Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Информационные технологии в государственном и муниципальном управлении
Посмотреть оригинал

Системы управления базами данных.

В соответствии с концепцией базы данных предполагается, что она представляет собой самостоятельный обобществленный централизованно управляемый ресурс некоторого сообщества пользователей, предназначенный для удовлетворения их информационных потребностей. Создание БД, поддержка ее в актуальном состоянии и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются с помощью специального программного инструментария, называемого системой управления базами данных. СУБД вместе с управляемой ею БД называется системой базы данных. Одна СУБД может управлять несколькими БД — в таких случаях говорят о системе БД.

СУБД — сложный программный комплекс, предназначенный для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией систем баз данных, которые используются самостоятельно или в составе какой-либо более крупной информационной системы.

Пользователями системы БД являются, прежде всего, специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей и (или) источников данных, содержащихся в БД. Их называют конечными пользователями системы БД. Кроме того, в качестве пользователей могут рассматриваться различные прикладные программы или программные комплексы, оперирующие данными, содержащимися в БД. Такие программные средства называют приложениями системы БД. Конечные пользователи взаимодействуют с системой БД с помощью пользовательских интерфейсов СУБД, приложения — через интерфейсы прикладного программирования СУБД.

СУБД выполняют две основные группы функций:

  • 1. управление ресурсами среды хранения данных с обеспечением логической и физической независимости данных, при этом реализуются: описание логической структуры БД; физическое представление данных — организация хранимых данных на носителе; управление данными и поддержание целостности данных; предоставление пользователям доступа к БД;
  • 2. управление полномочиями пользователей на доступ к БД, при этом реализуются: организация параллельного доступа пользователей к БД в пользовательской среде, поддержка деятельности персонала администратора, ответственного за эксплуатацию системы БД. Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она

позволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на базу данных — взгляд пользователя, часто называемый логическим представлением данных, и взгляд системы, называемый физическим представлением данных, который характеризует организацию хранимых данных. Пользователя не интересуют при его работе с БД байты и биты, представляющие данные в среде хранения, их размещение в памяти, указатели, поддерживающие связи между различными структурными компонентами хранимых данных, выбранные методы доступа. В то же время все эти факторы важны для выполнения функций управления данными самой СУБД. Поддержка двух независимых представлений БД фактически сводится к тому, что на СУБД возлагается задача формирования из хранимых данных такого представления данных, которое отражает взгляд пользователя.

Механизмы управления данными СУБД имеют дело с двумя аспектами проблемы обеспечения целостности базы данных — с поддержкой логической и физической целостности. Основополагающее значение имеет поддержка логической целостности (непротиворечивости) БД.

Логическая целостность базы данных — свойство состояния базы данных, характеризующееся отсутствием нарушений всех ограничений целостности, явным образом определенных в логической схеме базы данных.

Нарушения логической целостности БД могут быть связаны не только с вводом в нее недостоверных данных или с неправомерными действиями процедур обработки данных, выполняемых в среде БД и помещающих в нее генерируемые ими данные. Они могут являться также следствием несвоевременного прерывания выполнения таких процедур для обработки запроса, выданного другим пользователем. Для исключения таких ситуаций в мультипользовательских СУБД предусматривается механизм транзакций.

Транзакция — последовательность операций пользователя над базой данных, которая переводит ее из одного логически целостного состояния в другое.

При несвоевременном прерывании выполнения процедур обработки данных происходит аннулирование результатов уже выполненных операций — откат транзакции.

Нарушения физической целостности БД возникают в результате сбоев и отказов оборудования вычислительной системы, повреждений машинных носителей данных.

Физическая целостность базы данных — свойство состояния хранимых данных, характеризующееся отсутствием нарушений спецификаций схемы хранения, а также физического размещения данных на носителях.

Развитые СУБД располагают средствами восстановления разрушенной БД, основанными чаще всего на использовании ее контрольных копий и журнализации изменений.

Механизмы управления доступом обычно основываются на использовании паролей и ключей для разных групп пользователей либо неявном определении полномочий доступа к различным структурным элементам БД. Управление доступом и обеспечение защиты данных в СУБД обычно интегрируются с соответствующими средствами операционной системы.

Система управления базами данных способна реализовать свои функции благодаря своим языковым средствам. Различные по функциональности СУБД имеют свои наборы языков, но общим для всех СУБД являются языки: описания данных, манипулирования данными, запросов, разработки приложений.

