Краткий обзор современных субд. Системы управления базами данных и их функции

26.01.2022

Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) - программная система, предназначенная для создания на ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечение эффективного доступа пользователей.

Основная особенность СУБД – это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть "Базы данных" (БД).

Конструктивные черты:

1)Наличие визуального интерфейса, автоматизирующего процесс создания средств манипуляции – экранных форм, шаблонов, отчетов, запросов;

2)Наличие инструментов создания объектов базы данных в режиме диалога;

3)Наличие развитого инструментария создания программных расширений в рамках единой среды;

4)Встроенная поддержка универсальных языков управления данными (SQL или QBE).

Основные функции СУБД

· управление данными во внешней памяти (на дисках);

· управление буферами оперативной памяти;

· управление транзакциями;

· ведение журнала изменений в БД;

· Обеспечение целостности и безопасности БД.

Виды СУБД: По модели данных : 1)иерархические; 2)сетевые; 3)реляционные; объектно-ориентированные

По характеру использования : персональные и промышленные.

По степени распределенности:

· Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)

· Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

По способу доступа к БД:

1)файл-серверные (доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть);

2)клиент-серверные (все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно);

3)встраиваемые (предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети)

26. Основы работы СУБД MS Access: основные технологии работы с таблицами (на примере).

Система управления базами данных позволяет создавать, редактировать и обрабатывать реляционные базы данных (БД), в которых текстовая, числовая, графическая и иная информация сгруппирована и хранится в связанных таблицах. При этом таблицы должны обладать следующими свойствами:
каждый столбец таблицы - это элемент данных;
все столбцы однородные, т. е. их элементы имеют одинаковую природу
в таблице нет двух одинаковых строк;
столбцы и строки могут просматриваться в любом порядке, безотносительно к их информационному содержанию и смыслу.

Существует несколько способов создания таблиц в Access:

· Создание таблицы в режиме таблицы (или путем ввода данных);

· Создание таблицы в режиме конструктора таблиц;

· Создание таблиц с помощью мастера таблиц.

27. Основы работы СУБД MS Access: основные технологии работы с формами (на примере).

Основное назначение таблицы в MS Access - хранение внесенных данных. При этом она играет роль пассивного хранилища, т. е. сама не может инициировать ни процесс запроса новых записей, ни передачу информации конечному потребителю.

Формы позволяют забыть о неудобствах, возникающих при работе с таблицами, имеющими большое количество полей. В режиме Форма можно все внимание уделить одной записи, не пользуясь прокруткой для поиска нужного поля в длинной череде столбцов таблицы, а имея перед глазами всю информацию.

Также для удобства работы с формой на ней можно разместить Элементы управления (например Кнопки ).

Форма, разделенная форма, конструктор форм и т.д.

28. Основы работы СУБД MS Access: основные технологии организации многотабличных баз данных (на примере).

Все запросы делятся на запросы-выборки и запросы-действия.

Основными объектами БД Access являются таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы, модули. Таблица является базовым объектом СУБД, все остальные объекты являются производными и создаются только на базе ранее подготовленных таблиц. Таблицы - это набор данных, объединенных одним смыслом, характером, назначением (например, данные о месторождениях). В таблицах эти данные хранятся, располагаясь в полях (столбцах) и однотипных записях (строках). Каждое отдельное поле содержит одно какое-либо сведение об элементе таблицы. Отдельная запись состоит из полей и содержит все сведения об этом элементе. Обычно БД состоит из нескольких таблиц, размеры которых ограничены. Число строк в таблице на единицу больше количества записей (последняя пустая строка предназначена для ввода новой записи), а число столбцов равно количеству полей в записи. Заголовки столбцов таблицы соответствуют именам полей.

В СУБД Access процесс создания реляционной базы данных включает создание схемы данных. Схема данных наглядно отображает таблицы и связи между ними, а также обеспечивает использование связей при обработке данных. В схеме данных устанавливаются параметры обеспечения целостности связей в базе данных.

Таким образом, осуществляется неразрывная связь внемашинного проектирования базы данных с этапом ее создания с помощью СУБД. В схеме данных, построенной по нормализованной модели данных предметной области, могут быть установлены одно-однозначные и одно-многозначные связи. Для таких связей обеспечивается поддержание целостности взаимосвязанных данных, при которой не допускается наличия в базе данных подчиненной записи без связанной с ней главной, при первоначальной загрузке базы данных и ее корректировках. Связи, определенные в схеме данных, используются автоматически при разработке многотабличных форм, запросов, отчетов, существенно упрощая процесс их конструирования.

29. Основы работы СУБД MS Access: основные технологии работы с запросами (на примере).

Все запросы делятся на запросы-выборки и запросы-действия.

