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GNOME-DB ha sido diseñado de forma modular, estableciendo una serie de capas para cada una de las partes de la arquitectura. Esto facilita enormemente el desarrollo a los programadores, pues cada parte es independiente de las otras y puede ser modificada fácilmente. Además, permite el uso individual de algunos de los módulos sin necesidad de los de las capas superiores.
Así, en el núcleo mismo de la arquitectura se encuentra GDA (GNU Data Access), que es la parte más importante de todas y de la que dependen el resto de módulos. Es la parte que implementa las comunicaciones via CORBA y la que se encarga del intercambio de datos entre los clientes y los servidores de base de datos. A su vez, GDA está dividida en dos partes, una es la que implementa todo el acceso a los servidores de bases de datos (conocidos en la terminología de GNOME-DB como proveedores para no mezclarlos con los servidores de BBDD), que son servidores CORBA que implementan un determinado interfaz mediante el cual los clientes se comunican con ellos. Cada uno de estos proveedores ofrece acceso a un servidor de base de datos diferente (PostgreSQL, MySQL, ODBC, Oracle, Interbase, LDAP), de forma que los clientes sólo tienen que activar un proveedor diferente para así, sin darse cuenta, acceder a una base de datos distinta. El otro componente de GDA es la parte cliente, que consiste en una encapsulación del acceso a los proveedores CORBA desde los clientes en una librería muy fácil de usar.
La implementación de GDA, libgda, ha sido recientemente separada del módulo principal del proyecto con la idea de permitir su uso en aplicaciones no desarrolladas para GNOME. Para ello, se han eliminado todas las dependencias de GNOME.
En el nivel siguiente de la arquitectura se encuentran las librerías específicas de cada escritorio. Esta afirmación ahora mismo no tiene mucho sentido, pues sólo existe la implementación de este nivel para el proyecto GNOME, pero se ha estructurado la arquitectura de forma que GDA no sea dependiente de ningún escritorio en concreto, por lo que no sería una idea descabellada el implementar esta parte para, por ejemplo, el proyecto KDE. Estas librerías, en el caso de GNOME, contienen una serie de 'widgets' creados por los desarrolladores de GNOME-DB para facilitar el acceso a GDA desde aplicaciones GNOME, así como una serie de componentes Bonobo que pueden ser usados desde cualquier aplicación GNOME que soporte componentes.
Finalmente, en el nivel superior de la arquitectura, se encuentra un conjunto de aplicaciones y utilidades que hacen de GNOME-DB un potente entorno para el desarrollo de aplicaciones de acceso a bases de datos. Este conjunto de aplicaciones incluye varias utilidades de línea de comandos para distintos menesteres, como por ejemplo la ejecución de ficheros SQL o la importación/exportación de datos entre distintas bases de datos, así como aplicaciones con interfaz gráfico de usuario para el acceso a las bases de datos y la configuración de todo el entorno GNOME-DB.