Выбор СУБД для построения информационных систем

 

Рис. 2.6. "Тонкий" клиент и "толстый" сервер в клиент-серверной архитектуре

 

Однако, разработчики и пользователи информационных систем, основанных на архитектуре "клиент-сервер", часто бывают неудовлетворены постоянно существующими сетевыми накладными расходами, которые следуют из потребности обращаться от клиента к серверу с каждым очередным запросом. На практике распространена ситуация, когда для эффективной работы отдельной клиентской составляющей информационной системы в действительности требуется только небольшая часть общей базы данных. Это приводит к идее поддержки локального кэша (части общей базы данных) на стороне каждого клиента.

Фактически, концепция локального кэширования базы данных является частным случаем концепции реплицированных (или, как иногда их называют, тиражированных) баз данных. Как и в общем случае, для поддержки локального кэша базы данных программное обеспечение рабочих станций должно содержать компонент управления базами данных - упрощенный вариант сервера баз данных, который, например, может не обеспечивать многопользовательский режим доступа. Отдельной проблемой является обеспечение согласованности кэшей и общей базы данных. Здесь возможны различные решения - от автоматической поддержки согласованности за счет средств базового программного обеспечения управления базами данных до полного перекладывания этой задачи на прикладной уровень. В любом случае, клиенты становятся более толстыми притом, что сервер тоньше не делается (рисунок 2.7 [5]).

 

Рис. 2.7. "Потолстевший" клиент и "толстый" сервер в клиент-серверной  архитектуре с поддержкой локального кэша на стороне клиентов

 

Архитектура "клиент-сервер" на первый взгляд кажется гораздо более  дорогой, чем архитектура "файл-сервер". Требуется более мощная аппаратура (по крайней мере, для сервера) и  существенно более развитые средства управления базами данных. Однако, это верно лишь частично. Громадным преимуществом клиент-серверной архитектуры является ее масштабируемость и вообще способность к развитию, поскольку увеличение масштабов информационной системы не порождает принципиальных проблем. Даже при замене аппаратуры сервера практически не затрагивается прикладная часть информационной системы [5].

2.2.3. Intranet-приложения

Возникновение и внедрение в  широкую практику высокоуровневых  служб Всемирной Сети Internet (e-mail, http, ftp, telnet, WWW и т.д.) естественным образом повлияли на технологию создания корпоративных информационных систем, породив направление, известное теперь под названием Intranet. По сути дела, информационная Intranet-система - это корпоративная система, в которой используются методы и средства Internet.

Хотя в общем случае в Intranet-системе  могут использоваться все возможные  службы Internet, наибольшее внимание привлекает гипертекстовая служба WWW (World Wide Web - Всемирная  Паутина). Видимо, для этого имеются  две основные причины. Во-первых, с использованием языка гипертекстовой разметки документов HTML можно сравнительно просто разработать удобную для использования информационную структуру, которая в дальнейшем будет обслуживаться одним из готовых Web-серверов. Во-вторых, наличие нескольких готовых к использованию клиентских частей - браузеров избавляет от необходимости создавать собственные интерфейсы с пользователями, предоставляя им удобные и развитые механизмы доступа к информации. В ряде случаев такая организация корпоративной информационной системы (рисунок 2.8 [5]) оказывается достаточной для удовлетворения потребностей компании.

Однако, при всех своих преимуществах (простота организации, удобство использования, стандартность интерфейсов и  т.д.) эта схема обладает сильными ограничениями. Прежде всего, как видно из рисунка 2.8, в информационной системе отсутствует прикладная обработка данных. Все, что может пользователь, это только просмотреть информацию, поддерживаемую Web-сервером. Далее, гипертекстовые структуры трудно модифицируются. Для того, чтобы изменить наполнение Web-сервера, необходимо приостановить работу системы, внести изменения в HTML-код и только затем продолжить нормальное функционирование. Наконец, далеко не всегда достаточен поиск информации в стиле просмотра гипертекста. Базы данных и соответствующие средства выборки данных по-прежнему часто необходимы.

