7

Daudzbāzu sistēmas (multibāzes)

...problems as heterogeneous hardware and software and database owners who desire local autonomy. Increasing mention is being made of more loosely linked collections of data, known by such names as multidatabases or federated databases. A closely related concept is interoperability, meaning the ability of the user of one member of a group of disparate systems (all having the same functionality)...

http://www.itec.uni-klu.ac.at/~harald/c2000-7.html

http://www.workflowpatterns.com/documentation/documents/transactionmodel.pdf

http://www.uio.no/studier/emner/matnat/ifi/INF5100/h11/undervisningsmateriale/heterogeneous_dbs.pdf

https://docs.oracle.com/cd/E22041_01/doc.74/e25102/adm_multidb.htm#autoId0

27 Managing a Multidatabase or Multischema System

Oracle® Communications Billing and Revenue Management Concepts Release 7.4 E25109-01

8

Daudzbāzu sistēmu tipi

1. Izkliedētās jeb sadalītās datu bāzes (distributed databases) ir

homogēnu, sasaistītu (loģiski un fiziski) lokālu datu bāzes

sisistēmu kopa, kurā tiek nodrošina vienota globāla datu

apstrāde. Lokālajām datu bāzes sistēmām ir vienots datu

modelis un datu apstrādes valoda.

2. Multidatubāzes (multidatabases) integrē heterogēnas

mantotas (iepriekš eksistējošas) datu bāzes sistēmas ar

dažādiem modeļiem un datu apstrādes valodām. Multibāzes

tiek izveidotas datu globālās shēmas, kuras norādu kur kādi

dati kādos formātos glabājas. Globālās shēma var tikt

izveidota datoru tīkla vienā vietā vai tikt sadalīta pa vairākiem

tīkla mezgliem, globālā shēma bieži arī tiek dublēta drošuma

dēļ. Dažreiz globālā shēma tiek ģenerēta dināmiski izmantojot

globālās datu apstrādes valodas (global access languages).

3. Interoperablās (interoperable) sistēmas nodrošina datu

apmaiņu starp heterogēnām lokālām datu bāzes sistēmām, bet

nenodrošina informāciju, kas kur glabājas. Globālā shēma

netiek veidota.

9

Daudzbāzu sistēmu klasifikācijaIr izveidotas vairākas daudzbāzu sistēmu klasifikācijas. Viena

no biežak lietotajām ir M.W.Bright, A.R.Hurson un Simin

H.Packzad daudzbāzu sistēmu klasifikācija.

Nosaukums Lokālas DB globālais interfeiss

Lokālā mezgla tips Pilnā globālā funkcionali-tāte

Globālās integrācijas metode

Sadalīta daudzbāzu

sistēma

Lokālas DBVS funkcijas

Homogēnas datu bāzes

Ir Globālā shēma

Daudzbāzu sistēma ar

globālo shēmu

DBVS lietotāja interfeiss

Heterogēnas datu bāzes

Ir Globālā shēma

Federāciju daudzbāzu

sistēma

DBVS lietotāja interfeiss

Heterogēnas datu bāzes

Ir Daļēja globālā apakšshēma

Heterogēnas sistēmas ar vienādām

pieejas valodām

DBVS lietotāja interfeiss

Homogēnas datu bāzes

Ir Pieejas valodas funkcija

Homogēnas sistēmas ar vienādām

pieejas valodām

DBVS lietotāja interfeiss,

papildināts ar dažām DBVS

iekšējām funkcijām

Homogēnas datu bāzes

Ir Pieejas valodas funkcija

Interoperablā sistēma

Ārējais lietojums

Jebkurš datu avots, kurš

atbalsta attiecīgu datu

protokolu

Nav Nav globālas integrācijas

Daudzbāzu sistēmas

ar globālo shēmu

bez globālās sistēmas

ar centralizētu globālo sistēmu

ar decentralizētu globālo sistēmu

ar pieejas valodu funkciju

ar daļējām globālām shēmām

ar homogēniem mezgliem

ar heterogēniem mezgliem

ar homogēniem mezgliem

ar heterogēniem mezgliem

ar globālo sistēmu

(Interoperablās sistēmas)

