Základy DBS

i velké minipočítačové systémy vyžadují specializovaná technická
zařízení, jako jsou známá výpočetní střediska se zdvojenými podlahami, vodním chlazením a
obrovskými klimatizačními zařízeními. Udržení provozuschopného stavu zařízení vyžaduje
skupinu kvalifikovaných operátorů a systémových programátorů, což podstatně zvyšuje
mzdové náklady.
b) Systémy na osobních počítačích
Osobní počítače (PC) se objevily koncem 70. let a začaly revoluci v tom, jak se
díváme na počítače a jak je používáme. První úspěšný SŘBD na PC byl dBASE II firmy
Ashton-Tate, který se samozřejmě s postupem doby dále vyvíjel a vznikaly další SŘBD
(Foxpro), které počítačové veřejnosti dokázaly, že PC může plnit řadu stejných úkolů jako
větší systémy.
Běží-li SŘBD na PC, pracuje PC současně jako hostitelský počítač i jako terminál. Na
rozdíl od větších systémů jsou funkce SŘBD a databázových aplikací spojeny do jednoho
programu. Databázové aplikace na PC zpracovávají vstup od uživatele, výstup na obrazovku a
přístup k datům na disku. Spojení těchto různých funkcí do jednoho celku dodává SŘBD
6
značnou mohutnost, flexibilitu a rychlost, obvykle ovšem za cenu snížení bezpečnosti a
integrity dat.
Osobní počítače vznikly jako samostatné systémy, v poslední době je však většina z
nich propojena do lokálních sítí. V lokální síti jsou data uložena v serveru souborů - PC
pracujícím pod síťovým operačním systémem. Server zajišťuje uživatelům lokální sítě sdílený
přístup k datům na jeho pevných discích a často umožňuje i přístup k jiným sdíleným zdrojům
např. k tiskárnám.
I když lokální síť umožní uživatelům databáze na PC sdílet společné datové soubory,
nezmění podstatně způsob, jak SŘBD pracuje - veškeré vlastní zpracování dat je prováděno
na PC, kde běží databázová aplikace. Server souborů pouze vyhledává na discích data žádaná
uživatelem a posílá je po síťovém médiu na uživatelovo PC. Data jsou potom zpracována
SŘBD na tomto PC a každá změna v datech vyžaduje, aby PC poslalo celý soubor zpět na
server, aby tam byl uložen zpět na disk. Tato výměna je znázorněna na obr. 2.
Obr. 2: Databáze v lokální síti PC
Ačkoli víceuživatelský přístup ke sdíleným datům představuje určitou výhodu,
nejvážnější nevýhodou SŘBD na bázi lokální sítě je to, že bez ohledu na rychlost serveru je
výkonnost systému limitována výkonem PC, na němž běží vlastní SŘBD. Pracuje-li s
databází více uživatelů, musí server poslat tytéž soubory na každé PC, které je používá - tento
zvýšený provoz může práci sítě zpomalit.
Jediné rozšíření, které potřebuje víceuživatelský SŘBD proti jednouživatelskému, je
schopnost vypořádat se ze současnými změnami dat prováděnými více uživateli. Obvykle se
to řeší systémem uzamykání, při němž se záznam nebo soubor, který některý uživatel
aktualizuje nebo mění, zablokuje tak, že že jej ostatní uživatelé nemohou měnit. Většina
Server souborů
PC
Síťové médium - kabel
Změněná data se pošlou
na server
Datový soubor se pošle
na PC
PC
PC
7
dostupných SŘBD na bázi lokální sítě jsou prostě víceuživatelské verze běžných
databázových systémů, i když používané uzamykací mechanismy se značně liší a mohou
podstatně ovlivnit výkonnost víceuživatelské databáze.
Většina SŘBD na PC je založena na relačním modelu, i když to, že SŘBD není
oddělen od aplikace znamená, že mnoho relačních principů není implementováno. Nejčastěji
chybí komponenty související s integritou dat. Většina databází na PC dovoluje přímý přístup
k datům i mimo SŘBD, který je vytvořil. Tím vzniká situace, kdy v datových souborech
mohou být prováděny změny porušující pravidla, jimiž databázová aplikace zajišťuje integritu
dat. To může dokonce způsobit, že soubor se pro SŘBD stane nečitelným.Vzhledem k tomu
se databáze na PC založené na relačním modelu přesněji označují jako semirelační.
Většina víceuživatelských databázových systémů na PC obsluhuje stejný počet
uživatelů jako menší centralizované systémy. Problémy s ošetřením současných
vícenásobných transakcí, zvýšený provoz na síti a omezený výpočetní výkon PC, na němž
běží SŘBD, způsobují nadměrnou komplikovanost a pokles výkonnosti při rostoucím počtu
uživatelů. Řešením vyvinutým k překonání těchto limitujících faktorů jsou databázové
systémy klient/server.
c) Databázové systémy klient/server (C/S)
V nejjednodušší formě rozděluje databáze klient/server (C/S) zpracování mezi dva
systémy - PC v roli klienta, na němž běží databázová aplikace a databázový server, na němž
běží vlastní SŘBD nebo jen jeho část. Server souborů lokální sítě i nadále obsluhuje sdílené
zdroje jako diskový prostor a tiskárny. Databázový server může běžet na témže PC jako
server souborů, nebo (častěji) na vlastním PC. Databázová aplikace běží na klientském PC,
označovaném jako systém front-end (na popředí) a zajišťuje veškeré zpracování obrazovek a
uživatelova vstupu a výstupu. Analogicky duální termín back-end (v pozadí) běží na
databázovém serveru a zajišťuje zpracování dat a přístup na disk.
