоря, для пользователя распределенная база данных должна представляться и выглядеть точно так же, как и нераспределенная);

Изолированность пользователей друг от друга (пользователь должен «не чувствовать», «не видеть» работу других пользователей в тот момент, когда он изменяет, обновляет, удаляет данные);

Синхронизация и согласованность (непротиворечивость) состояния данных в любой момент времени.

Из основных вытекает ряд дополнительных принципов:

Локальная автономия (ни одна вычислительная установка для своего успешного функционирования не должна зависеть от любой другой установки);

Отсутствие центральной установки (следствие предыдущего пункта);

Независимость от местоположения (пользователю все равно где физически находятся данные, он работает так, как будто они находятся на его локальной установке);

Непрерывность функционирования (отсутствие плановых отключений системы в целом, например для подключения новой установки или обновления версии СУБД);

Независимость от фрагментации данных (как от горизонтальной фрагментации, когда различные группы записей одной таблицы размещены на различных установках или в различных локальных базах, так и от вертикальной фрагментации, когда различные поля-столбцы одной таблицы размещены на разных установках);

Независимость от реплицирования (дублирования) данных (когда какая-либо таблица базы данных, или ее часть физически может быть представлена несколькими копиями, расположенными на различных установках, причем «прозрачно» для пользователя);

Распределенная обработка запросов (оптимизация запросов должна носить распределенный характер - сначала глобальная оптимизация, а далее локальная оптимизация на каждой из задействованных установок);

Распределенное управление транзакциями (в распределенной системе отдельная транзакция может требовать выполнения действий на разных установках, транзакция считается завершенной, если она успешно завершена на всех вовлеченных установках);

Независимость от аппаратуры (желательно, чтобы система могла функционировать на установках, включающих компьютеры разных типов);

Независимость от типа операционной системы (система должна функционировать вне зависимости от возможного различия ОС на различных вычислительных установках);

Независимость от коммуникационной сети (возможность функционирования в разных коммуникационных средах);

Независимость от СУБД (на разных установках могут функционировать СУБД различного типа, на практике ограничиваемые кругом СУБД, поддерживающих SQL).

В обиходе СУБД, на основе которых создаются распределенные информационные системы, также характеризуют термином «Распределенные СУБД», и, соответственно, используют термин «Распределенные базы данных» .

Важнейшую роль в технологии создания и функционирования распределенных баз данных играет техника «представлений» (Views).

Представлением называется сохраняемый в базе данных авторизованный глобальный запрос на выборку данных. Авторизованность означает возможность запуска такого запроса только конкретно поименованным в системе пользователем. Глобальность заключается в том, что выборка данных может осуществляться со всей базы данных, в том числе из данных, расположенных на других вычислительных установках. Напомним, что результатом запроса на выборку является набор данных, представляющий временную на сеанс открытого запроса таблицу, с которой (которыми) в дальнейшем можно работать, как с обычными реляционными таблицами данных. В результате таких глобальных авторизованных запросов для конкретного пользователя создается некая виртуальная база данных со своим перечнем таблиц, связей,т. е. со «своей» схемой и со «своими» данными. В принципе, с точки зрения информационных задач, в большинстве случаев пользователю безразлично, где и в каком виде находятся собственно сами данные. Данные должны быть такими и логически организованы таким образом, чтобы можно было решать требуемые информационные задачи и выполнять установленные функции.

Схематично идея техники представлений проиллюстрирована на рисунке.

Рис. 1.1. Основная идея техники представлений
При входе пользователя в распределенную систему ядро СУБД, идентифицируя пользователя, запускает запросы его ранее определенного и хранимого в базе данных представления и формирует ему «свое» видение базы данных, воспринимаемое пользователем как обычная (локальная) база данных. Так как представление базы данных виртуально, то «настоящие» данные физически находятся там, где они находились до формирования представления. При осуществлении пользователем манипуляций с данными ядро распределенной СУБД по системному каталогу базы данных само определяет, где находятся данные, вырабатывает стратегию действий, т. е. определяет, где, на каких установках целесообразнее производить операции, куда для этого и какие данные необходимо переместить из других установок или локальных баз данных, проверяет выполнение ограничений целостности данных. При этом большая часть таких операций прозрачна (т. е. невидима) для пользователя, и он воспринимает работу в распределенной базе данных, как в обычной локальной базе .

Технологически в реляционных СУБД техника представлений реализуется через введение в язык SQL-конструкций, позволяющих аналогично технике «событий-правил-процедур» создавать именованные запросы-представления:

CREA ТЕ VIEW ИмяПредставленият AS

SELECT...

FROM...

...;

В данных конструкциях после имени представления и ключевого слова AS размещается запрос на выборку данных, собственно и формирующий соответствующее представление какого-либо объекта базы данных.

Авторизация представлений осуществляется применением команд (директив) GRANT, присутствующих в базовом перечне инструкций языка SQL (см. п. 4.1) и предоставляющих полномочия и привилегии пользователям:

GRANT SELECTON ИмяПредставления TO ИмяПользователя1, ИмяПользователя2,...;

Соответственно директива REVOKE отменяет уставленные ранее привилегии.

Несмотря на простоту и определенную изящность идеи «представлений», практическая реализация подобной технологии построения и функционирования распределенных систем встречает ряд серьезных проблем. Первая из них связана с размещением системного каталога базы данных, ибо при формировании для пользователя «представления» распределенной базы данных ядро СУБД в первую очередь должно «узнать», где и в каком виде в действительности находятся данные. Требование отсутствия центральной установки приводит к выводу о том, что системный каталог должен быть на любой локальной установке. Но тогда возникает проблема обновлений. Если какой-либо пользователь изменил данные или их структуру в системе, то эти изменения должны отразиться во всех копиях системного каталога. Однако размножение обновлений системного каталога может встретить трудности в виде недоступности (занятости) системных каталогов на других установках в момент распространения обновлений. В результате может быть не обеспечена непрерывность согласованного состояния данных, а также возникнуть ряд других проблем .

Решение подобных проблем и практическая реализация распределенных информационных систем осуществляется через отступление от некоторых рассмотренных выше принципов создания и функционирования распределенных систем. В зависимости оттого, какой принцип приносится в «жертву» (отсутствие центральной установки, непрерывность функционирования, согласованного состояния данных и др.) выделились несколько самостоятельных направлений в технологиях распределенных систем - технологии «Клиент-сервер», технологии реплицирования, технологии объектного связывания.

Реальные распределенные информационные системы, как правило, построены на основе сочетания всех трех технологий, но в методическом плане их целесообразно рассмотреть отдельно. Дополнительно следует также отметить, что техника представлений оказалась чрезвычайно плодотворной также и в другой сфере СУБД-защите данных. Авторизованный характер запросов, формирующих представления, позволяет предоставить конкретному пользователю те данные и в том виде, которые необходимы ему для его непосредственных задач, исключив возможность доступа, просмотра и изменения других данных.

