Сетевой способ организации данных примеры

Сетевые базы данных.

в Базы данных 14.01.2018 0 11,441 Просмотров

Сетевая база данных – это модель данных, где несколько записей или файлов могут быть связаны с несколькими владельцами файлов и наоборот. Модель может рассматриваться как перевернутое дерево, где каждый член – это отрасли, связанные с владельцем, который находится в нижней части дерева. По сути, это отношения в чистой форме, где один элемент может указывать на множество элементов данных, и само по себе может быть указано несколько элементов данных.
Модель сетевой базы данных позволяет каждой записи иметь несколько родителей и несколько дочерних записей, которые, когда они визуализируются, принимают форму сетевой структуры сетевых записей. В отличие от иерархической модели данных она может иметь только одну родительскую запись, но может иметь много дочерних записей.

Это свойство иметь несколько ссылок применяется двумя способами: схема и сама база данных может рассматриваться как обобщенный график типов записей, которые связаны типами отношений. Основное достоинство базы данных заключается в том, что она позволяет получить более естественное моделирование связей между записями, в отличие от иерархической модели. Но реляционная модель базы данных начала завоевывать всё большую популярность перед сетевой и иерархической моделями из-за её гибкости и производительности, что стало ещё более очевидным, когда аппаратная технология стала ещё быстрее.

Сетевая модель базы данных

Улучшенная форма иерархической модели данных, сетевая модель представляет данные в виде дерева записей. Связи между таблицами (отчеты) выражаются в виде наборов. В наборе есть одна родительская запись (владелец) и одна или более дочерних записей (члены). Связанные записи в наборе напрямую связаны с указателями, а не путём сопоставления повторяющихся столбцов, как и в случае с реляционной моделью данных.

Записи, связанные с одним владельцем

Модель сетевой базы данных позволяет записям из более чем одной таблицы быть связанными с одним владельцем с записями из другой таблицы. Это обеспечивает определенное преимущество над реляционной базой при запросе результатов из нескольких внешних ключей таблиц, связанных с одним первичным ключом таблицы. В базе данных медиа-коллекции, таких как альбом песен и видео записи, все они могут быть членами собственника в одном комплекте, как показано на рисунке 2. Это означает, что оба альбома и фильмы для данного собственника могут быть получены за одну операцию. При этом отпадает необходимость хранить и потенциально изменять порядок временных результатов в середине операции, что приводит к повышению производительности запросов. Без необходимости хранить и сохранять дубликаты столбцы базы данных также помогают уменьшить дисковое пространство и память.

Исследование эффективности

Реальные данные показывают, что прирост производительности и экономия ресурсов с использованием сетевых баз данных может быть довольно значительной. В структуре данных, используются трехсторонние отношения между художником, альбомом и таблицами песни, наши разработчики сравнили изменения данных и выполнение запросов в реляционной модели и сетевой базе данных с помощью настольных систем и небольших, потребительских устройств. Они обнаружили, что сетевая модель использует на 29% меньше дискового пространства для хранения одинакового количества записей и связей, чем реляционная модель данных. Все сбережения при хранении можно отнести к замене ключевых показателей артист-альбом и альбом-песни зарубежные на установленные указатели.

Удаление этих структур данных, оказало огромное влияние на требования к хранению, поскольку типичный индекс B-дерева требует примерно в 1,3 раза больше пространства, чем индексы. Они также обнаружили, что сетевая модель базы данных увеличила до 23 раз лучше производительность вставки и выросла в 123 раза быстрее производительность запросов, как показано в таблице 1.

Сетевая база данных против реляционной базы данных

Различные требования управления означают разные структуры данных и различные методы хранения и доступа к данным. В результате система может состоять из нескольких таблиц без связей или сотни таблиц, связанных со сложными взаимосвязями. В то время как реляционная модель данных является стандартом де-факто, теперь мы знаем, что она не всегда обеспечивает оптимальные решения для более сложных задач управления данными. Выбор подходящей модели данных, или даже объединение нескольких моделей, может дать гораздо более эффективный результат, чем реляционная модель данных работающая в одиночку. В результате достигается значительная экономия затрат, повышение качества и увеличение пользовательского опыта.

Вывод

В то время как реляционная модель данных является очень популярной из-за её простоты использования, она не требует ключа и индексов таблицы, что существенно замедляет работу приложения. Сетевая модель базы данных обеспечивает более быстрый доступ к данным и является оптимальным методом для быстрого применения. Так что если Вы нажмете на любимого артиста, а также если хотите посмотреть список для поиска лишних альбомов и просмотреть названия фильмов на вашем медиа-плеере, это может быть создано сетевыми моделями СУБД.