Языки описания данных обеспечивают построение схемы БД. Схема содержит описание структуры БД и налагаемых на нее ограничений целостности в рамках правил, регламентированных моделью данных, которая поддерживается рассматриваемой СУБД. Языки описания данных не всегда синтаксически оформляются в виде самостоятельного языка.

Языки манипулирования данными обеспечивают возможность запроса предусмотренных в системе операций над данными из БД. Не обязательно выступают в форме синтаксически самостоятельного языка СУБД. Играют больше методическую роль.

Языки запросов предоставляют функциональные возможности для операций над БД, в том числе вставки новых данных, обновления, удаления и выборки данных.

Современные языки запросов:

• язык SQL (Structured Query Language). Язык SQL характеризуется как непроцедурный (описательный, декларативный), в нем нет операторов проверки условий и ветвления, перехода, циклов и т.д. Запрос к БД не содержит конкретных инструкций, как выполнить действие, а содержит лишь информацию о желаемом результате. Но операторы SQL могут встраиваться в базовый язык, например Pascal, Fortran, С, и дают возможность получать доступ к БД из прикладных программ. Язык SQL включает в себя около 30 операторов. Четыре базовых оператора (SELECT, UPDATE, DELETE и INSERT) соответствуют четырем базовым функциям манипулирования данными (выбора, модификации, удаления и вставки данных соответственно). Результаты запроса отображает таблица данных, состоящая из столбцов (соответствующих полям данных) и строк (соответствующих записям данных). Например, по команде к таблице «Сотрудники» (см. рис. 3.5):

SELECT ФИО, Год рождения, Должность FROM Сотрудники WHERE (Должность «Инженер») будут выбраны следующие записи:

ФИО

Год рождения

Должность

Дроздов М.Д.

1959

Инженер

Львов А.Е.

1965

Инженер

В силу своего широкого использования SQL является международным стандартом языка запросов;

• язык QBE (Query By Example) не требует записи операторов, это табличный язык запросов [23]. Формулировка запроса сводится к заполнению столбцов и строк некоторых таблиц на экране монитора (рис. 3.6), результат выборки будет иметь тот же вид, что и в случае использования SQL.

Часто в СУБД на основе представления запроса, заданного средствами QBE, автоматически генерируется его представление на языке SQL, и далее этот запрос обрабатывается обычными средствами исполнения SQL-запросов.

Языки разработки приложений используют квалифицированные пользователи, например разработчики сложных прикладных систем. Как

Формулировка запроса на языке QBE

Рис. 3.6. Формулировка запроса на языке QBE

правило, языковые средства предоставляются в их явной синтаксической форме. В других случаях функции языков могут быть доступны неявным образом, когда они реализуются в форме языков четвертого поколения (4GL) — пользовательского интерфейса, включающего в себя различного рода меню, диалоговые сценарии или заполняемые пользователем экранные формы, различные диаграммы и другие средства визуального представления данных. На основе данных, введенных пользователем, автоматически генерируются команды в явной синтаксической форме, которые затем исполняются СУБД. Визуальные средства широко используются в СУБД для персональных компьютеров. Языки разработки приложений: автономные (dBase, FoxBase, FoxPro, Clipper, в том числе Кобол, Фортран, Паскаль, Access Basic), и языки программирования БД (Паскаль, Ада, Модула, Атлант, Тексис, Галилео, Delphi, C++, Java).

Обработка данных и управление этой обработкой в вычислительной среде, а также взаимодействие с операционной системой и прикладными программами осуществляются комплексом программных средств, входящих в состав СУБД. В составе комплекса обычно выделяют следующие компоненты:

  • • ядро, обеспечивающее управление данными во внешней и оперативной памяти, а также протоколирование изменений;
  • • процессор языка БД, обеспечивающий обработку (трансляцию или компиляцию) и оптимизацию запросов на выборку и изменение данных;
  • • подсистему поддержки программных вызовов, обслуживающих приложения, взаимодействующие с СУБД через средства пользовательского интерфейса;
  • • сервисные программы (системные и внешние утилиты), обеспечивающие настройку СУБД, восстановление после сбоев, экспорт- импорт, присоединение данных и ряд дополнительных возможностей обслуживания.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы