Распределенные базы данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Введение

2. Теоретическая часть

2.1 Введение

2.2 Классификация средств разработки приложений

2.3 Средства разработки, универсальные по отношению к СУБД

2.4 Классификация приложений, использующих базы данных

2.4.1 Приложения в архитектуре «клиент-сервер»

2.4.2 Распределенные приложения

Заключение

3. Практическая часть

3.1 Общая характеристика задачи

3.2 Описание алгоритма решения задачи

Список использованной литературы

1. 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. На мой взгляд, это направление может успешно развиваться лишь при выполнении двух главных условий - адекватном развитии глобальной сетевой инфраструктуры и применении реальных технологий создания распределенных информационных систем.

2. Теоретическая часть

2.1 Введение

Проектирование данных играет ключевую роль при разработке информационных систем -- ведь от качества выполнения этой работы зависят затраты, связанные с созданием приложений для конечных пользователей, а также с последующим сопровождением и модернизацией созданного продукта. Результатом этого этапа является «пустая» база данных (то есть база данных, таблицы которой по большей части не содержат записей, за исключением, возможно, таблиц справочного характера типа списка субъектов Российской Федерации или телефонных кодов городов).

Следующий этап жизненного цикла информационной системы -- разработка клиентских приложений. Результатом этого этапа является готовый продукт, состоящий из ряда приложений, позволяющих пользователям вводить данные в таблицы либо редактировать уже существующие данные, анализировать введенные данные и представлять их в более удобном для восприятия виде -- графиков, сводных таблиц или отчетов (в том числе в виде «бумажных» документов).

Процесс проектирования данных для реляционных СУБД является до известной степени процессом логическим и подчиняется единой стандартной методологии. Это обусловливает низкую степень зависимости последовательности выполняемых при проектировании данных действий как от того, какое именно средство проектирования данных применяется, так и от того, применяется ли оно вообще. Собственно, именно поэтому средства проектирования данных в большей или меньшей степени сходны по своему интерфейсу, отражающему по существу процесс рисования моделей данных на бумаге.

Процесс же создания клиентских приложений, работающих с базами данных, достаточно сложно описать в виде подобной универсальной последовательности действий, поскольку логика конкретного приложения практически полностью зависит от логики моделируемого бизнес-процесса. Средства разработки приложений как категория программных продуктов существуют гораздо дольше, чем средства проектирования данных, и они более разнообразны -- от компилятора, запускаемого из командной строки, до инструментов, где готовое приложение собирается «мышью» из готовых компонентов, а код генерируется автоматически. При таком разнообразии средств разработки их следует каким-то образом классифицировать.

2.2 Классификация средств разработки приложений

Классифицировать средства разработки можно с различных позиций, например исходя из поддерживаемого ими языка программирования, или работоспособности созданных приложений на той или иной платформе, или наличия в них тех или иных библиотек и визуальных средств, а так же классифицировать средства разработки приложений, исходя из удобства их применения для создания продуктов, представляющих собой пользовательский интерфейс к базе данных.

Практически любое средство разработки, мало-мальски претендующее на универсальность, можно заставить работать с любой базой данных -- достаточно поддержки применения в этом средстве разработки сторонних библиотек и наличия у этой базы данных набора клиентских интерфейсов (API) для платформы, на которой должны функционировать созданные приложения. Однако далеко не любая пара продуктов «средство разработки плюс СУБД» привлекательна с точки зрения трудозатрат, связанных с созданием подобных приложений. Можно написать полноценное приложение, вызывающее функции клиентского API и реализующего удобный пользовательский интерфейс с помощью компилятора языка С и простейшей графической библиотеки (например, позволяющей изменять цвет пикселов на экране) для той операционной системы, в которой будет работать данное приложение. Но затраты, связанные с реализацией подобного проекта, могут оказаться совершенно неоправданными -- ведь в этом случае разработчикам придется реализовывать функции, которые уже содержатся в библиотеках классов и компонентов средств разработки, более глубоко ориентированных на создание приложений с базами данных или включающих поддержку создания таких приложений.

Примечание: Средства разработки, ориентированные на конкретные СУБД.