После выполнения запроса-выборки СУБД создает виртуальную таблицу, в которую заносит выбранную информацию и хранит ее до тех пор, пока сгенерированная таблица не будет закрыта. Когда этот запрос закрывается, полученная таблица уничтожается, освобождая занимаемую память.

В отличие от запроса-выборки, запрос-действие вносит изменения в существующие данные. При помощи запроса-действия можно автоматически создать новую таблицу, внести данные в уже имеющуюся таблицу, а также удалить или изменить какой-либо набор записей из существующей таблицы.

Любой вновь создаваемый запрос в MS Access автоматически считается запросом-выборкой. В том случае, когда пользователю или разработчику нужно получить запрос-действие, следует специально это указать. Это помогает избежать случайных действий с данными, которые нельзя отменить.

Запросы в MS Access доступны в трех режимах: табличном, в котором запрос выглядит так же, как обычная таблица, режиме конструктора, где запрос предстает в виде схемы связанных объектов, и в виде инструкций SQL (запросы построены на лексическом диалекте, основанном на семантике обычного языка (английского). При создании языка предполагалось, что конструкцию на нем сможет написать любой неподготовленный пользователь, руководствуясь исключительно своими потребностями и исходя из существующей структуры данных).

Похожая информация.

Настольные СУБД используются для сравнительно небольших задач (небольшой объем обрабатываемых данных, малое количество пользователей). С учетом этого, указанные СУБД имеют относительно упрощенную архитектуру, в частности, функционируют в режиме файл-сервер, поддерживают не все возможные функции СУБД (например, не ведется журнал транзакций, отсутствует возможность автоматического восстановления базы данных после сбоев и т. п.). Тем не менее, такие системы имеют достаточно обширную область применения. Прежде всего, это государственные (муниципальные) учреждения, сфера образования, сфера обслуживания, малый и средний бизнес. Специфика возникающих там задач заключается в том, что объемы данных не являются катастрофически большими, частота обновлений не бывает слишком высокой, организация территориально обычно расположена в одном небольшом здании, количество пользователей колеблется от одного до 10–15 человек. В подобных условиях использование настольных СУБД для управления информационными системами является вполне оправданным, и они с успехом применяются.

Одними из первых СУБД были так называемые dBase-совместимые программные системы, разработанные разными фирмами. Первой широко распространенной системой такого рода была система dBase III – PLUS (фирма Achton-Tate). Развитый язык программирования, удобный интерфейс, доступный для массового пользователя, способствовали широкому распространению системы. В то же время работа системы в режиме интерпретации обусловливала низкую производительность на стадии выполнения. Это привело к появлению новых систем-компиляторов, близких к системе dBase III – PLUS: Clipper (фирма Nantucket Inc.), FoxPro (фирма Fox Software), FoxBase+ (фирма Fox Software), Visual FoxPro (фирма Microsoft). Одно время достаточно широко использовалась СУБД PARADOX (фирма Borland International).

В последние годы очень широкое распространение получила система управления базами данных Microsoft Access, которая входит в целый ряд версий пакета Microsoft Office(фирма Microsoft).

3.5.2. Серверные СУБД

Для крупных организаций ситуация принципиально меняется. Там использование файл-серверных технологий является неудовлетворительным по описанным выше причинам. Поэтому на передний край борьбы за автоматизацию выходят так называемые серверные СУБД.

Основными производителями таких систем обработки и хранения данных являются 3 корпорации: Oracle, Microsoft и IBM. Диаграмма соотношения объемов продаж соответствующих систем (источник: IDC Report, Май 2006) приводится на рис. 3.4 .

Рис. 3.4.

Наиболее распространенными клиент-серверными системами здесь соответственно являются системы Oracle (разработчик компания Oracle ), MS SQL Server (разработчик компания Microsoft), DB2 , Informix Dynamic Server (компания IBM).

Дадим краткую характеристику этим системам.

MS SQL Server

К настоящему времени разработано несколько версий систем: MS SQL Server-2000, MS SQL Server -2005, MS SQL Server-2008. Приведем информацию о системе MS SQL Server-2008 с сервера Microsoft (http://www.microsoft.com/rus/SQL/2008/default.mspx)

Microsoft SQL Server 2008 - это законченное предложение в области баз данных и анализа данных для быстрого создания масштабируемых решений электронной коммерции, бизнес-приложений и хранилищ данных. Оно позволяет значительно сократить время выхода этих решений на рынок, одновременно обеспечивая масштабируемость, отвечающую самым высоким требованиям. В SQL Server включена поддержка языка XML и протокола HTTP, средства повышения быстродействия и доступности, позволяющие распределить нагрузку и обеспечить бесперебойную работу, функции для улучшения управления и настройки, снижающие совокупную стоимость владения.