Například uživatel na počítači front-end vytvoří požadavek (dotaz, angl. query) na
data z databázového serveru a aplikace front-end vyšle požadavek po síti na server.
Databázový server provede vlastní vyhledání a pošle zpět pouze ta data, která odpovídají
uživatelovu dotazu, jak ukazuje obr. 3.
Bezprostřední výhoda systému C/S je zřejmá: rozdělení práce mezi dva systémy
redukuje množství dat posílaných po síťovém médiu.




8
Obr. 3: Systém klient/server
Výhody:
Jak již bylo výše uvedeno, hlavní výhody systému C/S plynou z rozdělení práce mezi
klientský systém a databázový server. Protože většinu databázového zpracování provádí back-
end, není rychlost SŘBD omezena rychlostí pracovní stanice. V důsledku toho stačí, když
pracovní stanice zvládne zpracovávat software front-end, což dovoluje prodloužit život
mnoha starších nebo menších PC, které nemají dostatečný výkon pro provoz složitého SŘBD.
Toto rozdělení práce rovněž snižuje zatížení sítě spojující jednotlivé počítače. Místo
přenášení celých databázových souborů je provoz na síti omezen pouze na dotazy směrované
k serveru a na jeho odpovědi. Některé databázové servery ukládají a zpracovávají procedury
(uložené procedury) a dotazy přímo na serveru, čímž se dále síťový provoz redukuje. U velké
sítě s mnoha pracovními stanicemi může toto snížení provozu na síti více než vyrovnat
náklady spojené s přechodem na systém C/S.
Jiný zisk, který přináší oddělení klienta od serveru, je nezávislost na pracovní stanici -
uživatelé nejsou omezeni na jediný typ systému nebo platformu. V systému C/S mohou
pracovními stanicemi být IBM-kompatibilní PC, Macintoshe, unixovské pracovní stanice
nebo jejich kombinace, a mohou pracovat pod různými operačními systémy jako např. MS
PC
Server souborů
PC
Síťové médium - kabel
PC
Databázový server
Dotaz - SQL
Odpověď
9
Windows, IBM OS/2 apod. Důsledkem toho je aplikační nezávislost - není nutno, aby
pracovní stanice používaly tentýž aplikační software svázaný se SŘBD. Uživatelé mohou pro
přístup k databázi dále používat důvěrně známý software a vývojáři mohou vytvářet programy
front-end pro specifické pracovní stanice nebo pro jednotlivé uživatele.
Další velkou výhodou systémů C/S je udržení integrity dat. Na většině dnešních
databázových serverů je provozován SŘBD založený na relačním modelu a uživatelé nemají k
datům přístup jinak než přes SŘBD. SŘBD může navíc poskytovat služby ochrany dat, jako je
šifrované ukládání souborů (data jsou zašifrována tak, aby nemohla být prohlížena bez účasti
SŘBD), ukládání bezpečnostní kopie na pásku za provozu databáze, zrcadlení nebo
zdvojování disku (mirroring, duplexing), při němž se data automaticky píší do duplicití
databáze v jiné oblasti téhož pevného disku, resp. Na jiném pevném disku. SŘBD může
rovněž zajišťovat transakční zpracování, které zaznamenává změny prováděné v databázi a
pomáhá opravit chyby v databázi v případě havárie serveru.
Transakční zpracování je metoda, při níž SŘBD průběžně zaznamenává všechny
modifikace prováděné v databázi během určitého času. Používá se zejména pro databáze,
které jsou neustále modifikovány, jako např. systém zpracování objednávek, aby bylo
zajištěno, že změny dat jsou do databáze správně zapsány. V případě havárie systému v
průběhu provádění modifikací se záznam změn použije k (co nejpřesnějšímu) obnovení stavu
databáze do dřívějšího bezchybného stavu. Uvedené možnosti činí systémy C/S ideálními pro
velké víceuživatelské databáze, zvláště pro ty, jež dovolují více současně prováděných
modifikací dat. SŘBD je zodpovědný za obsluhu zámků nutných k tomu, aby tentýž záznam
nebo položka nebyla změněna současně vícekrát, a může zlepšit víceuživatelský přístup
propracovaným používáním těchto zámků - například tím, že se proti aktualizaci zamkne
pouze jeden záznam nebo položka místo celého souboru.
Nevýhody:
Hlavní nevýhodou systémů C/S jsou zvýšené pe