(Sadalītas sistēmas)

(Federāciju sistēmas)

(Daudzbāzu sistēmas ar globālo shēmu)

(Homogēnas sistēmas ar vien ādām piejas vaodām)

(Heterogēnas sistēmas ar vien ādām piejas vaodām)

10

Daudzbāzu sistēmu klasifikācijas koks

11

Datu bāzes sistēmu arhitektūras1. Failu servera arhitektūra

Failu pieprasījums Faili

Failu servera arhitektūras galvenie trūkumi:1. zema ražība;2. nav sadalītas apstrādes atbalsta.

Šo trūkumu dēļ failu servera arhitektūru reti izmanto daudzbāzu informāciju sistēmās.

Serveris

Dialogs ar lietotāju

Tranzakciju vadība

Saite ar DBVS kodolu

Failu vadība

Klients

Datu bāzes datu faili un DBVS programmu faili. . .

12

2. Klienta – servera arhitektūra Datu bāzes sistēma, kas ir veidota izmantojot klient-servera arhitektūru

sastāv no divām loģiskajām daļām:

1. datu apstrādes pakalpojuma pieprasītāja daļas – klients

(pieprasījums parasti tiek veidots SQL datu apstrādes valodā);

2. apkalpojošās daļas (serveris).

Datu bāzes klient-servera sistēmu (SQL serveru, datu bāzes serveru)

projektēšanas mērķis ir viendabīgi sadalīt uzdevumus starp klienta

daļu un servera daļu. Bez tam sistēmās klients -serveris ne tikai klients

var griezties pie servera, bet arī serveris var griezties pie cita servera.

Klients ServerisSasaiste

Pakalpojuma pieprasījums

Pakalpojums

Klients

ServerisDB

Klients

Serveris

Klients

Serveris

13

Daudzbāzu sistēma

1. Daudzbāzu sistēma ir sistēma, kurā ir vairākas lokālas datu bāzes.

2. Daudzbāzu sistēmā katram mezglam ir savas datu bāzes, savi lokālie

lietotāji, sava DBVS un savs programmnodrošinajums tranzakciju vadībai,

kā arī ir savs datu pārraides dispečers.

3. Uz datu bāzes sitēmu var skatīties, kā uz struktūru, kura sastāv no servera

(t.i. DBVS) un klientiem (t.i., lietojumi). Tātad katrs mezgls daudzbāzu

sistēmā strādā klienta - servera arhitektūrā.

4. Daudzbāzu sistēmā katram mezglam ir jābūt kā klientam , tā arī serverim

attiecībā pret citiem mezgliem.