Платформа бизнес-анализа SQL Server 2008, тесно интегрированная с Microsoft Office, предоставляет развитую масштабируемую инфраструктуру для внедрения мощных возможностей бизнес-анализа в рабочий процесс всех бизнес-подразделений вашей компании, открывая доступ к нужной бизнес-информации через знакомый интерфейс MS Excel и MS Word.

MS SQL Server-2008 поддерживает создание и работу с корпоративным хранилищем данных, объединяющим информацию со всех систем и приложений, позволяющим получить единую комплексную картину бизнеса вашей компании.

MS SQL Server-2008 предоставляет масштабируемый и высокопроизводительный "процессор данных" - для самых ответственных и требовательных бизнес-приложений, тем, кому необходим высочайший уровень надежности и защиты, позволяя при этом снизить совокупную стоимость владения за счет расширенных возможностей по управлению серверной инфраструктурой.

MS SQL Server-2008 предлагает разработчикам развитую, удобную и функциональную среду программирования, включая средства работы с веб службами, инновационные технологии доступа к данным – все, что необходимо для эффективной работы с данными любых типов и форматов.

Отдельные аспекты MS SQL Server – 2008 будут описаны в лекциях "Структура современной СУБД на примере Microsoft SQL Server 2008" и "Направления развития баз данных" 14.

Oracle

К настоящему времени разработано несколько версий систем, каждая из которых включает целую линейку продуктов, например Oracle 8, Oracle 9i, Oracle 10g.

Соответствующие линейки продуктов включают как собственно СУБД (например Oracle Database 10g, Oracle Database 11g) , так и средства разработки и анализа данных.

Приведем информацию о системе с сервера Oracle http://www.oracle.com/global/ru/mid/oracle_products/database.html).

Oracle предлагает комплексные, открытые, доступные и удобные в использовании технологические решения. Готовые пакетируемые решения автоматически включают в свою стоимость базу данных, сервер приложений, интеграционную платформу, инструменты аналитики и управления неструктурированными данными. Масштабируемые бизнес-приложения Oracle могут быть легко интегрированы с ИТ-инфраструктурой предприятия без потери уже вложенных в IT инвестиций.

СУБД Oracle Database 11g обеспечивает улучшенные характеристики за счет автоматизации задач администрирования и обеспечения лучших в отрасли возможностей по безопасности и соответствию нормативно-правовым актам в области защиты информации. Появилось больше функций автоматизации, самодиагностики и управления. Среди характеристик системы можно отметить управление большими объемами данных с использованием распределенных таблиц и компрессии, эффективную защиту данных, возможность полного восстановления, возможность интеграции геофизических данных медиа-контента в бизнес-процеcc и т.д.

Серверы баз данных компании IBM

К настоящему времени разработаны линейки продуктов DB2 и Informix , включающие как собственно СУБД так и средства разработки и анализа данных (DB2 Universal Database DB2 Personal Edition, DB2 Enterprise 9 и др., а также Informix Dynamic Server, Informix Dynamic Server Express, Informix Extended Parallel Server и др.

Приведем информацию о части таких систем с сервера (

1. Какие тренды в развитии серверных СУБД вы бы могли отметить в 2015–2016 годах?

Виталий Чесноков , QSOFT
Самые главные тренды в развитии современных СУБД: использование виртуализации и GRID-технологии, самодиагностика и автоматическое исправление, использование NoSQL-СУБД в Big Data, использование NewSQL-СУБД, выполнение C/C++ кода в адресном пространстве СУБД.

За последние несколько лет многократно выросли объемы данных, подходящих для обработки и хранения в БД. Был принято изменение закона «О персональных данных», гласящее, что персональные данные граждан РФ необходимо хранить на территории РФ. В некоторых западных странах так же действуют подобные законы. Все это приводит нас к необходимости кластеризации и разбиения данных на части.

Повсеместно растет процент использования NoSQL-СУБД, где это возможно, ввиду высокой скорости работы с данными и возможности сравнительно простой кластеризации. Получает распространение новый тип СУБД - NewSQL. В основные беспрецедентные функции NewSQL входят: возможность асинхронной мастер-мастер репликации, заменяющей классическую master-slave схему и обеспечивающей большую гибкость для высоконагруженных проектов; упрощение администрирования и обеспечение динамического управления базой; поддержка хранимых процедур на C/C++ и возможность выполнения C/C++ кода в адресном пространстве СУБД (обеспечивают практически неограниченную расширяемость и невероятный прирост в производительности); улучшение средств диагностики и отладки.

К тому же использование виртуализации в СУБД дает необходимую отказоустойчивость и возможность масштабирования.

Николай Фетюхин , MST
Переход к NoSQL и специализация баз данных. Например, можно обратить внимание на Redis и Tarantool. Последний содержит даже свой сервер приложений. Интересный тренд - совмещенные СУБД и backend, как Parse от Facebook. Также плавная миграция баз данных в облака.