1. 
   Архитектура "файл-сервер"

С появлением сетей данные стали хранить на файл-сервере. Это первый вид многопользовательской системы. В этом случае их поиск и обработка происходит на рабочих станциях. При таком подходе на рабочую станцию посылаются не только данные, необходимые конечному пользователю, но и данные, которые используются только для выполнения запроса (например, фрагменты индексных файлов или данные, которые будут отброшены при выполнении запроса). Таким образом, объём “лишней” информации зачастую превышает объём “нужной”.

Рис. 1.2. Схема файл-серверной архитектуры
Время реакции на запрос пользователя складывается из времени передачи данных с файл-сервера на рабочую станцию и времени выполнения запроса на рабочей станции. Чтобы время реакции такой системы было приемлемым, надо ускорить обмен данными с диском и нарастить объём оперативной памяти для кэширования данных с диска. Также желательно в качестве рабочей станции использовать мощный компьютер. Узким местом может оказаться сетевая среда, поэтому пропускная способность сетевой шины – тоже немаловажный показатель. Если растёт число одновременно работающих пользователей и объём хранимой информации, размер пересылаемой информации растёт, т.е. увеличивается сетевой трафик. И как результат, время реакции системы значительно падает. Такая технология подразумевает, что на каждой рабочей станции находится свой экземпляр СУБД, работающий с одними и теми же данными. Взаимодействие этих СУБД для синхронизации работы через промежуточное звено в виде файл-сервера приводит к дополнительным потерям .

Реальное распространение архитектуры "клиент-сервер" стало возможным благодаря развитию и широкому внедрению в практику концепции открытых систем. Поэтому мы начнем с краткого введения в открытые системы.
На предыдущей странице в заголовке упоминалась архитектура "файл-сервер", а "клиент-сервер" – это уже другая архитектура.
Основным смыслом подхода открытых систем является упрощение комплексирования вычислительных систем за счет международной и национальной стандартизации аппаратных и программных интерфейсов. Главной побудительной причиной развития концепции открытых систем явились повсеместный переход к использованию локальных компьютерных сетей и те проблемы комплексирования аппаратно-программных средств, которые вызвал этот переход. В связи с бурным развитием технологий глобальных коммуникаций открытые системы приобретают еще большее значение и масштабность.

Одним из основных принципов открытых систем, направленных в сторону пользователей, является независимость от конкретного поставщика. Ориентируясь на продукцию компаний, придерживающихся стандартов открытых систем, потребитель, который приобретает любой продукт такой компании, не попадает к ней в рабство. Он может продолжить наращивание мощности своей системы путем приобретения продуктов любой другой компании, соблюдающей стандарты. Причем это касается как аппаратных, так и программных средств и не является необоснованной декларацией. Реальная возможность независимости от поставщика проверена в отечественных условиях.

Практической опорой системных и прикладных программных средств открытых систем является стандартизованная операционная система. В настоящее время такой системой является UNIX. Фирмам-поставщикам различных вариантов ОС UNIX в результате длительной работы удалось прийти к соглашению об основных стандартах этой операционной системы. Сейчас все распространенные версии UNIX в основном совместимы по части интерфейсов, предоставляемых прикладным, а в большинстве случаев и системным программистам. По мнению многих специалистов, несмотря на появление претендующей на стандарт системы Windows NT, возможно именно UNIX останется основой открытых систем в ближайшие годы .

Технологии и стандарты открытых систем обеспечивают реальную и проверенную практикой возможность производства системных и прикладных программных средств со свойствами мобильности (portability) и интероперабельности (interoperability). Свойство мобильности означает сравнительную простоту переноса программной системы в широком спектре аппаратно-программных средств, соответствующих стандартам. Интероперабельность означает упрощения комплексирования новых программных систем на основе использования готовых компонентов со стандартными интерфейсами.

Использование подхода открытых систем выгодно и производителям, и пользователям. Прежде всего, открытые системы обеспечивают естественное решение проблемы поколений аппаратных и программных средств. Производители таких средств не решают все проблемы заново. Они могут, по крайней мере, временно продолжать комплексировать системы, используя существующие компоненты. Следует заметить, что при этом возникает новый уровень конкуренции. Все производители обязаны обеспечить некоторую стандартную среду, но вынуждены добиваться ее как можно лучшей реализации. Конечно, через какое-то время существующие стандарты начнут играть роль сдерживания прогресса, и тогда их придется пересматривать.

Преимуществом для пользователей является то, что они могут постепенно заменять старые компоненты системы на более совершенные, не утрачивая работоспособности системы. В частности, в этом кроется решение проблемы постепенного наращивания вычислительных, информационных и других мощностей компьютерной системы.

В основе широкого распространения компьютерных сетей компьютеров лежит известная идея разделения ресурсов. Высокая пропускная способность локальных сетей обеспечивает эффективный доступ из одного узла компьютерных сети к ресурсам, находящимся в других узлах.

Развитие этой идеи приводит к функциональному выделению компонентов сети: разумно иметь не только доступ к ресурсами удаленного компьютера, но также получать от этого компьютера комплекс сервисов, которые специфичны для ресурсов этого компьютера. При этом программные средства, поддерживающие эти сервисы нецелесообразно дублировать в нескольких узлах сети. Так мы приходим к различению рабочих станций и серверов сети.

Рабочая станция предназначена для непосредственной работы пользователя или категории пользователей и обладает ресурсами, соответствующими локальным потребностям данного пользователя. Специфическими особенностями рабочей станции могут быть:

Объем оперативной памяти (далеко не все категории пользователей нуждаются в наличии большой оперативной памяти);

Наличие и объем дисковой памяти (достаточно популярны бездисковые рабочие станции, использующие внешнюю память дискового сервера);

Характеристики процессора и монитора (некоторым пользователям нужен мощный процессор, других в большей степени интересует разрешающая способность монитора;

Для третьих обязательно требуются мощные средства для работы с графикой и т.д.).

При необходимости можно использовать ресурсы и/или услуги (сервисы), предоставляемые сервером.

Сервер компьютерной сети должен обладать ресурсами, соответствующими его функциональному назначению и потребностям сети. Заметим, что в связи с ориентацией на подход открытых систем, правильнее говорить о логических серверах (имея в виду набор ресурсов и программных средств, обеспечивающих сервисы над этими ресурсами), которые располагаются не обязательно на разных компьютерах. Особенностью логического сервера в открытой системе является то, что если по соображениям эффективности сервер целесообразно переместить на отдельный компьютер, то это можно проделать без потребности в какой-либо переделке, как его самого, так и использующих его прикладных программ.