DB

DB

KOMMUNIKĀCIJU TĪKLS

DB2

DB3

DB1

14

Daudzbāzu sistēmu veidi

1. Daudzbāzu sistēma bez globālas shēmas

Lokālā shēma 1Lokālā shēma 2

Lokālā shēma 3Lokalais lietotājs 2

Lokalais lietotājs 3

Lokalais lietotājs 1

Globālais lietotājs

DB2DB1

15

2. Daudzbāzu sistēma ar globālo centralizētu shēmu

Globālā shēmaGlobālā shēma

globālā shēma

pieejas valodas funkcija

Lokālā shēma 1 Lokāla shēma n…

Lokalais lietotājs 1 Lokalais lietotājs n

Lokalais lietotājsLokalais lietotājs

DB2DB1

16

3. Daudzbāzu sistēma ar decentralizētu globālo shēmu

Lokālā shēma 1

Lokāla shēma n…

Daļēja globālā shēma

Daļēja globālā shēma

17

Daudzbāzu sistēmas piecu līmeņu shēmas

Globālā shēma

Ārējā shēma A Ārējā shēma B Ārējā shēma C

Federācijas shēma A Federācijas shēma A

Eksporta shēma A Eksporta shēma B Eksporta shēma C

Komponenta shēma A Eksporta shēma B Eksporta shēma C

Lokālās DB shēma A Lokālās DB shēma B Lokālās DB shēma C

18

Datu apmaiņas veidi

1. Daudzbāzu sistēmās bez globālās sistēmas var būt tādi apmaiņas veidi:

a) Lokālais lietotājs 1 --- DB1b) Lokālais lietotājs 1 --- DB2

2. Daudzbāzu sistēmās ar globālu sistēmu ir tādi datu apmaiņas veidi:

a) Lokālais lietotājs 1 --- DB1b) Lokālais lietotājs 1 --- DB2c) Globālais lietotājs --- DB

Apvienojot šos divus punktus var saņemt tādu datu apmaiņas veidus daudzbāzu sistēmās:

a) Lokālais lietotājs 1 --- DB1 b) Lokālais lietotājs 1 --- DB2 c) Lokālais lietotājs 1 --- DB2 d) Globālais lietotājs --- DB

Var uzrakstīt šos datu apmaiņas veidus ķēžu veidā:

a) Lokālā shēma ---- DB1b) Lokalā shēma 1 --- Lokālā shēma 2 --- DB2c) Lokālā shēma 1 --- Globālā sistēma --- Lokālā shēma 2 --- DB2d) Globālā sistēma --- DB1

Apskatoties ķēdes var secināt, kā dažas ķēdes ieiet kā apakšķēde citās (a-b, d-c). Tātad var izdalīt 2 galvenās datu apmaiņas ķēdes:1)Lokālā shēma 1 --- Globālā sistēma --- Lokālā shēma 2 --- DB22)Lokālā shēma 1 --- Lokālā shēma 2 --- DB2

-- sistēmās bez globālas sistēmas-- sistēmās ar globālu sistēmu

19

Domeni daudzbāzu sistēmās

Datu bāzes sistēmas (DBS) var sadalīt piecās grupās:

1) kopēja operatīvā DBS - tā ir datu bāze, kura satur datus, kas ir ģenerēti, pateicoties organizācijas operācijām –

piemēram pārdošana, produkcija, atskaites;

2) kopēja lietotāja DBS (vadības datu bāze) - tāda datu bāze satur izvēlētus datus no iepriekšēja veida un ārējām datu

bāzēm, vai datus, kas apraksta kādu organizācijas operāciju. Šo datu bāzi kopīgi var izmantot daži vadītāji. Tādu

datu bāzi izmanto, lai palīdzētu vadītājiem lēmumu pieņemšanā;

3) sadalīta DBS - tā ir datu bāze, kuras daļas ir attālinātas viena no otras un ir sadalītas pa organizācijas nodaļām;

4) personālā - tā ir sadalīta datu bāze, kuras daļas nevis izkliedētas pa organizācijas nodaļām, bet atrodas vienā datorā.

Tādas datu bāzes izmanto atskaišu veidošanai;

5) ārējā DBS - tā ir sadalīta datu bāze tikai ne vienas organizācijas mērogā, bet vairāku organizāciju mērogā. Šajā

gadījumā organizācijas tiek sauktas par domeniem.