Петр Урваев , SimbirSoft
Функции, успешно себя зарекомендовавшие в одних СУБД, через некоторое время реализуются и в других продуктах. Например, материализованные представления, вначале появившиеся в Oracle DBMS, через некоторое время были реализованы в MS SQL Server, а затем появились и в PostgreSQL. Преимущества, которые предоставляют NoSQL-решения постепенно также реализуются в реляционных СУБД. Например, в последних версиях PostgreSQL реализована поддержка работы с данными в формате JSON.

Евгений Гусев , ITECH
Изменения последних лет в сегменте СУБД носили как частный - применительно к отдельным лидирующим продуктам, так и структурный характер, так что трендов множество. Во-первых, гетерогенность. Переход к модели микросервисов дал возможность гибко подбирать средства решения задачи хранения данных, не ограничиваясь одним. Во-вторых, развитие NoSQL, in-memory storages. В-третьих, Big Data - революция, потребовавшая переосмыслить как методику хранения данных, так и само понятие «данные». В-четвертых, колоночные (column-oriented) БД.

2. По-вашему мнению, существует ли тенденция перехода СУБД в «облака»? Какие существуют плюсы и минусы данного подхода?

Виталий Чесноков , QSOFT
Да, безусловно такая тенденция существует. Для начала нужно разделять два принципиальных подхода в работе СУБД в облаке.

Первый - разворачивание в облаке виртуальной машины с СУБД. Можно загрузить на нее собственный образ или воспользоваться заранее заготовленным, с уже оптимизированной СУБД. По сути такая виртуальная машина принципиально не отличается от обычного физического сервера. Основным преимуществом по сравнению с физическим сервером является легкость масштабирования, как вертикального (можно в любой момент выделить для данной «виртулки» больше ресурсов), так и горизонтального (создание новой «виртуалки» занимает всего несколько минут). Еще один существенный плюс - высокая доступность облачных виртуальных машин (99,9%–99,99%). Также облачные хостеры предоставляют множество дополнительных услуг, таких как мониторинг, резервное копирование, панель управления сервером и т.д.

Принципиально иным подходом является облачная СУБД. В данном случае клиент покупает не сервер, а просто услугу использования СУБД. Текущий рынок публичных облачных СУБД, составляющий $400 млн, к 2017 году увеличится до $1,2 млрд. Основные плюсы данного подхода: оплата не предоставленных ресурсов (которые могут и «простаивать»), а лишь реально использованных: объем хранимых данных, количество обрабатываемых СУБД операций; нет необходимости настраивать и администрировать СУБД - эти задачи полностью лежат на хостере; нет необходимости задумываться о масштабировании; хостер предоставляет множество удобных и интуитивно понятных инструментов для управления СУБД; высокая доступность. Основным минусом является отсутствие возможности тонкой настройки СУБД.

Также можно отдельно выделить такой подвид облачной СУБД как DbaaS (Database as a Service). Практически всегда конкретный DbaaS - это одна определенная СУБД, предоставляемая в облаке непосредственными разработчиками. Отсюда очевидно выводится и разница в бизнес-моделях: облачные СУБД подходят для масштабных типовых задач, а DbaaS - для специализированных, под конкретную марку движка БД, с возможностью прямого общения с его разработчиками. Кроме того, DbaaS позволяет значительно точнее подобрать систему под нужную нагрузку, в частности за счет регулирования количества клиентских подключений.

Николай Апурин , Artwell
Тенденция существует. Большинство крупных (общероссийских) систем уже используют облачные БД.

Николай Фетюхин , MST
Тенденция слабая. Использование облаков хоть и снижает некоторые издержки, но приводит к новым расходам. Использование облака может быть выгодно лишь для проектов со слабой посещаемостью.

Плюсы облаков: легкая масштабируемость, высокая отказоустойчивость, доступность серверов во всем мире, легкое клонирование и разворачивание данных. Минусы: пока облака, как продукт, «сырые» - невозможно физически контролировать данные, так как они находятся под управлением поставщика облака.

Петр Урваев , SimbirSoft
Тенденция перехода СУБД в облака существует как часть общего тренда по переносу в облака всей IT-инфраструктуры организаций. Основным плюсом такого подхода является возможность передать сопровождение БД. К минусам можно отнести хранение важных данных на неподконтрольной площадке. Пользователь облачного хранилища при необходимости уничтожения хранящихся данных не может быть уверен, что данные действительно стерты.

Евгений Гусев , ITECH
Существует и является одной из первичных. Плюсов у размещения БД в облаке масса: простота шардинга и репликации, возможность эффективно в контексте производительности отделить данные от бизнес-логики, легкое и понятное управление вычислительными мощностями и целый ряд других. Критичных минусов, основываясь на опыте, мы не видим. Чем большими объемами данных приходится оперировать, чем больше требуется горизонтального масштабирования, тем более оправданным становится использование облаков.