Примерами серверов могут служить:

• 
  сервер телекоммуникаций, обеспечивающий услуги по связи данной локальной сети с внешним миром;
• 
  вычислительный или функциональный сервер, дающий возможность производить вычисления, которые невозможно выполнить на рабочих станциях;
• 
  дисковый сервер, обладающий расширенными ресурсами внешней памяти и предоставляющий их в использование рабочим станциями и, возможно, другим серверам;
• 
  файловый сервер, поддерживающий общее хранилище файлов для всех рабочих станций;
• 
  сервер баз данных фактически обычная СУБД, принимающая запросы по локальной сети и возвращающая результаты;
• 
  и другие.

1. 
   Архитектура "клиент-сервер"

Применительно к системам баз данных архитектура "клиент-сервер" интересна и актуальна главным образом потому, что обеспечивает простое и относительно дешевое решение проблемы коллективного доступа к базам данных в локальной сети. В некотором роде системы баз данных, основанные на архитектуре "клиент-сервер", являются приближением к распределенным системам баз данных, конечно, существенно упрощенным приближением, но зато не требующим решения основного набора проблем действительно распределенных баз данных.

Общая цель систем баз данных - это, конечно, поддержка разработки и выполнения приложений баз данных. Поэтому на высоком уровне систему баз данных можно рассматривать как систему с очень простой структурой, состоящей из двух частей - сервера (машины базы данных, называемую сервером баз данных) и набора клиентов (или внешнего интерфейса).

• 
  Сервер - это собственно СУБД. Он поддерживает все основные функции СУБД: определение данных, обработку данных, защиту и целостность данных и т.д. В частности, он предоставляет полную поддержку на внешнем, концептуальном и внутреннем уровнях. Поэтому "сервер" в этом контексте - это просто другое имя СУБД.
• 
  Клиент - это различные приложения, которые выполняются "над" СУБД: приложения, написанные пользователями, и встроенные приложения, предоставляемые поставщиками СУБД или некоторыми сторонними поставщиками программного обеспечения. Конечно, с точки зрения пользователей, нет разницы между встроенными приложениями и приложениями, написанными пользователем, - все они используют один и тот же интерфейс сервера, а именно интерфейс внешнего уровня.

1. 
   Приложения, написанные пользователями. Это в основном профессиональные прикладные программы, написанные либо на общепринятом языке программирования, таком как С или PASCAL, либо на некоторых оригинальных языках, таких как FOCUS, хотя в обоих случаях эти языки должны как-то связываться с соответствующим подъязыком данных.
2. 
   Приложения, предоставляемые поставщиками (часто называемые инструментальными средствами). В целом назначение таких средств - содействовать в процессе создания и выполнения других приложений, т.е. приложений, которые делаются специально для некоторой специфической задачи (хотя созданные приложения могут и не выглядеть как приложения в общепринятом смысле). Действительно, эта категория инструментальных средств позволяет пользователям, особенно конечным, создавать приложения без написания традиционных программ. Например, одно из предоставляемых поставщиками инструментальных средств может быть процессором языка запросов, с помощью которого конечный пользователь может выдавать незапланированные запросы к системе. Каждый такой запрос является, по существу, не чем иным, как специальным приложением (например, ISQL СУБД MS SQL Server), предназначенным для выполнения некоторых специфических функций.

Поставляемые инструментальные средства, в свою очередь, делятся на несколько самостоятельных классов:

• 
  процессоры языков запросов;
• 
  генераторы отчетов;
• 
  графические бизнес-подсистемы;
• 
  электронные таблицы:
• 
  процессоры обычных языков;
• 
  средства управления копированием;
• 
  генераторы приложений;
• 
  другие средства разработки приложений, включая CASE-продукты (CASE или Computer-Aided Software Engineering - автоматизация разработки программного обеспечения), и т.д.

Необходимо отметить, что так как система в целом может быть четко разделена на две части (сервер и клиенты), появляется возможность работы этих двух частей на разных машинах. Иначе говоря, существует возможность распределенной обработки.

Распределенная обработка предполагает, что отдельные машины можно соединить какой-нибудь коммуникационной сетью таким способом, что определенная задача, обрабатывающая данные, может быть распределена на нескольких машинах в сети. На самом деле, эта возможность настолько заманчива по различным соображениям, главным образом практическим, что термин "клиент/сервер" стал применяться исключительно в случае, если сервер и клиенты действительно находятся на разных машинах. Такое применение термина - небрежное, но очень распространенное. Технология, поддерживающая распределённую обработку данных должна обеспечивать клиенту доступ к распределённой БД точно так же, как доступ к централизованной БД. При этом данные могут храниться на локальном узле, на удалённом узле или обоих узлах – их расположение должно оставаться прозрачным как для конечного пользователя, так и для программы.

Архитектура клиент/сервер характеризуется наличием одной СУБД для всех пользователей, которая расположена на сервере. При

такой технологии программа пользователя (клиента) формирует запрос на отбор данных и отсылает запрос к серверу. Сервер отбирает данные, соответствующие выполняемому запросу, и отсылает их программе-клиенту (приложению). Программа-клиент обрабатывает полученные данные и предоставляет их пользователю. В этом случае объём передаваемой информации, а значит и сетевой трафик значительно ниже, чем при использовании файл-сервера. Логично было бы ожидать, что общее время отклика должно сократиться.

Однако время реакции в такой системе складывается из времени передачи запроса, времени ожидания ресурсов на сервере (например, процессора или дисковой операции), времени выполнения запроса и времени передачи результатов на рабочую станцию - программе-клиенту. Причём время ожидания на сервере может съедать львиную долю общего времени выполнения запроса. При разработке программ, работающих по технологии клиент-сервер, необходимо учитывать это и не обращаться к серверу за одной записью, а читать данные “пачками”.

Если сетевой трафик уменьшается, то узким местом становится компьютер, выполняющий роль сервера. Требования к нему очень высоки. В качестве сервера необходимо выбирать мощный компьютер, но мощность рабочих станций при этом увеличивать не обязательно.

В настоящее время различают две модели архитектуры клиент/сервер – двухуровневую и трехуровневую. Для двухуровневой модели характерна ситуация, когда БД состоит из таблиц локальных БД, которые находятся на одном узле, и там же функционируют сервер БД, прикладные программы выполняются на клиентских узлах

Двухуровневая модель архитектуры клиент/сервер

Трехуровневая модель архитектуры клиент/сервер

Для обеих моделей возможна ситуация, когда БД состоит из локальных БД, которые находятся на удаленных узлах (возможно географически удаленных), тогда такая база данных называется распределенной и обязателен сервер БД.