Источник

Сетевая модель данных

Материал из ПИЭ.Wiki

Сетевая модель данных — это логическая модель данных, представляющая их сетевыми структурами типов записей и связанные отношениями мощности один-к-одному или один-ко-многим.
В отличие от реляционной модели, связи в ней моделируются наборами, которые реализуются с помощью указателей. Сетевые модели данных являются расширенной версией иерархической модели, однако основным отличием является то, что в сетевых моделях данных имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.
Сетевую модель можно представить как граф узлами, которого является запись, а ребрами — набор. Сегменты данных в сетевых БД могут иметь множественные связи с сегментами старшего уровня. При этом направление и характер связи в сетевых БД не являются столь очевидными, как в случае иерархических БД. Поэтому имена и направление связей должны идентифицироваться при описании БД.

Содержание

Историческая справка

В 1971 группа DTBG (Database Task Group) представила в американский национальный институт стандартов отчет, который послужил в дальнейшем основой для разработки сетевых систем управления базами данных. Стандарт сетевой модели был создан в 1975 году организацией CODASYL (Conference of Data System Languages), которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания.

Типичным представителем систем, основанных на сетевой модели данных, является СУБД IDMS (Integrated Database Management System), разработанная компанией Cullinet Software, Inc. и изначально ориентированная на использования на мейнфреймах компании IBM. Архитектура системы основана на предложениях DBTG организации CODASYL. В настоящее время IDMS принадлежит компании Computer Associates.

Основные элементы сетевой модели данных

• Элемент данных – минимальная информационная единица доступная пользователю.
• Агрегат данных – именованная совокупность элементов данных внутри записи или другого агрегата, которую можно рассматривать как единое целое. Имя агрегата используется для его идентификации в схеме структуры данного более высокого уровня. Агрегат данных может быть простым, если состоит только из элементов данных, и составным, если включает в свой состав другие агрегаты.
• Запись — совокупность агрегатов или элементов данных, отражающих некоторую сущность предметной области. Иными словами, запись — это агрегат, который не входит в состав никакого другого агрегата и может иметь сложную иерархическую структуру, поскольку допускается многократное применение агрегации. Имя записи используется для идентификации типа записи в схемах типов структур более высокого уровня.
• Тип записей – эта совокупность подобных записей. Тип записей представляет некоторый класс реального мира.
• Набор — именованная двухуровневая иерархическая структура, которая содержит запись владельца и запись (или записи) членов. Наборы отражают связи «один ко многим» и «один к одному» между двумя типами записей.

Наборы бывают нескольких видов:

• С одними и теми же типами записей, но разными типами наборов.
• Наборы из трех записей и более, в том числе с обратной связью.
• Сингулярный набор (только один экземпляр). У такого набора нет естественного владельца и в качестве него выступает система. В дальнейшем такие наборы могут приобрести запись — владельца.

Особенности построения сетевой модели данных

• База данных может состоять из произвольного количества записей и наборов различных типов.
• Связь между двумя записями может выражаться произвольным количеством наборов.
• В любом наборе может быть только один владелец.
• Тип записи может быть владельцем в одних типах наборов и членом в других типах наборов.
• Тип записи может не входить ни в какой тип наборов.
• Допускается добавление новой записи в качестве экземпляра владельца, если экземпляр-член отсутствует.
• При удалении записи-владельца удаляются соответствующие указатели на экземпляры-члены, но сами записи-члены не уничтожаются (сингулярный набор).

Реализация групповых отношений в сетевой модели осуществляется с использованием указателей (адресов связи или ссылок), которые устанавливают связь между владельцем и членом группового отношения. Запись может состоять в отношениях разных типов (1:1, 1:N, M:N). Заметим, что если один из вариантов установления связи 1:1 очевиден (в запись – владелец отношения, поля которой соответствуют атрибутам сущности, включается дополнительное поле – указатель на запись – член отношения), то возможность представления связей 1:N и M:N таким же образом весьма проблематична. Поэтому наиболее распространенным способом организации связей в сетевых СУБД является введение дополнительного типа записей, полями которых являются указатели.

Преимущества

1. Стандартизация. Появление стандарта CODASYL, который определил базовые понятия модели и формальный язык описания.
2. Быстродействие. Быстродействие сетевых баз данных сравнимо с быстродействием иерархических баз данных.
3. Гибкость. Множественные отношения предок/потомок позволяют сетевой базе данных хранить данные, структура которых была сложнее простой иерархии.
4. Универсальность. Выразительные возможности сетевой модели данных являются наиболее обширными в сравнении с остальными моделями.
5. Возможность доступа к данным через значения нескольких отношений (например, через любые основные отношения).