3. Какие факторы влияют на выбор СУБД? Для каких проектов больше подходят SQL базы данных, а для каких - NoSQL?

Виталий Чесноков , QSOFT
Основным фактором при выборе между SQL и NoSQL-СУБД являются нужды приложения. Для одних задач лучше подходит SQL, для других - NoSQL.

Можно выделить несколько ключевых различий между этими типами СУБД. Формат данных в SQL очень строгий, есть четкие схемы таблиц с указанием, где используется какой тип данных. В NoSQL нет заранее заданных схем документов - любая информация может быть добавлена в любой документ.
В SQL существуют сложные связи между различными таблицами. Данные в одной таблице часто являются ссылкой на данные в другой (принцип нормализации данных). В NoSQL, как правило, каждый документ является изолированной информационной единицей и хранит в себе все имеющиеся данные (принцип денормализации).
В SQL есть встроенные механизмы поддержки целостности данных (например, нельзя удалить запись из таблицы, если на нее ссылаются в других таблицах). В NoSQL таких механизмов нет, поэтому важна денормализация данных (в идеале - каждый документ хранит абсолютно всю информацию о каком-либо объекте).
В SQL есть механизм транзакций, который позволяет выполнить несколько SQL-запросов по принципу «все или ничего». В NoSQL подобный механизм существует только в пределах одного документа.
В идеальном случае NoSQL работает быстрее, чем SQL, за счет более простого метода хранения данных, который позволяет получить всю информацию об объекте простым запросом одного документа. Однако есть проблема, связанная с тем, что наиболее популярные NoSQL-СУБД появились достаточно недавно. Следствием этого является меньшее количество информации по этим СУБД и большее количество пока нерешенных проблем.
NoSQL гораздо проще масштабировать за счет отсутствия сложных логических связей между документами. К тому же большая часть NoSQL-СУБД изначально создавалась с упором на механизмы масштабирования.

В итоге NoSQL лучше подходит для проектов с большим объемом данных, который можно легко разделить на отдельные самостоятельные объекты. Дает высокую скорость и масштабируемость. SQL подходит для проектов, где различные данные имеют сложные логические связи друг с другом и крайне важна их целостность.

Николай Апурин , Artwell
NoSQL - для нестандартных вычислений с огромным объемом данных. Но как показала практика, объемы до 20 миллионов записей отлично перерабатываются SQL-базами.

Николай Фетюхин , MST
Технологии NoSQL активно используются известными компаниями, в том числе в высоконагруженных проектах. Сохранение данных и простые выборки при использовании NoSQL будут действительно быстрыми. В случае более сложных запросов задачу придется решать на стороне продукта, что усложняет сам продукт. В чистом виде мы не выбираем NoSQL. Усложнение логики продукта и эмуляции базовых вещей SQL приводит к удорожанию проекта. И не каждое NoSQL-решение обеспечивает безопасность данных в критических ситуациях.

Петр Урваев , SimbirSoft
Выбор БД зачастую зависит от предпочтений архитектора, возможной нагрузки, необходимого функционала. SQL-БД позволяют четко определять схемы хранения данных и извлекать данные с использованием сложных запросов, NoSQL-БД позволяют хранить данные в менее упорядоченном формате и поддерживают горизонтальное масштабирование. Зачастую в распределенных системах используются одновременно SQL и NoSQL базы данных, каждая из которых решает свои задачи.

Евгений Гусев , ITECH
В современном состоянии SQL / NoSQL - скорее не конкурирующие, а дополняющие друг друга сущности. Использование в одном приложении SQL-решений, когда требуется работать со сложными данными в их взаимосвязи, и NoSQL, когда на передний план выходит скорость работы с неструктурированной информацией, - совершенно естественная практика.

4. Как вы оцениваете степень распространения платных лицензий СУБД среди пользователей? В каких случаях имеет смысл покупать лицензию?

Виталий Чесноков , QSOFT
Есть два различных варианта разделения СУБД па платные и бесплатные.

Первый - бесплатные версии коммерческих СУБД (есть у MS SQL, Oracle и т.д.) По сути это урезанная версия СУБД, в которой отсутствует часть функционала. Здесь основной фактор выбора очень прост - нужен ли данному проекту данный функционал. Реже бывает бесплатная версия, которая не отличается от коммерческой по функционалу, но реже обновляется (Couchbase Server).

Второй - бесплатные СУБД, для которых есть аналогичные коммерческие продукты (MySQL от Oracle, Percona Server или MariaDB). В данном случае преимущество коммерческого продукта обычно заключается в наличии более серьезной технической поддержки. С точки зрения функционала платные и бесплатные СУБД мало отличаются друг от друга, хотя и у тех, и у других могут быть свои инструменты, отсутствующие в других версиях.

В итоге есть две основные причины выбрать платную СУБД: наличие функционала, которого нет в бесплатных аналогах, и возможность обратиться за помощью в техническую поддержку производителя.

Николай Апурин , Artwell
Зачем платить, если есть бесплатные? Тем не менее, много решений, которые могут работать только с платными БД. В основном, это иностранные практики.

Николай Фетюхин , MST
Вопрос неоднозначный. Часто и платные СУБД имеют бесплатные версии, и бесплатные имеют компоненты, которые можно приобрести за деньги. Разница чаще всего во встроенных инструментах аналитики и мониторинга БД. Поэтому платные СУБД больше подходят для крупных проектов с большими распределенными системами.

Петр Урваев , SimbirSoft
Платные лицензии СУБД предпочтительнее бесплатных, когда проект полагается на возможности конкретной БД, и для него важно, чтобы используемые возможности работали так, как заявлено, а проблемы в их работе оперативно устранялись. Сейчас коммерческие и свободные БД используются одинаково часто, а большинство новых проектов выбирают свободные БД, поскольку возможности по работе с данными и стабильность примерно находятся на одном уровне у платных и бесплатных СУБД.

Основные функции СУБД:

Компоненты современных СУБД:

Классификации СУБД:

- иерархическая. Под иерархической моделью данных понимается модель, объединяющая записи, хранимые в общей древовидной структуре с одним корневым типом записи, который имеет несколько подчиненных типов записи или не имеет совсем. Каждый подчиненный тип записи также может иметь несколько подчиненных типов или не иметь их совсем. Основной структурой, поддерживающей иерархическое представление информации, является дерево

Достоинствами иерархической модели данных относятся эффективное исполь зование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией.

Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.

Примеры: зарубежные системы IMS, PC/Focus, Team-Up и Data Edge, а также отечественные системы Ока, ИНЭС и МИРИС;

Сетевая. Эта модель позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа, обобщая тем самым иерархическую модель данных

Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая модель предоставляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.
Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями.
Системы на основе сетевой модели не получили широкого распространения на практике. Наиболее известными сетевыми СУБД являются следующие: IDMS, db_VistaIII, СЕТЬ, СЕТОР и КОМПАС;

Реляционная модель. В реляционных базах данных вся информация представляется в виде двумерных таблиц. Реляционная модель опирается на систему понятий реляционной алгебры, важнейшими из которых являются “таблица”, “отношение”, “строка”, “первичный ключ”. Все операции над реляционной базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами. Таблица состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных. Таблица отражает тип объекта реального мира (сущность), а каждая ее строки (кортеж) – конкретный объект.

Достоинство реляционной модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми.

Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.

Примерами зарубежных реляционных СУБД для ПЭВМ являются следующие: dBaseIII Plus и dBase IV (фирма Ashton-Tate), DB2 (IBM), R:BASE (Microrim), FoxPro ранних версий и FoxBase (Fox Software), Paradox и dBASE for Windows (Borland), FoxPro более поздних версий, Visual FoxPro и Access (Microsoft), Clarion (Clarion Software), Ingres (ASK Computer Systems) и Oracle (Oracle).

Кроме того, в последние годы появились и стали более активно внедряться на практике следующие модели данных:

Объектно-ориентированная модель. В ней при представлении данных имеется возможность идентифицировать отдельные записи базы. Между записями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимосвязи с помощью механизмов, подобных соответствующим средствам в объектно-ориентированных языках программирования.

Структура объектно-ориентированной БД графически представима в виде дерева, узлами которого являются объекты. Свойства объектов описываются некоторым стандартным типом (например, строковым - string) или типом конструируемым пользователем (определяется как class).

Основным достоинством объектно-ориентированной модели данных в сравнении с реляционной является возможность отображения информации о сложных взаимосвязях объектов. Объектно-ориентированная модель данных позволяет идентифицировать отдельную запись базы данных и определять функции их обработки.

Недостатками объектно- ориентированной модели являются высокая понятийная сложность, неудобство обработки данных и низкая скорость выполнения запросов.