Систему баз данных можно рассматривать как систему, где осуществлено распределение процесса выполнения по принципу взаимодействия двух программных процессов, один из которых в этой модели называется "клиентом", а другой, обслуживающий клиента, - сервером (машина, хранящая базы данных). Клиентский процесс запрашивает некоторые услуги, а серверный процесс обеспечивает их выполнение. При этом предполагается, что один серверный процесс может обслужить множество клиентских процессов.

Структура системы БД с выделением клиентов и сервера

Сервер в простейшем случае - это собственно СУБД. Он поддерживает все основные функции СУБД и предоставляет полную поддержку на внешнем, концептуальном и внутреннем уровнях.

Клиенты - это различные приложения, которые выполняются над СУБД.

Обычно в приложении выделяются следующие группы функций:

• 
  функции ввода и отображения данных;
• 
  прикладные функции, определяющие основные алгоритмы решения задач приложения;
• 
  функции обработки данных внутри приложения,
• 
  функции управления информационными ресурсами;
• 
  служебные функции, играющие роль связок между функциями первых четырех групп.

1. 
   Двухуровневая модель архитектуры клиент/сервер

Если все пять компонентов приложения распределяются только между двумя процессами, которые выполняются на двух платформах: на клиенте и на сервере, то такая модель называется двухуровневой. Она имеет несколько основных разновидностей. Рассмотрим их.

Модель файлового сервера называется моделью удаленного управления данными. Данная модель предполагает следующее распределение функций - на клиенте располагаются почти все части приложения: презентационная часть приложения, прикладные функции, а также функции управления информационными ресурсами. Файловый сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и самой СУБД и поддерживает доступ к файлам.

Модель файлового сервера

Помимо этого недостатка использование файлового сервера несет еще и другие:

• 
  на каждой рабочей станции должна находиться полная копия СУБД;
• 
  управление параллельностью, восстановлением и целостностью усложняется, поскольку доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько экземпляров СУБД;
• 
  узкий спектр операций манипулирования данными, который определяется только файловыми командами;
• 
  защита данных осуществляется только на уровне файловой системы.

В модели удаленного доступа база данных также хранится на сервере. На сервере же находится и ядро СУБД. На клиенте располагаются части приложения, поддерживающие функции ввода и отображения данных и прикладные функции.

Клиент обращается к серверу с запросами на языке SQL. Структура модели удаленного доступа приведена на рисунке.

Модель удаленного доступа

Тем не менее, данная технология обладает и рядом недостатков:

• 
  запросы на языке SQL при интенсивной работе клиентских приложений могут существенно загрузить сеть;
• 
  презентационные и прикладные функции приложения должны быть повторены для каждого клиентского приложения;
• 
  сервер в этой модели играет пассивную роль, поэтому функции управления информационными ресурсами должны выполняться на клиенте.

Механизм хранимых процедур позволяет создавать подпрограммы, работающие на сервере и управляющие его процессами.

Таким образом, размещение на сервере хранимых процедур означает, что прикладные функции приложения разделены между клиентом и сервером. Трафик обмена информацией между клиентом и сервером резко уменьшается.

Централизованный контроль целостности базы данных в модели сервера баз данных выполняется с использованием механизма триггеров. Триггеры также являются частью БД.

Триггер - это особый тип хранимой процедуры, реагирующий на возникновение определенного события в БД. Он активизируется при попытке изменения данных - при операциях добавления, обновления и удаления. Триггеры определяются для конкретных таблиц БД.

Внедрение триггеров незначительно влияет на производительность сервера и часто используется для усиления приложений, выполняющих многокаскадные операции в БД.

В данной модели сервер является активным, потому что не только клиент, но и сам сервер, используя механизм триггеров, может быть инициатором обработки данных в БД. Поскольку функции клиента облегчены переносом части прикладных функций на сервер, он в этом случае называется "тонким".

При всех положительных качествах данной модели у нее все же есть один недостаток - очень большая загрузка сервера.

1. 
   Зачем все эти номера???

1. 
   Трехуровневая модель архитектуры клиент/сервер

Трехуровневая модель является расширением двухуровневой модели и в ней вводится дополнительный промежуточный уровень между клиентом и сервером. Архитектура трехуровневой модели приведена на рисунке.

Рис. ???. Архитектура трехуровневой модели
Такая архитектура предполагает, что на клиенте располагаются: функции ввода и отображения данных, включая графический пользовательский интерфейс, локальные редакторы, коммуникационные функции, которые обеспечивают доступ клиенту в локальную или глобальную сеть.

Серверы баз данных в этой модели занимаются исключительно функциями управления информационными ресурсами БД: обеспечивают функции создания и ведения БД, поддерживают целостность БД, осуществляют функции создания резервных копий БД и восстановления БД после сбоев, управления выполнением транзакций и так далее.

Промежуточному уровню, который может содержать один или несколько серверов приложений, выделяются общие не загружаемые функции для клиентов: наиболее общие прикладные функции клиента, функции, поддерживающие сетевую доменную операционную среду, каталоги с данными, функции, обеспечивающие обмен сообщениями и поддержку запросов.

Преимущества трехуровневой модели наиболее заметны в тех случаях, когда клиенты выполняют сложные аналитические расчеты над базой данных.

1. 
   Принципы построения распределенных баз данных

1. 
   Основные понятия

Распределенная СУБД – программный комплекс, предназначенный для управления распределенными базами данных и обеспечивающий прозрачный доступ пользователей к распределенной информации.

Распределенная система управления базой данных (распределенная СУБД) состоит из единой логической базы данных, распределенной на некоторое количество фрагментов. Каждый фрагмент базы данных сохраняется на одном или нескольких компьютерах, работающих под управлением отдельных СУБД и соединенных между собой сетью связи. Любой узел способен независимо обрабатывать запросы пользователей, требующие доступа к локально сохраняемым данным (т.е. каждый узел обладает определенной степенью автономности), а также способен обрабатывать данные, сохраняемые на других компьютерах сети.

Пользователи взаимодействуют с распределенной базой данных через приложения. Приложения могут подразделяться на требующие доступа к данным на других узлах (локальные приложения) и требующие подобного доступа (глобальные приложения). В распределенной СУБД должно существовать хотя бы одно глобальное приложение, поэтому такая СУБД должна иметь следующие характеристики:

1. Имеется набор логически связанных разделяемых данных.

2. Сохраняемые данные разбиты на некоторое количество фрагментов.

3. Может быть предусмотрена репликация фрагментов данных.

4. Фрагменты и их копии распределяются по разным узлам.

5. Узлы связаны между собой сетевыми соединениями.

6. Доступ к данным на каждом узле происходит под управлением СУБД.

7. СУБД на каждом узле способна поддерживать автономную работу локальных приложений.

8. СУБД каждого узла поддерживает хотя бы одно глобальное приложение.

Что такое УЗЕ на этом рисунке??