Лет десять-двадцать назад во многих приложениях, использующих базы данных, функции клиентского API вызывались из кода, написанного на одном из языков программирования, чаще всего на C. Достаточно взглянуть на описание API клиентской части почти любой серверной СУБД -- и вы найдете немало примеров наиболее типичных фрагментов кода, например, для регистрации пользователя, выполнения запросов и т.п. Однако достаточно быстро разработчикам СУБД стало ясно, что трудозатраты, связанные с написанием подобного кода, можно существенно сократить, собрав в библиотеки наиболее типичные фрагменты кода и наиболее часто встречающиеся элементы пользовательского интерфейса (пусть даже и для алфавитно-цифровых терминалов), оформив эти библиотеки в виде отдельного продукта и добавив к нему среду разработки и утилиты проектирования пользовательских форм для просмотра и редактирования данных, а также отчетов. Именно так и появились первые средства разработки, ориентированные на конкретные СУБД, такие, например, как Oracle*Forms (предшественник нынешнего Oracle Forms Developer).

Продукты этого класса на рынке средств разработки имеются и сегодня. Почти все производители серверных СУБД производят и средства разработки приложений. В подавляющем большинстве случаев современные версии этих средств разработки поддерживают доступ к СУБД других производителей как минимум с помощью одного из универсальных механизмов доступа к данным (ODBC, OLE DB, BDE). Однако доступ к «своей» СУБД обычно осуществляется максимально эффективным способом, то есть с помощью клиентских API, объектов, содержащихся в библиотеках клиентской части серверных СУБД, специальных классов для доступа к данным этой СУБД либо за счет реализации драйверов для универсальных механизмов доступа к данным, способной учитывать специфические особенности данной СУБД.

В отдельную категорию можно выделить среды разработки настольных СУБД. Однако, что в настоящее время создание приложений в архитектуре «клиент-сервер» с их помощью -- явление нечастое. Исключение, пожалуй, составляют пары Microsoft Access -- MSDE, Microsoft Access -- Microsoft SQL Server и Microsoft Visual FoxPro -- Microsoft SQL Server. Здесь налицо результат грамотной политики Microsoft, стремящейся к максимальной совместимости своих продуктов и обеспечивающей наиболее безболезненную для пользователей замену своих настольных СУБД собственными же серверами баз данных (Access->MSDE->Microsoft SQL Server, FoxPro->Visual FoxPro->Microsoft SQL Server).[ 1, c. 10-14]

2.3 Средства разработки, универсальные по отношению к СУБД

Средства разработки, универсальные по отношению к СУБД (или претендующие на подобную универсальность), как правило, являются последователями обычных средств разработки приложений, не имеющих прямого отношения к базам данных. Типичные примеры таких средств разработки -- Borland Pascal, Borland C++, Microsoft QuickC. Способные использовать библиотеки сторонних производителей, эти средства позволяли обращаться к функциям клиентских API, а с развитием универсальных механизмов доступа к данным (таких как ODBC) -- и к функциям API библиотек, реализующих такие механизмы. Отметим, что нередко с помощью этих средств разработки создавались среды настольных СУБД (таких как dBase, FoxBase) или псевдокомпиляторы для языков семейства xBase (например, Clipper).

Более поздние версии означенных средств разработки приобрели библиотеки функций и классов, предназначенных для доступа к данным с помощью тех или иных универсальных механизмов. Дальнейшее развитие средств разработки привело к появлению двух категорий продуктов подобного назначения.

К первой категории относятся средства разработки, обладающие обширными библиотеками классов, большим количеством «мастеров» и кодогенераторов, но ориентированные на «ручное» создание кода и довольно редко применяемые для создания «стандартных» приложений для работы с базами данных (здесь под словосочетанием «стандартное приложение» мы подразумеваем приложение, имеющее непосредственный доступ к базе данных, с которым взаимодействует пользователь, то есть являющееся «классическим» клиентом серверной СУБД). Типичным (и единственным действительно популярным на рынке программного обеспечения) представителем этого класса продуктов является Microsoft Visual C++. С помощью Microsoft Visual C++ и библиотеки MFC (Microsoft Foundation Classes) можно создавать любые приложения, если вы обладаете навыком, знаниями, умением и временем. Тем не менее приложения, обладающие сложным пользовательским интерфейсом (например, использующие базы данных), с его помощью разрабатывают не так часто (хотя примеры подобного его использования можно найти даже в отечественной литературе). В основном этот продукт применяется для создания клиентских приложений в случае предъявления к ним особых требований, таких, например, как высокая производительность, способность осуществлять какие-либо нестандартные операции и пр.