 

 

Рис. 2.8. Простая организация Intranet-системы с использованием средств WWW

 

Аналогичная техника широко используется для обеспечения унифицированного доступа к базам данных в Intranet-системах. Язык HTML позволяет вставлять в  гипертекстовые документы формы. Когда  браузер натыкается на форму, он предлагает пользователю заполнить ее, а затем посылает серверу сообщение, содержащее введенные параметры. Как правило, к форме приписывается некоторая внешняя процедура сервера. При получении сообщения от клиента сервер вызывает эту внешнюю процедуру с передачей параметров пользователя. Понятно, что такая внешняя процедура может, в частности, играть роль шлюза между Web-сервером и сервером баз данных. В этом случае параметры должны специфицировать запрос пользователя к базе данных. В результате получается конфигурация информационной системы, схематически изображенная на рисунке 2.9 [5].

 

Рис. 2.9. Доступ к базе данных в Intranet-системе

 

На принципах использования внешних процедур основывается также возможность модификации документов, поддерживаемых Web-сервером, и создание временных "виртуальных" HTML-страниц.

Даже начальное введение в Intranet было бы неполным, если не упомянуть  про возможности языка Java. Java - это интерпретируемый объектно-ориентированный язык программирования, созданный на основе языка Си++. Мобильные коды (апплеты), полученные в результате компиляции Java-программы, могут быть привязаны в HTML-документу. В этом случае они поступают на сторону клиента вместе с документом и выполняются либо автоматически, либо по явному указанию. Апплет может быть, в частности, специализирован как шлюз к серверу баз данных (или к какому-либо другому серверу). При применении подобной техники доступа к базам данных схема организации Intranet-системы становится такой как на рисунке 2.10 [5].

 

Рис. 2.10. Доступ к базе данных на стороне  клиента Intranet-системы

 

Краткие выводы: Intranet является удобным и мощным средством разработки и использования информационных систем. Как было отмечено выше, единственным относительным недостатком подхода можно считать постоянное изменение механизмов и естественное отсутствие стандартов. С другой стороны, если информационная система будет создана с использованием текущего уровня технологии и окажется удовлетворяющей потребностям корпорации, то никто не будет обязан что-либо менять в системе по причине появления более совершенных механизмов.

2.2.4. Хранилища данных (Data Warehousing) и  системы оперативной аналитической  обработки данных

До сих пор мы рассматривали  способы и возможные архитектуры  информационных систем, предназначенных  для оперативной обработки данных, т.е. для получения текущей информации, позволяющей решать повседневные проблемы корпорации. Однако у аналитических отделов корпорации и у высшего звена управляющего состава имеются и другие задачи: проанализировав поведение корпорации на рынке с учетом сопутствующих внешних факторов и спрогнозировав хотя бы ближайшее будущее, выработать тактику, а возможно, и стратегию корпорации. Понятно, что для решения таких задач требуются данные и прикладные программы, отличные от тех, которые используются в оперативных информационных системах. В последние несколько лет все более популярным становится подход, основанный на концепциях хранилища данных и системы оперативной аналитической обработки данных.

Рассмотрим основные черты и  отличия оперативных и аналитических  информационных приложений с точки зрения обеспечения требуемых данных. Речь идет о так называемых OLAP-системах (от On-Line Analitical Processing), т.е. аналитических системах, помогающих принимать бизнес-решения за счет производимых анализа, моделирования и/или прогнозирования данных [5].