Компьютерная

Рис. 2.1. – Топология распределенной СУБД

Из определения СУБД следует, что она должна она должна сделать распределение данных прозрачным (незаметным) для конечного пользователя. Другими словами, от пользователей должен быть полностью скрыт тот факт, что распределенная база данных состоит из нескольких фрагментов, которые могут размещаться на различных компьютерах. Цель обеспечения прозрачности состоит в том, чтобы распределенная система внешне выглядела как централизованная. Иногда это требование называют основным принципом создания распределенных СУБД.

Очень важно понимать различия между распределенными СУБД и средствами распределенной обработки данных.

Распределенная обработка данных – это обработка с использованием централизованной базы данных, доступ к которой может осуществляться с различных компьютеров сети.

Ключевым моментом в определении распределенной СУБД является утверждение, что система работает с данными, физически распределенными в сети. Если данные хранятся централизованно, то даже в том случае, когда доступ к ним обеспечивается для любого пользователя по сети, эта система просто поддерживает распределенную обработку, но не может рассматриваться как распределенная СУБД.

1. 
   Преимущества и недостатки распределенных СУБД

1. 
   Преимущества

1. 
   Отражение структуры организации.

1. 
   Высокая степень разделяемости и локальной автономности.

1. 
   Повышение доступности данных.

1. 
   Повышение надежности.

1. 
   Повышение производительности.

1. 
   Экономические выгоды.

Второй потенциальный источник экономии имеет место в том случае, если базы данных географически удалены друг от друга и приложения требуют осуществления доступа к распределенным данным. В этом случае из-за относительно высокой стоимости передачи данных по сети (по сравнению со стоимостью их локальной обработки) может оказаться экономически выгодным разделить приложение на соответствующие части и выполнять необходимую обработку на каждом из узлов локально.

1. 
   Модульность системы.

1. 
   Недостатки

1. 
   Повышение сложности.

1. 
   Увеличение стоимости.

1. 
   Проблемы защиты.

1. 
   Усложнение контроля за целостностью данных.

1. 
   Отсутствие стандартов.

1. 
   Недостаток опыта.

1. 
   Усложнение процедуры разработки базы данных.

1. 
   Однородные и разнородные распределенные СУБД

Однородные системы значительно проще проектировать и сопровождать. Кроме того, подобный подход позволяет поэтапно наращивать размеры системы, последовательно добавляя новые узлы к уже существующей распределенной системе. Дополнительно появляется возможность повышать производительность системы за счет организации на различных узлах параллельной обработки информации.

Разнородные системы обычно возникают в тех случаях, когда независимые узлы, уже эксплуатирующие свои собственные системы с базами данных, со временем интегрируются во вновь создаваемую распределенную систему. В разнородных системах для организации взаимодействия между различными типами СУБД требуется обеспечить преобразование передаваемых сообщений. Для обеспечения прозрачности в отношении типа используемой СУБД пользователи каждого из узлов должны иметь возможность формировать интересующие их запросы на языке той СУБД, которая используется на их локальном узле. Система должна взять на себя поиск требуемых данных и выполнение всех необходимых преобразований передаваемых сообщений. В общем случае данные могут быть затребованы с другого узла, который характеризуется следующими особенностями: иной тип используемого оборудования, иной тип используемой СУБД, иной тип применяемых оборудования и СУБД.

Если используется иной тип оборудования, но на узлах применяется одинаковые СУБД, методы выполнения преобразований вполне очевидны и включают замену кодов и изменение длины машинного слова. Если типы используемых на узлах СУБД различны, процедура преобразования усложняется тем, что необходимо преобразовывать структуры данных одной модели данных в эквивалентные структуры другой модели данных.

Типичное решение, применяемое в некоторых реляционных системах, состоит в том, что отдельные части разнородных распределенных систем должны использовать шлюзы, предназначенные для преобразования языка и модели данных каждого из используемых типов СУБД в язык и модель данных реляционной системы. Однако подходу с применением шлюзов свойственны некоторые серьезные ограничения. Во-первых, шлюзы не позволяют организовать систему управления транзакциями даже для отдельных пар систем. Другими словами, шлюз между двумя системами представляет собой не более чем транслятор запросов. Например, шлюзы не позволяют системе координировать управление параллельным выполнением и процедурами восстановления транзакций, включающих обновление данных в обеих базах. Во-вторых, использование шлюзов позволяет решить лишь задачу трансляции запросов с языка одной СУБД на язык другой. Поэтому они, как правило, не позволяют решить проблему создания однородной структуры и устранить различия между представлениями данных в различных системах.

1. 
   Обеспечение прозрачности в распределенной СУБД

1. Прозрачность размещения.

2. Прозрачность транзакций.

3. Прозрачность выполнения.

4. Прозрачность использования СУБД.

Следует отметить, что полная прозрачность не всегда принимается как одна из основных целей. Полная прозрачность превращает управление распределенными данными в чрезвычайно трудную задачу. Кроме того приложения, написанные с учетом полной прозрачности доступа в географически распределенной базе данных, обычно характеризуются низкими показателями управляемости, модульности и производительности обработки сообщений. Следует также отметить, что в одной системе редко удается обнаружить все рассматриваемые здесь типы прозрачности.

1. 
   Прозрачность размещения

1. 
   Прозрачность фрагментации.

1. 
   Прозрачность местонахождения.

1. 
   Прозрачность репликации.

1. 
   Прозрачность локального отображения.

1. 
   Прозрачность именования.

1. Утрата определенной части локальной автономии.

2. Появление проблем с производительностью (поскольку центральный узел превращается в узкое место всей системы).

3. Снижение доступности – если центральный узел по какой-либо причине станет недоступным, все остальные узлы системы не смогут создавать новые объекты базы данных.

Альтернативное решение состоит в использовании префиксов, помещаемых в имена объектов в качестве идентификатора узла, создавшего этот объект. Однако подобный подход приводит к утрате прозрачности размещения.

Подход, который позволяет преодолеть недостатки, свойственные обоим упомянутым методам, состоит в использовании псевдонимов (синонимов), создаваемых для каждого из объектов базы данных. Задача преобразования псевдонимов в имена соответствующих объектов базы данных возлагается на распределенную СУБД.

1. 
   Прозрачность транзакций

1. 
   Прозрачность выполнения

В централизованной СУБД обработчик запросов должен оценивать каждый запрос, требующий доступа к данным, и находить оптимальную стратегию его выполнения, представляющую собой упорядоченную последовательность операций с базой данных. В распределенной среде обработчик распределенных запросов преобразует запрос, требующий доступа к данным, в упорядоченную последовательность операций с локальными базами данных. При этом возникает дополнительная сложность, связанная с необходимостью учитывать наличие фрагментации, репликации и определенной схемы размещения данных. Обработчик распределенных запросов должен выяснить:

1. К какому фрагменту следует обратиться.