Современные СУБД являются объектно-ориентированными и реляционными. Основной единицей является объект, имеющий свойства, и связи между объектами. СУБД используют несколько моделей данных: иерархическую и сетевую (с 60-х годов) и реляционную (с 70-х). Основное различие данных моделей в представлении взаимосвязей между объектами. Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии объектов, то есть один тип объекта является главным, все нижележащие – подчиненными. Устанавливается связь «один ко многим», то есть для некоторого главного типа существует несколько подчиненных типов объектов. Иначе, главный тип именуется исходным типом, а подчиненные – порожденными. У подчиненных типов могут быть в свою очередь подчиненные типы. Наивысший в иерархии узел (совокупность атрибутов) называют корневым. Сетевая модель данных строится по принципу «главный и подчиненный тип одновременно», то есть любой тип данных одновременно может одновременно порождать несколько подчиненных типов (быть владельцем набора) и быть подчиненным для нескольких главных (быть членом набора). Реляционная модель данных объекты и связи между ними представляются в виде таблиц, при этом связи тоже рассматриваются как объекты. Все строки, составляющие таблицу в
реляционной базе данных должны иметь первичный ключ. Все современные средства СУБД поддерживают реляционную модель данных.
Объект (Сущность) – элемент какой-либо системы, информация о котором сохраняется. Объект может быть как реальным (например, человек), так и абстрактным (например, событие – поступление человека в стационар).
Атрибут – информационное отображение свойств объекта. Каждый
объект характеризуется набором атрибутов. Таблица – упорядоченная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей.
Первичный ключ – атрибут (или группа атрибутов), позволяющий однозначным
образом определить каждую строку в таблице.

3.1 Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.

На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах считается их недостатком.

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.

3.2 Клиент-серверные

Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.

Каждый из составляющих эту архитектуру элементов играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность воспользоваться ими. Сервер базы данных представляет собой мультипользовательскую версию СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. В его задачу входит реализация логики обработки транзакций с применением необходимой техники синхронизации - поддержки протоколов блокирования ресурсов, обеспечение, предотвращение и/или устранения тупиковых ситуаций.

В ответ на пользовательский запрос рабочая станция получит не «сырье» для последующей обработки, а готовые результаты. Программное обеспечение рабочей станции при такой архитектуре играет роль только внешнего интерфейса (Front - end) централизованной системы управления данными. Это позволяет существенно уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов данных в мультипользовательском режиме, разгрузить рабочие.
Как правило, клиент и сервер территориально отделены друг от друга, и в этом случае они входят в состав или образуют систему распределенной обработки данных.
Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая информация будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, т. е. часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая - в программе-сервере.
Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы:

Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Informix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Cache, ЛИНТЕР.

3.3 Встраиваемые

Встраиваемая СУБД - СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы.

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

Перспективы развития систем управления базами данных: Этот этап характеризуется появлением новой технологии доступа к данным - интранет. Основное отличие этого подхода от технологии клиент-сервер состоит в том, что отпадает необходимость использования специализированного клиентского программного обеспечения. Для работы с удаленной базой данных используется стандартный браузер Интернета, например Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator, и для конечного пользователя процесс обращения к данным происходит аналогично скольжению по Всемирной Паутине (см. рис. 1.1). При этом встроенный в загружаемые пользователем HTML-страницы код, написанный обычно на языке Java, Java-script, Perl и других, отслеживает все действия пользователя и транслирует их в низкоуровневые SQL-запросы к базе данных, выполняя, таким образом, ту работу, которой в технологии клиент-сервер занимается клиентская программа. Удобство данного подхода привело к тому, что он стал использоваться не только для удаленного доступа к базам данных, но и для пользователей локальной сети предприятия.

Требования к современным СУБД:

в условиях жесткой конкуренции, предприятия имеют задачу "сделать как можно больше, затратив наименьшие усилия". Соответственно требуются программные средства, которые можно быстро освоить, настроить и приспособить для выполнения конкретных задач, чтобы не отстать от быстрых изменений рынка.

Cовременные технологии используемые при работе с данными:

Технология «Клиент-сервер» – технология, разделяющая приложение- СУБД на две части: клиентскую (интерактивный графический интерфейс, расположенный на компьютере пользователя) и сервер,
собственно осуществляющий управление данными, разделение информации, администрирование и безопасность, находящийся на выделенном компьютере. Взаимодействие «клиент-сервер» осуществляется следующим образом: клиентская часть приложения формирует запрос к серверу баз данных, на котором выполняются все команды, а результат исполнения запроса отправляется клиенту для просмотра и использования. Данная технология применя
и т.д.................

База данных (БД) представляет собой совокупность структурированных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области.

Логическую структуру данных, хранимых в базе, называют моделью представления данных. К основным моделям представления данных (моделям данных) относятся иерархическая, сетевая, реляционная.

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Обычно СУБД различают по используемой модели данных. Так, СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.

Для работы с базой данных зачастую достаточно средств СУБД. Однако если требуется обеспечить удобство работы с БД неквалифицированным пользователям или интерфейс СУБД не устраивает пользователей, то могут быть разработаны приложения. Их создание требует программирования. Приложение представляет собой программу или комплекс программ, обеспечивающих автоматизацию решения какой-либо прикладной задачи. Приложения могут создаваться в среде или вне среды СУБД - с помощью системы программирования, использующей средства доступа к БД, к примеру, Delphi или С++ Вuildег. Приложения, разработанные в среде СУБД, часто называют приложениями СУБД, а приложения, разработанные вне СУБД, - внешними приложениями.