1. Основным источником информации, поступающей в оперативную базу данных, является деятельность корпорации. Для проведения анализа данных требуется привлечение внешних источников информации (например, статистических отчетов). Тем самым, хранилище данных должно включать как внутренние корпоративные данные, так и внешние данные, характеризующие рынок в целом.
2. Если для оперативной обработки, как правило, требуются свежие данные (как правило, в оперативных базах данных информация сохраняется не более нескольких месяцев), то в хранилище данных нужно поддерживать хранение информации о деятельности корпорации и состоянии рынка на протяжении нескольких лет (для проведения достоверных анализа и прогнозирования). Как следствие, аналитические базы данных имеют объем как минимум на порядок больший, чем оперативные.
3. Во многих достаточно крупных корпорациях одновременно существуют несколько оперативных информационных систем с собственными базами данных. Оперативные базы данных могут содержать семантически эквивалентную информацию, представленную в разных форматах, с разным указанием времени ее поступления, иногда даже противоречивую (например, из-за ошибок ввода данных). Хранилище данных корпорации должен содержать единообразно представленные данные из всех оперативных баз данных. Эта информация должна максимально полно соответствовать текущему содержанию оперативных баз данных и быть согласованной. Отсюда следует необходимость наличия компонента хранилища данных, извлекающего информацию из оперативных баз данных и "очищающего" эту информацию.
4. Оперативные информационные системы проектируются и разрабатываются в расчете на решение конкретных задач. Обычно набор запросов к оперативной базе данных становится известным уже на этапе проектирования системы. Информация из базы данных выбирается часто и небольшими порциями. Поэтому при проектировании оперативной базы данных можно и нужно учитывать этот заранее известный набор запросов (с известными оговорками в связи с возможными переделками информационной системы). Набор запросов к аналитической базе данных предсказать невозможно. Хранилища данных для того и существуют, чтобы отвечать на неожиданные запросы аналитиков. Можно рассчитывать только на то, что запросы будут поступать не слишком часто и затрагивать большие объемы информации. Размеры аналитической базы данных стимулируют использование запросов с агрегатами (сумма, минимальное, максимальное, среднее значение и т.д.).

 

Рис. 2.11. Схематическое представление  архитектуры аналитической информационной системы

 

5. Оперативные базы данных по своей природе являются сильно изменчивыми. Аналитические базы данных меняются только тогда, когда в них загружается оперативная или внешняя информация. В результате оказывается разумным использовать другие, более быстрые при выполнении операций массовой выборки методы индексации, поддерживать упорядоченность информационных массивов, сохранять заранее вычисленные значения агрегатных функций и т.д.
6. Для оперативных информационных систем обычно хватает защиты информации на уровне таблиц, в то время, как информация аналитических баз данных настолько критична для корпорации, что для ее защиты требуются более тонкие приемы (например, при использовании реляционных баз данных установка индивидуальных привилегий доступа для индивидуальных строк и/или столбцов таблицы).

С учетом приведенных замечаний  общая архитектура хранилища  данных и системы аналитической  обработки данных может выглядеть так, как показано на рисунке 2.11 [5].

Вообще говоря, подход хранилищ данных еще слишком молод, чтобы вокруг него сложился круг общепринятых понятий, терминов, технологических приемов. Тем не менее, он кажется настолько  важным и перспективным, что многие компании (в том числе и ведущие производители СУБД) ведут активную работу, чтобы быть в авангарде этого направления [5].

3. СУБД

C самого начала развития вычислительной  техники образовались два основных  направления ее использования.  Первое направление - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Второе направление - это использование  средств вычислительной техники  в автоматических или автоматизированных информационных системах. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Одними из естественных требований к таким системам являются средняя быстрота выполнения операций и сохранность информации.

3.1. Файловые системы

Файловые системы явились первой попыткой компьютеризировать известные  всем ручные картотеки. Подобная картотека (или подшивка документов) в некоторой  организации могла содержать  всю внешнюю и внутреннюю документацию, связанную с каким-либо проектом, продуктом, задачей, клиентом или сотрудником. Так как обычно таких папок бывает очень много, то для поиска какой-либо информации, нам необходимо просмотреть всю картотеку от начала и до конца. Более изощренный подход предусматривает использование в такой системе некоторого алгоритма индексирования, позволяющего ускорить поиск нужных сведений. Например, можно использовать разделители или отдельные папки для различных логически связанных типов объектов.