Ко второй категории относятся средства разработки с развитыми визуальными инструментами, позволяющие буквально «рисовать» пользовательский интерфейс, частично стирая различия между работой программиста и пользователя и удешевляя конечный продукт за счет привлечения к проектированию интерфейса разработчиков, обладающих не самой высокой квалификацией (если внимательно изучить программы курсов учебных центров, специализирующихся на обучении средствам разработки Microsoft, Borland и Sybase, то можно обнаружить, что продолжительность курса обучения, прослушав который обычный пользователь Windows должен научиться создавать клиентские приложения для серверных СУБД, составляет от 5 до 10 рабочих дней).

Именно эта категория средств разработки наиболее часто применяется при создании клиентских приложений. К наиболее популярным продуктам подобного класса следует отнести Microsoft Visual Basic, Borland Delphi, Sybase PowerBuilder и Borland C++Builder. Среды разработки подобных продуктов весьма схожи внешне (с точностью до расположения окон на экране, устанавливаемого «по умолчанию»): как правило, среда разработки такого продукта содержит «заготовку» проектируемой формы (аналога окна), отдельную панель с пиктограммами элементов пользовательского интерфейса и иных используемых в приложении объектов, которые можно выбирать и помещать на форму, окно, в котором отображаются и редактируются свойства одного из выбранных на форме элементов (а иногда и список событий, на которые реагирует данный элемент), окно редактора кода, где можно вводить фрагменты кода, связанные с обработкой тех или иных событий, а также код, реализующий логику работы данного приложения. Как правило, современные средства разработки такого класса позволяют создавать простейшие приложения для редактирования данных практически без написания кода.

В последнее время очень популярным стало также создание приложений, использующих доступ к базам данных, но расположенных внутри обычных документов. В основу средств разработки подобных приложений положены макроязыки соответствующих редакторов. Наиболее типичным и практически единственным популярным представителем средств разработки этой категории является Visual Basic for Applications, сходный с перечисленными выше визуальными средствами разработки и отличающийся от них тем, что созданные с его помощью приложения содержатся внутри документов Microsoft Office и не отчуждаются от них.

Однако, приведенное деление средств разработки на эти два класса весьма условно.

2.4 Классификация приложений, использующих базы данных

2.4.1 Приложения в архитектуре «клиент-сервер»

Информационные системы, созданные в такой архитектуре, представляют собой сервер баз данных, манипулирующий данными, и клиентское приложение, обращающееся к нему и использующее для этого либо клиентские API (или инкапсулирующие их вызовы классы и компоненты), либо один из универсальных механизмов доступа к данным. Обычно при использовании такой архитектуры приложений на сервер баз данных возлагается также контроль соблюдения бизнес-правил, реализованных в виде хранимых процедур, триггеров, серверных ограничений и иных объектов базы данных.

Для создания клиентских приложений в этом случае чаще всего применяются средства разработки, обладающие развитыми визуальными инструментами, такие как Microsoft Visual Basic, Borland Delphi, Sybase PowerBuilder, Borland C++Builder. [1, c. 14-19]

Однако, выбор архитектур современных приложений в настоящее время достаточно широк и не исчерпывается «классической» архитектурой «клиент-сервер», подразумевающей, что приложение состоит из сервера баз данных и клиентских приложений, взаимодействующих с этим сервером.

2.4.2 Распределенные приложения

Распределенные (или многозвенные) приложения обычно состоят из презентационных сервисов (или «тонких» клиентов, с которыми обычно взаимодействуют конечные пользователи), сервисов бизнес-логики, реализуемых в виде бизнес-объектов (или сервисов промежуточного слоя -- middle tier; нередко для описания совокупности таких сервисов применяется термин middleware), и сервисов данных (обычно состоящих из сервера баз данных и механизмов доступа к данным). Сервисы бизнес-логики предназначены для получения введенных пользователем данных от презентационных сервисов, взаимодействия с сервисами данных для выполнения бизнес-операций (например, обработки заказов или расчета бухгалтерского баланса) и возврата результатов этих операций презентационным сервисам.