20

2.4.2. Datu apmaiņas veidi daudzbāzu sistēmās ar domeniem

No iepriekšēja punkta var pasvītrot, ka daudzbāzu sistemas var eksistēt netikai vienas organizācijas iekšā. Daudzbāzu sistēmās var būt tā saucamie domeni. Pieņemsim ka, pieeja pie datu bāzes no cita domena notiek ar vārtēju palīdzību. Tātad pie

pirmām divām ķēdēm (sk. 1.3. punktu) var pierakstīt vēl tādas četras:1. Lok.sh.1 – vārtēja – Lok.sh.2 – DB22. Lok.sh.1 – vārtēja – Gl.sistēma – Lok.sh.2 – DB23. Lok.sh.1 – Gl.sistēma – vārtēja – Lok.sh.2 – DB24. Lok.sh.1 – Gl.sistēma – vārtēja – Gl.sistēma – Lok.sh.2 – DB2

21

Datu apmaiņas veidi

Apmaiņas ķēdesĶēde Sistēma

Lok.sh.1 – Lok.sh.2 – DB2 Vienas organizācijas daudzbāzu sistemās bez globālās sistēmas

Lok.sh.1 – Gl.sistēma – Lok.sh.2 – DB2 Vienas organizācijas daudzbāzu sistēmās ar globalo sistēmu

Lok.sh.1 – vārtēja – Lok.sh.2 – DB2 Vairāku organizāciju daudzbāzu sistēmās bez globālām sistēmām

Lok.sh.1 – Gl.sistēma1 – vārtēja – -- Gl.sistēma2 – Lok.sh.2 – DB2

Dažu organizāciju daudzbāzu sistēmās ar globālām sistēmām

Lok.sh.1 – vārtēja – -- Gl.sistēma – Lok.sh.2 – DB2

Dažu organizāciju daudzbāzu sistēmās ar globālo sistēmu

Lok.sh.1 – Gl.sistema – vārtēja – -- Lok.sh.2 – DB2

Dažu organizāciju daudzbāzu sistēmās ar globālo sistēmu

1. Tā kā ir divi globālas sistēmas veidi – globālā shēma un pieejas valodas funkcija, otru ķēdi var pārraktīt tā:

2. Lok.sh.1 – Gl.sistēma – Lok.sh.2 – DB22.1. Lok.sh.1 – Gl.shēma – Lok.sh.2 – DB2

2.2. Lok.sh.1 – Pieejas valodas funkcija – Lok.sh.2 – DB2

2. Var sīkāk aprakstīt ceturto ķēdi:

4. Lok.sh.1 – Gl.sistēma1 – vārtēja – Gl.sistēma2 – Lok.sh.2 – DB2

4.1. Lok.sh.1 – Gl.sh.1 – vārtēja – Gl.sh.2 – Lok.sh.2 – DB24.2. Lok.sh.1 – Gl.sh. – vārtēja – Pieejas val.funkc. – Lok.sh.2 –

-- DB24.3. Lok.sh.1 – Pieejas.val.funkc. – vārtēja – Gl.sh. – Lok.sh.2 –

-- DB24.4. Lok.sh.1 – Pieejas.val.funkc.1 – Pieejas.val.funkc.2 – Lok.sh.2

–DB23. Ķēžu pāri: 5 un 6, 4.2 un 4.3 ir simitriski, jo no datu pārveidošanas viedokļa šajos pāros notiek viens un tas pats darbs.

Tātad, ja nav principiāli, kādā daudzbāzu sistēmas domenā atrodas globālais mezgls, tad ķēžu pārus var aizvietot ar tādām ķēdēm:

4.2. Lok.sh.1 – Gl.sh. – vārtēja – Pieejas val.funkc. – Lok.sh.2 –

-- DB25. Lok.sh.1 – vārtēja – Gl.sistēma –

Lok.sh.2 – DB2

22

4. No punkta 3 ķēdi 5 var pārrakstīt tā:

5.1. Lok.sh.1 – vārtēja – Gl.shēma – Lok.sh.2 – DB2

5.2. Lok.sh.1 – vārtēja – Pieejas val.funkc. – Lok.sh.2 – DB2

5. No ķēdes 5 punktā 3 visdrīzāk var runāt par daudzbāzu sistēmu ar globālo mezglu. Trūkums tam var būt šāds: tādu globālu sistēmu grūti uzturēt. Var risināt šo problēmu, pilnīgi izmainot sistēmu (ķēde 3 no tabulas), vai apvienojot divus domenus, katrā no kuriem ir globāla sistēma. Šajā gadījumā visa informācija, kuru saturētu globālā sistēma 1.variantā būs sadalīta daļās – katra globālā sistēma saturēs informaciju no sava domena, bet bez esošas informācijas globālajai sistēmai būs jāsatur informācija, kas palīdzētu domeniem mijiedarboties, piemēram tas varētu būt informācija par svešo domenu koncepciju.