Недостатки

1. Жесткость. Наборы отношений и структуру записей необходимо задавать наперёд. Изменение структуры базы данных ведет за собой перестройку всей базы данных.. Связи закреплены в записях в виде указателей. При появлении новых аспектов использования этих же данных может возникнуть необходимость установления новых связей между ними. Это требует введения в записи новых указателей, т.е. изменения структуры БД, и, соответственно, переформирования всей базы данных.
2. Сложность. Сложная структура памяти.

Операции над данными сетевой модели

• Операция ЗАПОМНИТЬ позволяет занести в БД новую запись и автоматически включить эту запись в групповые отношения, где она объявлена подчиненной с соответствующим режимом включения.

• Операция ВКЛЮЧИТЬ В ГРУППОВОЕ ОТНОШЕНИЕ позволяет существующю запись связать с с записью-владельцем.

• Операция ПЕРЕКЛЮЧИТЬ дает возможность подчиненную запись связать с записью-владельцем в том же групповом отношении.

• Операция ОБНОВИТЬ изменять значения элементов записей, существующих в БД. Перед выполнением этого оператора соответствующая запись предварительно должна быть извлечена.

• Операция ИЗВЛЕЧЬ позволяет последовательно (т.е. перебирая) извлечь запись. Запись можно извлечь по значению первичного ключа или используя групповые отношения, в которых они участвуют. Так, от владельца можно перейти к записям – членам, а от записи-члена перейти к владельцу группового отношения.

• Операция УДАЛИТЬ дает возможность убрать из БД ненужную запись. Если удаляемая запись объявлена владельцем в групповом отношении , то анализируется класс членства подчиненных записей. Обязательные члены должны быть предварительно откреплены от этого владельца, т.е. удалены из группового отношения, фиксированные будут удалены вместе с ним, а необязательные останутся в БД.

• Операция ИСКЛЮЧИТЬ ИЗ ГРУППОВОГО ОТНОШЕНИЯ позволяет разорвать связь между записью-владельцем и записью-членом группового отношения, сохранив обе в БД.

Использования сетевой модели

Сетевые модели также создавались для мало ресурсных ЭВМ. Это достаточно сложные структуры, состоящие из «наборов» – поименованных двухуровневых деревьев. «Наборы» соединяются с помощью «записей-связок», образуя цепочки и т.д. При разработке сетевых моделей было выдумано множество «маленьких хитростей», позволяющих увеличить производительность СУБД, но существенно усложнивших последние. Прикладной программист должен знать массу терминов, изучить несколько внутренних языков СУБД, детально представлять логическую структуру базы данных для осуществления навигации среди различных экземпляров, наборов, записей и т.п. Один из разработчиков операционной системы UNIX сказал «Сетевая база – это самый верный способ потерять данные».

СУБД, поддерживающие сетевую модель, широко использовались на вычислительных системах серии IBM 360/370 (ЕС ЭВМ). В качестве примеров таких систем можно указать IDMS, UNIBAD (БАНК), аналоги СЕДАН, СЕТОР. На персональных компьютерах сетевые СУБД не получили широкого распространения. Примером сетевой СУБД для персонального компьютера является db_VISTA III. Отметим, что система db_VISTA реализована на языке С и поэтому является переносимой. Система может эксплуатироваться на ПЭВМ типа IBM PC, SUN, Macintosh.

Пример сетевой базы данных

На рисунке показан простой пример схемы сетевой БД.

На этом рисунке показаны три типа записи: Отдел, Служащие и Руководитель и три типа связи: Состоит из служащих, Имеет руководителя и Является служащим.

В типе связи Состоит из служащих типом записи-предком является Отдел, а типом записи-потомком – Служащие (экземпляр этого типа связи связывает экземпляр типа записи Отдел со многими экземплярами типа записи Служащие, соответствующими всем служащим данного отдела).

В типе связи Имеет руководителя типом записи-предком является Отдел, а типом записи-потомком – Руководитель (экземпляр этого типа связи связывает экземпляр типа записи Отдел с одним экземпляром типа записи Руководитель, соответствующим руководителю данного отдела).

Наконец, в типе связи Является служащим типом записи-предком является Руководитель, а типом записи-потомком – Служащие (экземпляр этого типа связи связывает экземпляр типа записи Руководитель с одним экземпляром типа записи Служащие, соответствующим тому служащему, которым является данный руководитель).

Источник