2. Какую копию фрагмента использовать, если его данные участвуют в репликации.

3. В какое место хранения данных следует обратиться.

Обработчик распределенных запросов вырабатывает стратегию выполнения, которая является оптимальной с точки зрения некоторой стоимостной функции. Обычно распределенные запросы оцениваются по таким показателям:

1. Время доступа, включающее физический доступ к данным на диске.

2. Время работы центрального процессора, затрачиваемое на обработку данных в оперативной памяти.

3. Время, необходимое для передачи данных по сетевым соединениям.

Первые два фактора аналогичны тем, что учитываются в централизованных системах. Однако в распределенной среде СУБД необходимо учитывать и затраты на передачу данных, которые во многих случаях оказываются доминирующими. В подобных ситуациях при оптимизации можно игнорировать затраты на ввод-вывод и затраты процессорного времени. Но локальные сети имеют скорость передачи данных, сравнимую со скоростью доступа к дискам. В этом случае при оптимизации должны учитываться все три показателя затрат.

1. 
   Прозрачность использования СУБД

1. 
   Двенадцать правил Дейта

Правило 1. Локальная автономность.

Узлы в распределенной системе должны быть автономными. В данном контексте автономность означает следующее:

1. Локальные данные принадлежат локальным владельцам и сопровождаются локально.

2. Все локальные операции остаются сугубо локальными.

3. Все операции на заданном узле контролируются только этим узлом.

Правило 2. Отсутствие зависимости от центрального узла.

В системе не должно быть ни одного узла, без которого она не могла бы функционировать. Это означает, что в системе не должно существовать центральных серверов таких служб, как управление транзакциями, выявление взаимоблокировок, оптимизация запросов и управление глобальным системным каталогом.

Правило 3. Непрерывное функционирование.

В идеальном случае в системе никогда не должна возникать потребность в плановом прекращении ее функционирования для выполнения следующих операций:

1. Добавление и удаление узла из системы.

2. Динамическое создание и удаление фрагментов из одного или нескольких узлов.

Правило 4. Независимость от местонахождения.

Независимость от местонахождения эквивалентна прозрачности местонахождения. Пользователь должен получать доступ к базе данных с любого из узлов. Более того, пользователь должен получать доступ к любым данным таким образом, как если бы они хранились на его узле, независимо от того, где они физически находятся.

Правило 5. Независимость от фрагментации.

Пользователь должен получать доступ к данным независимо от способа их фрагментации.

Правило 6. Независимость от репликации.

Пользователь не должен нуждаться в сведениях о наличии копий данных. Это означает, что пользователь не должен обращаться непосредственно к конкретной копии элемента данных и заботиться об обновлении всех имеющихся копий элемента данных.

Правило 7. Обработка распределенных запросов.

Система должна поддерживать обработку запросов, ссылающихся на данные, расположенные на нескольких узлах.

Правило 8. Обработка распределенных транзакций.

Система должна поддерживать выполнение транзакции как единицы восстановления. Система должна гарантировать, что глобальные и локальные транзакции будут выполняться с сохранением четырех основных свойств транзакций: неразрывности, согласованности, изолированности и устойчивости.

Правило 9. Независимость от типа оборудования.

Распределенная СУБД должна функционировать на оборудовании с различными вычислительными платформами.

Правило 10. Независимость операционной системы.

Прямым следствием предыдущего правила является требование, согласно которому распределенная СУБД должна функционировать под управлением различных операционных систем.

Правило 11. Независимость от сетевой архитектуры.

Распределенная СУБД должна функционировать в среде самых различных сетей связи.

Правило 12. Независимость от базы данных.

Должна быть предусмотрена возможность создавать распределенную СУБД на основе локальных СУБД различных типов, функционирование которых может быть даже основано на поддержке разных моделей данных. Другими словами, распределенная СУБД должна поддерживать разнородную архитектуру.

Последние четыре правила являются пока лишь недостижимым идеалом. Поскольку их формулировка является слишком общей и отсутствуют стандарты на компьютерную и сетевую архитектуру, в обозримом будущем можно рассчитывать только на частичное соблюдение требований последних четырех правил разработчиками распределенных СУБД.

1. 
   Возможности СУБД Oracle для построения распределенных баз данных

1. 
   Распределенная СУБД Oracle

Корпорация Oracle первой ввела распределенные базы данных еще в начале 1980-х в ответ на требования организовать доступ к данным на разных платформах.

Как и многие другие коммерческие распределенные СУБД, Oracle не поддерживает механизм фрагментации того типа, который был описан выше, но администратор базы данных может распределить данные вручную для достижения аналогичного эффекта. Но в таком случае конечный пользователь обязан знать, каким образом фрагментирована таблица, и учитывать эти сведения в процессе эксплуатации приложения. Иными словами распределенная СУБД Oracle не поддерживает прозрачность фрагментации. Тем не менее эта СУБД поддерживает прозрачность местонахождения.

Распределенные базы данных Oracle могут быть объединены за счет установки связей между отдельными базами. Применяя представления, процедуры и синонимы программист может делать доступ к этим распределенным источникам данных прозрачным для конкретного местоположения.

Для выполнения запросов распределенные базы данных Oracle связываются за счет установки и поддержания связей баз данных. Чаще всего связь базы данных (database link) создается ее администратором, ответственным за управление доступом к распределенным источникам данных.

При создании связи базы данных используется имя базы данных, с которой необходимо установить связь, а также имя сервера или домена, в котором она размещена .

Как правило, связи создают приватными или общедоступными, в зависимости от присвоенных полномочий на создание таких связей и типа доступа, который должен быть представлен пользователям. Приватные связи ограничивают круг пользователей, в то время как работать с общедоступной связью может любой пользователь. По умолчанию пользователи связи и их пароли будут совпадать с параметрами исходной базы данных. Можно также создавать связи с указанными именами пользователей и паролями. Такие связи называют аутентифицированными связями, и их можно применять для

Р
Database link

identified by…

EMP
DEP
Insert into EMP@SALES … ;

delete from DEP … ;

select … from EMP@SALES … ;

установления как приватных, так и общедоступных связей.

Связь базы данных это своего рода указатель, который определяет одностороннюю связь между двумя серверами баз данных .

Рис. 3.1 – Схема работы database link

Что такое СЕРВЕ на этом рисунке??

Связь базы данных задает следующую информацию:

1. Сетевой протокол (например, TCP/IP), который используется для соединения.

2. Имя удаленного хоста (компьютера в сети), на котором находится удаленная база данных.

3. Имя базы данных на удаленном хосте.

4. Наименование учетной записи для доступа к удаленной базе данных.

5. Пароль к этой учетной записи.