Lokālā shēma 1

DB1DB1DB2DB1

Globālā shēma

Lokālā shēma 2

Pieejas valodas funkcija

Vārtēja

Globālā shēma

Pieejas valodas funkcija

2, vai3.1., vai3.2.

3.1.

3.2.

4.1v., vai4.2.v, vai3.1.v

4.3. v, vai 4.4 .v, vai3.2. v

1 --pieeja pie datu bāzes2 – datu bāzu draiveri3.1. – integrācija3.1.v—integracija +vārtēja3.2. --valodas funkcija3.2.v--valodas funkcija+vārtēja4.1.v – Gl.sh–G.sh. (caur vārtēju)4.3.v – Gl.sh—P.v.f.(caur vārt.)4.2.v – P.v.f.—Gl.sh.(caur vārt.)4.4.v – P.v.f.—P.v.f. (caur vārt.)

1 1

23

Globālā tīkla mezglu sadarbību shēma

24

SADARBĪBAS PAŅĒMIENIVar izdalīt sekojošas ķēžu daļas un starpmezglu sadarbības paņēmienus:

DBLokālā shēma

2.

Lokālā shēma Lokālā shēma

1.

Lokālā shēma Lokālā shēma

Globālā shēma

3.

Lokālā shēma Lokālā shēmaPieejas valodas funkcija

4.

TīklsVārtēja

5.

Tīkls

Globālā shēma5.1. Globālā shēma

Globālā shēma5.2.

Pieejas valodas funkcija

Pieejas valodas funkcija5.3.

Pieejas valodas funkcija

(Datu bāzu apmaiņas mehānismi)

(Pieeja pie datu bāzes)

(Integrācija)

(Valodas funkcija)

25

Datu apmaiņa starp datu bāzēm

Daudzbāzu sistēmā “katram mezglam ir savas datu bāzes, savi lokālie lietotāji, sava DBVS un savs programmnodrošinājums

priekš tranzakciju vadības (ieskaitot blokešanu, reģistrāciju , atjaunošanu un t.t.), kā arī ir savs datu pārraides dispečers” [15]. Tāpēc daudzbāzu sistēmu no fiziskā viedokļa var attēlot tā, kā ir parādīts 3.1.attēlā. Attēlā ir redzams, ka katrs mezgls ir vienlaicīgi gan

klients, gan serveris, tā kā uz datu bāzes sistēmu var skatīties, kā uz “struktūru, kura sastāv no servera (t.i. DBVS) un klientu kopu

(lietojumi)” [15]. Pamatojoties uz klasifikāciju, kura bija dota 2.1.punktā, var izdalīt 2 daudzbāzu sistēmu pamatveidus – bez globālas sistēmas

(mezgla, kurš vada datu manipulācijas starp mezgliem), kas ir vienkārši savienoti tā, kā ir redzams 3.2.attēlā un ar globālo sistēmu, (sk. 3.1.att.). Tāda tipa sistēma ir, piemēram, Mermaid daudzbāzu sistēma. Abos gadījumos ir savi paņēmieni un pieejas datu

apmaiņai starp mezgliem.