В отличие от обычных приложений в архитектуре «клиент-сервер», в многозвенных системах «тонкие» клиенты, как правило, не имеют непосредственного доступа к данным. Вместо этого клиенты посылают запросы к специально предназначенным для этой цели бизнес-объектам. Те, в свою очередь, могут выполнять запрошенные клиентом бизнес-операции (такие как обработка заказа, выполнение банковской транзакции и т.д.).

Некоторые из бизнес-объектов могут обращаться к сервисам данных, используя те или иные механизмы доступа к данным. Поскольку конечный пользователь не взаимодействует непосредственно с бизнес-объектами, последние обычно не обладают пользовательским интерфейсом в привычном понимании. Физически бизнес-объекты могут быть реализованы в виде сервисов операционной системы, консольных приложений либо Windows-приложений, а также в виде библиотек, загружаемых в адресное пространство специально предназначенного для этой цели серверного приложения (Web-сервера, сервера приложений, монитора транзакций и др.). Нередко один бизнес-объект обслуживает множество клиентов.

Для создания бизнес-объектов применяются как средства разработки с развитыми визуальными инструментами, так и средства разработки, ориентированные на «ручное» создание кода приложений (такие как Visual C++). Отметим, что новейшие версии почти всех наиболее популярных средств разработки Windows-приложений (Microsoft Visual Basic, Visual FoxPro и Visual C++, Borland Delphi и C++Builder, Sybase PowerBuilder) поддерживают создание различных типов бизнес-объектов (Web-приложений, ASP-объектов, COM-серверов и др.), за исключением, пожалуй, Microsoft Access -- этот продукт рассчитан скорее на квалифицированных пользователей, нежели на разработчиков распределенных систем. Нередко для этой цели используются и средства создания Java-приложений (такие как Borland JBuilder).

Кроме перечисленных выше «универсальных» средств создания как приложений в архитектуре «клиент-сервер», так и бизнес-объектов для распределенных систем, на рынке средств разработки имеются и специализированные средства, предназначенные именно для создания бизнес-объектов (как правило, Web-приложений). Из средств разработки такого класса для платформы Windows наиболее популярен Microsoft Visual InterDev, первая версия которого появилась в 1998 году. Можно также упомянуть еще один интересный продукт, относящийся к той же категории средств разработки, -- Borland IntraBuilder, появившийся двумя годами раньше, но почему-то, несмотря на растущую потребность в продуктах такого класса, не получивший дальнейшего развития. Средства разработки подобного класса, как правило, позволяют создавать приложения, динамически генерирующие HTML-код либо код на одном из скриптовых языков (VBScript или JavaScript), который передается Web-сервером в браузер пользователя в составе Web-страницы, и воспринимающие данные, введенные пользователем в HTML-форме и переданные браузером Web-серверу.

Заключение

Средства разработки можно условно разделить, с одной стороны, на инструменты, ориентированные на применение конкретных СУБД, инструменты, универсальные по отношению к СУБД, и среды настольных СУБД, применяемые для разработки приложений. С другой стороны, их можно разделить на средства, ориентированные на визуальное проектирование пользовательского интерфейса (к этой категории относятся Microsoft Visual Basic, Borland Delphi, Sybase PowerBuilder, Borland C++Builder), и на средства, ориентированные на написание кода приложения (Visual C++). [2, c. 10-37]

Рассмотрев несколько наиболее популярных средств разработки приложений, оказалось, что большинство подобных продуктов, как правило, поддерживают:

- как минимум один из универсальных механизмов доступа к данным, что позволяет использовать в создаваемых приложениях данные различных СУБД;

- создание нескольких типов распределенных приложений;

- автоматическую генерацию кода приложений на основе моделей, созданных с помощью наиболее популярных средств проектирования данных и моделирования бизнес-процессов.