Локальная БД

Удаленная

Рис. 3.2. – Схема подключения к удаленной БД

Связь базы данных можно создать при помощи следующей команды:

create database link

connect to {current_user | identified by
}

using "(DESCRIPTION =

Каждая организация разрабатывает более или менее весомую часть а не все информационное наполнения своей ГИС. Потребность в данных является стимулом для пользователей получать новые данные наиболее эффективными и быстрыми способами в том числе приобретая части баз данных для своих ГИС у других ГИС пользователей. Таким образом управление данными ГИС осуществляется несколькими пользователями.

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

12. ГИС – РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

12.1. Общие сведения

Сейчас в большинстве географических информационных систем данные слоев и таблиц поступают из разных организаций. Каждая организация разрабатывает более или менее весомую часть, а не все информационное наполнения своей ГИС. Обычно хотя бы некоторые слои данных поступают из внешних источников. Потребность в данных является стимулом для пользователей получать новые данные наиболее эффективными и быстрыми способами, в том числе приобретая части баз данных для своих ГИС у других ГИС-пользователей. Таким образом, управление данными ГИС осуществляется несколькими пользователями.

12.2. Возможности взаимодействия

Распределенная сущность ГИС подразумевает широкие возможности для взаимодействия между многими ГИС-организациями и системами. Сотрудничество и совместная работа пользователей очень важны для ГИС.

ГИС-пользователи в своей работе давно опираются на взаимовыгодную деятельность по обмену данными и их совместному использованию. Реальным отражением этой фундаментальной потребности являются непрекращающиеся усилия в области создания ГИС стандартов. Приверженность отраслевым стандартам и общим принципам построения ГИС критически важна для успешного развития и широкого внедрения этой технологии. ГИС должна поддерживать наиболее важные стандарты и иметь возможность адаптации при появлении новых стандартов.

12.3. ГИС-сети

Многие географические наборы данных могут компилироваться и управляться как общий информационный ресурс и совместно использоваться сообществом пользователей. К тому же пользователи ГИС имеют собственное видение того, каким образом можно обеспечить обмен популярными наборами данных через Web.

Ключевые web-узлы, называемые порталами каталогов ГИС, предоставляют возможность пользователям как выкладывать собственную информацию, так и искать доступную для использования географическую информацию. В результате ГИС-системы все в большей степени подключаются к Всемирной паутине и получают новые возможности обмена и использования информации.

Это видение внедрилось в сознание людей за последнее десятилетие и нашло отражение в таких понятиях, как Национальная инфраструктура пространственных данных (NSDI) и Глобальная инфраструктура пространственных данных (GSDI). Эти концепции постоянно развиваются и постепенно внедряются, причем не только на национальном и глобальном уровнях, но также на уровне округов и муниципальных образований. В обобщенном виде эти концепции включены в понятие Инфраструктуры пространственных данных (SDI, Spatial Data Infrastructure).

ГИС-сеть по сути является одним из методов внедрения и продвижения принципов SDI. Она объединяет множество пользовательских сайтов, способствует публикации, поиску и совместному использованию географической информации посредством World Wide Web.

Географическое знание изначально является распределенным и слабо интегрированным. Вся необходимая информация редко содержится в отдельном экземпляре базы данных с собственной схемой данных. Пользователи ГИС взаимодействуют друг с другом с целью получить недостающие части имеющихся у них ГИС- данных. Посредством ГИС- сетей пользователям проще наладить контакты и обмен накопленными географическими знаниями.

В состав ГИС-сети входят три основных строительных блока:

• Порталы каталогов метаданных, где пользователи могут провести поиск и найти ГИС-информацию в соответствии с их потребностями
• ГИС-узлы, где пользователи компилируют и публи куют наборы ГИС-информации
• Пользователи ГИС, которые ведут поиск, выявляют, обращаются и используют опубликованные данные и сервисы

12.4. Каталоги ГИС-порталов

Важным компонентом ГИС-сети является каталог ГИС-портала с систематизированным реестром разнообразных мест хранения данных и информационных наборов. Часть ГИС-пользователей действует в качестве распорядителей данных, они компилируют и публикуют свои наборы данных для совместного использования в разных организациях. Они регистрируют свои информационные наборы в каталоге портала. Проводя поиск по этому каталогу, другие пользователи могут найти нужные им информационные наборы и обратиться к ним.

Портал ГИС-каталога - это Web-сайт, где ГИС пользователи могут искать и находить нужную им ГИС-информацию. Предоставляемые возможности зависят от комплекса предлагаемых сетевых сервисов ГИС-данных, картографических сервисов и сервисов метаданных. Периодически сайт портала ГИС-каталога может проводить обследование каталогов связанных с ним сайтов-участников с целью опубликования и обновления одного центрального ГИС-каталога. Таким образом, ГИС-каталог может содержать ссылки на источники данных, имеющиеся как на этом, так и на других сайтах. Предполагается, что будут созданы серии таких каталожных узлов, и на их основе сформируется общая сеть - Инфраструктура пространственных данных.

ГИС-данные и сервисы документируются в виде каталожных записей в каталоге ГИС-портала, по которому можно проводить поиск кандидатов для использования в разных ГИС-приложениях.

Одним из примеров портала ГИС-каталога является портал правительства США (Geospatial One-Stop, см. www.geodata.gov). Этот портал позволит правительственным органам всех уровней и широкой общественности проще, быстрее и с меньшими затратами обращаться к географической информации.

СПбГУТ им. проф. -Бруевича

РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ

СИСТЕМЫ

(ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК)

Санкт-Петербург, 2008

Предисловие

Раздел 1. Информационные сети и системы

1.1. Основные понятия теории информационных систем и сетей

1.2. Концептуальная модель информационной сети

1.3. Организация процессов взаимосвязи в информационных сетях

1.4. Принципы и функции организации взаимосвязи открытых систем

1.5. Локальные информационно-вычислительные сети (ЛИВС)

1.5.1. Общие сведения

1.5.2. Стандарты локальных сетей

1.5.3. Архитектура локальных сетей типа Ethernet

1.5.4. Пример формата кадра Ethernet

1.6. Технологии и архитектура современных беспроводных сетей

1.6.1. Классификация беспроводных сетей передачи информации

1.6.2. Персональные беспроводные сети (технологии Home RF, Bluetooth, ZigBee)

1.6.3. Беспроводные локальные сети (стандарты IEEE 802.11 и DECT)

1.6.4. Беспроводные городские сети (технология WiMAX)

1.6.5. Беспроводные глобальные сети WWAN (технологии IEEE 802.20, GSM, CDMA, 3G)

1.7. Магистральные сети передачи данных

1.7.1. Сети с коммутацией пакетов Х.25

1.7.2. Сети Frame Relay (Сети с ретрансляцией кадров)