Kommunikācijas tīkls 1

Klienti (lietojumi)

Serveris(DBVS)

DB2

lietotājs

Klienti (lietojumi)

Serveris(DBVS)

DB1

lietotājs

Klienti (lietojumi)

Serveris(DBVS)

DB3

lietotājs

Klienti (lietojumi)

Serveris(DBVS)

DB4

lietotājs

26

Daudzbāzu sistēma ar globālo shēmu

Globālā sistēma

DB2DB1

Klienti

ServerisDB3

Kommunikācijas tīkls 2 Klienti

ServerisDB1

Klienti

ServerisDB3

Klienti

ServerisDB2

27

Daudzbāzu sistēma bez globālās shēmaLietotājs

Klienti

Serveris

Lietotājs

Klienti

Serveris

Kommunikācijas tīkls 1

V Ā R T Ē J A

28

Datu apmaiņa

Daudzbāzu sistēma bez globālā mezgla neatbalsta visas datu bāzu funkcijas. Visas funkcijas ir ierobežotas ar datu apmaiņu. Priekš mezglu sadarbības strādā standarti. Tie ir, piemēram, tādi :

1. SQL2. RDA3. DRDA4. ODBC5. MS OLE DB

Ir izstrādāta SQL valodas versija SQL/92, ar kuras palīdzību var strādāt ar klient-servera sistēmām. Šajā valodā ir CONNECT un DISCONNECT operācijas priekš klient-servera tipa savienojumiem. Kad savienojums ir uzstādīts, klients var sastādīt un sūtīt SQL vaicājumus un serveris izpildīs nepieciešamas operācijas. Saskaņā ar šo standartu SQL-klients, kas ir jau savienots ar kādu serveri, var arī savienoties ar citu serveri. Pēc otra savienojuma uzstādīšanas, pirmais kļūst par passīvu. Tas ir, saskaņā ar standartu klientan var būt tikai viens aktīvs savienojums un daži passīvi savienojumi.

Kopā ar SQL/92 standartu eksistē arī ISO standarts pieejai attālinātiem objektiem (Remote Data Access – RDA). RDA noteic formātus un protokolus priekš klient-servera savienojumiem. Pie kam klient sūta vaicājumus datu bāzei saskaņā ar SQL standartu un serveris atbalsta šo standartu.

DRDA standartu izstrādāja firma IBM. RDA un DRDA standartiem ir līdzīgie mērķi, bet DRDA standartā klienti var izmantot netikai SQL standarto versiju, bet dažādus šīs valodas dialektus. DRDA ir izveidots uz IBM arhitektūras un standartiem, tajā laikā RDA atbalsta tikai starptautiskus standartus, kuri nav atkarīgi no atsevišķiem izstrādātājiem.

Transl. progr. 1 Transl. progr. 2 Transl. progr. 4Transl. progr. 3 Transl. progr. 5 Transl. progr. 6

Personālā DBVSRelāciju DBVS Personālā DBVS

DBVS

Lietojums 1

Lietojums 2

Lietojums 3

DB

ODBC 1 ODBC 2

Lietojums 3

Lietojums 2

Lietojums 1

DBVS DB

Pirms O

DB

C

OD

BC

tehnoloģija

29

Datu izgūšanas tehnoloģijas attīstība

Lietojums 1 Lietojums 2 Lietojums 3

ODBC draivers 1 ODBC draivers 2

Personālā DBVSRelāciju DBVS Personālā DBVS

ODBC Driver Manager

30

ODBC struktūra

OLE DB

Microsoft WordOLE DB/ODBC Driver Manager Microsoft Exchange Object File System

DB

DBDB

31

MS OLE DB standarts

OLE DB standarts, tāpat kā ODBC standarts nodrošina pieeju

vairākām datu bāzēm. Bet atšķirībā no ODBC, OLE DB nodrošina

pieeju pie visiem esošiem datiem. Tie var būt relāciju datu bāzes,

dokumenti, elektroniskās tabulas, elektroniskā pasta faili un ziņojumi.

Oracle draivers DB2 draivers

DB

DBDB

Visual Basic Delphi C++