Жизненный цикл информационной системы не завершается разработкой приложений. После создания их полагается тестировать, внедрять, обучать пользователей их применению, и наконец, эксплуатировать их в течение ряда лет. В результате подобной эксплуатации накапливаются данные, которые, как правило, являются гораздо более ценными, чем собственно приложения. Эти данные нередко представляют собой необходимый для принятия важных управленческих решений материал, поэтому важно уметь преобразовывать их к виду, пригодному для подобной цели. Для этого существуют средства, относящиеся к категории Business Intelligence -- генераторы отчетов, средства аналитической обработки данных и поиска закономерностей.

база данный приложение

3. Практическая часть

3.1 Общая характеристика задачи

1. Построить таблицы по приведенным данным.

2. Определить средний балл экзаменационной сессии по курсам и по факультету.

3.Результаты округлить до одного десятичного знака после запятой, используя функцию ОКРУГЛ().

4. Определить рейтинг (место по уровню успеваемости) каждого курса, используя функцию РАНГ().

5. Результаты вычислений представить в графическом виде.

6. Используя табличные данные, сформировать и заполнить ведомость итогов экзаменационной сессии по факультету.

Задача решена с использованием табличного процессора MS Excel. Целью задачи являлось сформировать и заполнить ведомость итогов экзаменационной сессии по факультету.

3.2 Описание алгоритма решения задачи

1. Запустить табличный процессор MS EXСEL.

2. Создать книгу с именем «Сессия».

3. Лист 1 переименовать в лист с названием «Результаты».

4. На рабочем листе «Результаты» MS EXСEL создать таблицу сведений о результатах экзаменационной сессии.

5. Заполнить таблицу «Результаты» исходными данными (рис.1).

Рис.1. Расположение таблицы «сведения о результатах экзаменационной сессии» на рабочем листе Результаты MS EXСEL

6. Лист 2 переименовать в лист с названием «Средний балл».

7. На рабочем листе «Средний балл» MS EXСEL создать таблицу, в которой будет отражаться средний балл по курсам и факультету.

8. Заполнить таблицу «Средний балл» исходными данными (рис.2).

Рис.2. Расположение таблицы «Средний балл по курсам и факультету» на рабочем листе Средний балл MS EXСEL

9. Определить средний балл по курсам и факультету. Для этого в ячейку В2 ввести формулу:

=(Результаты!A3*Результаты!C3+Результаты!B4*Результаты!C4+Результаты!B5*Результаты!C5+Результаты!B6*Результаты!C6)/СУММ(Результаты!B3:B6)

Аналогично ввести соответствующие формулы в ячейки В3 по В6 данной графы. Для расчета среднего балла по факультету в ячейку В7 ввести формулу =СРЗНАЧ(В2:В6)

В результате получим следующие данные

Рис.3. Расчет среднего балла по курсам и факультету.

10. Полученные результаты округлить до одного десятичного знака.

Для этого в формулу в ячейке В2 добавим функцию ОКРУГЛ: =ОКРУГЛ((Результаты!A3*Результаты!B3+Результаты!A4*Результаты!B4+Результаты!A5*Результаты!B5+Результаты!A6*Результаты!B6)/СУММ(Результаты!B3:B6);1).

Аналогично округлим полученные значения в ячейках В2:В7.

11. Определить рейтинг каждого курса.

Для этого используя функцию РАНГ в ячейку С2 ввести формулу =РАНГ(B2;$B$2:$B$6;0).

Размножить введенную в ячейку С2 формулу для остальных ячеек (с С3 по С6) данной графы.

Рис.4. Результат расчета рейтинга по уровню успеваемости каждого курса на рабочем листе Средний балл MS EXСEL

12. Представить результаты вычислений представить в графическом виде. На листе Средний балл построить гистограмму

Рис.5. Графическое представление результатов вычислений

Список использованной литературы

1. Журнал «КомпьютерПресс №2'2001»

2. Томас Конолли, Каролин Бегг, Анна Страчан «Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение»

3. Чекалов А. «Базы данных: от проектирования до разработки приложений»

4. Коронел К., Роб П. «Системы баз данных: проектирование, разработка и использование»

Размещено на Allbest.ru