1.7.3. Сети АТМ

1.7.4. Технология TCP/IP

1.7.5. Технология Ethernet в магистральных сетях передачи данных

Раздел 2. Протоколы физического и канального уровней в распределенных информационных системах

2.1. Физический уровень

2.1.1. Стандарты протоколов физического уровня между ООД и АКД

2.1.2. Сопряжение АКД с каналом связи

2.2. Протоколы канального уровня

2.2.1. Байт-ориентированные протоколы

2.2.2. Бит-ориентированные протоколы

2.2.3. Передача с установлением соединения и без установления соединения

2.2.4. Методы повышения достоверности на канальном уровне

2.2.5. Компрессия данных

Раздел 3. Модемы для распределенных информационных систем

3.1. Модемы для ТФОП

3.1.1. Общие сведения

3.1.2. Элементы модема для ТФОП

3.1.3. Методы скремблирования

3.1.4. Способы модуляции

3.1.5. Протоколы модуляции серии V

3.2. Цифровые модемы

3.2.1. Устройство цифрового модема

3.2.2. Проблемы передачи по физическим линиям

3.2.3. Модемы для физических линий

3.3. xDSL-модемы

3.4. Радиомодемы

3.4.1. Общие сведения

3.4.2. Радиомодемы ISM-диапазонов

3.4.3. Пакетные радиомодемы

3.4.4. Формат кадров АХ.25

3.4.5. Физическая реализация радиомодемов

3.5. Модемы для волоконно-оптических сетей (ВОЛС)

3.6. Принципы построения свёрточных кодов

3.6.1. Методы представления сверточных кодов

3.6.2. Алгоритм декодирования Витерби

Раздел 4. Документальная электросвязь

4.1. Общие положения по сетям и службам передачи данных

4.2. Услуги служб передачи данных. Качество предоставляемых услуг ПД

4.2.1. Передача данных по сети ТФОП

4.2.2. Передача данных по некоммутируемым каналам ТЧ

4.2.3. Передача данных по цифровым каналам цифровых сетей с интеграцией служб (N-ISDN, B-ISDN)

4.2.4. Показатели качества обслуживания в службах ПД с коммутацией пакетов по протоколу Х.25

4.2.5. Показатели качества обслуживания в службах ПД с ретрансляцией кадров по протоколу Х.36

4.2.6. Показатели качества обслуживания в службах ПД с коммутацией пакетов по протоколам, относящимся к семейству IP

4.2.7. Показатели качества обслуживания в службах ПД с некоммутируемыми цифровыми каналами

4.2.8. Некоторые показатели качества ПД по неспециализированным сетям данных

4.3. Телематические службы и услуги. Качество предоставляемых телематических услуг и требования к ним

4.3.1. Факсимильные службы

4.3.2. Служба обмена электронными сообщениями

4.3.3. Службы телеконференций

4.3.4. Информационные службы

Раздел 5. Интернет технологии

5.1. Общие сведения об Интернет

5.1.1. Обобщённая структура сети Интернет

5.1.2. Стек протоколов TCP/IP

5.1.3. Организации, отвечающие за развитие Интернет и стандартизацию средств Интернет

5.1.4. Сравнительная оценка и сфера применения сетевых архитектур ISO и TCP/IP

5.2. Прикладной уровень. Примеры служб и протоколов

5.2.1. Служба FTP. Протокол FTP

5.2.2. Служба WWW. Протокол HTTP

5.2.3. Структура и протоколы электронной почты в Интернет

5. 3. Транспортный уровень. Протоколы TCP и UDP

5.4. Адресация в IP-сетях

5.4.1. Типы адресов стека TCP/IP

5.4.2. Классы IP-адресов

5.5. Межсетевой уровень и протокол IP (Internet Protocol)

5.6. Принципы и алгоритмы маршрутизации в Интернет

5.6.1. Проблема маршрутизации в сети Интенет

5.6.2. Внутренние протоколы маршрутизации

5.6.3. Внешние протоколы маршрутизации

Раздел 6. Информационные ресурсы распределенных

информационных систем

6.1. Базы данных

6.1.1. Общие понятия

6.1.3. Уровни представления данных

6.1.4. Модели данных

6.3. Системы распределенных вычислений

6.4. Архитектура центра обработки данных

7.1. Базовая модель и метод «клиент-сервер»

7.2. Модификации модели и метода «клиент-сервер»

7.2.1. Модель и метод доступа к удаленным данным

7.2.2. Модель и метод сервера базы данных

7.2.3. Модель и метод сервера приложений

7.3. Программы-агенты и модель «клиент-агент-сервер»

7.4. Особенности управления в распределенных информационных

системах

Предисловие

Предлагаемый вниманию электронный учебник освещает широкий круг вопросов, связанных с построением, функционированием и использованием распределенных информационных систем.

Первый раздел учебника посвящена вопросам построения информационных сетей и систем. Рассмотрены вопросы организации локальных информационно-вычислительных сетей, приведены стандарты. Большое внимание уделено вопросам реализации беспроводных сетей передачи информации, рассмотрены стандарты для беспроводных сетей, которые в настоящее время оказались наиболее перспектитвными при реалиции беспроводных сетей.

Во втором разделе дается характеристика протоколов физического и канального уровня семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем. Рассмотрены примеры наиболее широко используемых терминальных интерфейсов. Также рассмотрены протоколы передачи данных на канальном уровне. Особое внимание обращено на методы повышения достоверности и компрессию данных.

В третьем разделе учебника рассмотрены наиболее часто используемые в настоящее время классы модемов для распределенных информационных систем. Достаточно внимания уделено вопросам достижения современными модемами высоких скоростей передачи данных при требуемой помехоустойчивости.

В четвертом разделе раскрыты требования руководящих документов «Сети и службы передачи данных» и «Телематические службы». Рассмотрены услуги служб передачи данных и телематических служб, а также качество предоставляемых ими услуг.

В пятом разделе рассмотрены принципы построения глобальной распределенной инфокоммуникационной системы, которая реализована на базе сети Интернет. Описаны некоторые службы и протоколы прикладного уровня. Раскрыта организация функционирования протоколов транспортного и сетьвого уровней. Нашли отражение вопросы маршрутизации в сети Интернет.

В шестом разделе проанализированы способы хранения, организации и представления информации в базах данных, рассмотрены системы распределенных вычислений, раскрыта архитектура центра обработки данных.

Седьмой раздел посвящена моделям и методам управления в информационных системах.

Учебник адресован студентам, имеющим целью получить знания о том, как организованы и функционируют современные информацион­ные сети и системы, какие информационные ресурсы составляют основу распределенных информационных систем, на каких коммуника­ционных средах базируются информационные системы.

Книга может быть полезна исследователям и научным работникам , специализирующимся в области инфокоммуникационных технологий, а также тем, кто только осваивает эту область.