Словарь данных представляет собой подсистему БД, предназначенную для централизованного хранения информации о структурах данных, взаимосвязях файлов БД друг с другом, типах данных и форматах их представления, принадлежности данных пользователям, кодах защиты и разграничения доступа и т. п.

Информационные системы, основанные на использовании БД, обычно функционируют в архитектуре клиент-сервер. В этом случае БД размещается на компьютере-сервере, и к ней осуществляется совместный доступ.

Сервером определенного ресурса в компьютерной сети называется компьютер (программа), управляющий этим ресурсом, клиентом - компьютер (программа), использующий этот ресурс. В качестве ресурса компьютерной сети могут выступать, к примеру, базы данных, файлы, службы печати, почтовые службы.

Достоинством организации информационной системы на архитектуре клиент-сервер является удачное сочетание централизованного хранения, обслуживания и коллективного доступа к общей корпоративной информации с индивидуальной работой пользователей.

Согласно основному принципу архитектуры клиент-сервер, данные обрабатываются только на сервере. Пользователь или приложение формируют запросы, которые поступают к серверу БД в виде инструкций языка SQL. Сервер базы данных обеспечивает поиск и извлечение нужных данных, которые затем передаются на компьютер пользователя. Достоинством такого подхода в сравнении предыдущим является заметно меньший объем передаваемых данных.

Выделяют следующие виды СУБД:

* полнофункциональные СУБД;

* серверы БД;

* средства разработки программ работы с БД.

Полнофункциональные СУБД представляют собой традиционные СУБД. К ним относятся dBaseIV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro и др.

Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Серверы БД обеспечивают обработку запросов клиентских программ обычно с помощью операторов SQL. Примерами серверов БД являются: Microsoft SQL Server, InterBase и др.

В роли клиентских программ в общем случае могут использоваться СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и др.

Средства разработки программ работы с БД могут использоваться для создания следующих программ:

* клиентских программ;

* серверов БД и их отдельных компонентов;

* пользовательских приложений.

По характеру использования СУБД делят на многопользовательские (промышленные) и локальные (персональные).

Промышленные, СУБД представляют собой программную основу для разработки автоматизированных систем управления крупными экономическими объектами. Промышленные СУБД должны удовлетворять следующим требованиям:

* возможность организации совместной параллельной работы многих пользователей;

* масштабируемость;

* переносимость на различные аппаратные и программные платформы;

* устойчивость по отношению к сбоям различного рода, в том числе наличие многоуровневой системы резервирования хранимой информации;

* обеспечение безопасности хранимых данных и развитой структурированной системы доступа к ним.

Персональные СУБД - это программное обеспечение, ориентированное на решение задач локального пользователя или небольшой группы пользователей и предназначенное для использования на персональном компьютере. Это объясняет и их второе название - настольные. Определяющими характеристиками настольных систем являются:

* относительная простота эксплуатации, позволяющая создавать на их основе работоспособные пользовательские приложения;

* относительно ограниченные требования к аппаратным ресурсам.

По используемой модели данных СУБД разделяют на иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные и др. Некоторые СУБД могут одновременно поддерживать несколько моделей данных.

Для работы с данными, хранящимися в базе, используются следующие типы языков:

* язык описания данных - высокоуровневый непроцедурный язык декларативного типа, предназначенный для описания логической структуры данных;

* язык манипулирования данными - совокупность конструкций, обеспечивающих выполнение основных операций по работе с данными: ввод, модификацию и выборку данных по запросам.

Названные языки в различных СУБД могут иметь отличия. Наибольшее распространение получили два стандартизованных языка: QBE - язык запросов по образцу и SQL - структурированный язык запросов. QBE в основном обладает свойствами языка манипулирования данными, SQL сочетает в себе свойства языков обоих типов.

СУБД реализует следующие основные функции низкого уровня:

* управление данными во внешней памяти;

* управление буферами оперативной памяти;

* управление транзакциями;

* ведение журнала изменений в БД;

* обеспечение целостности и безопасности БД.

Реализация функции управления данными во внешней памяти обеспечивает организацию управления ресурсами в файловой системе ОС.

Необходимость буферизации данных обусловлена тем, что объем оперативной памяти меньше объема внешней памяти. Буферы представляют собой области оперативной памяти, предназначенные для ускорения обмена между внешней и оперативной памятью. В буферах временно хранятся фрагменты БД, данные из которых предполагается использовать при обращении к СУБД или планируется записать в базу после обработки.

Механизм транзакций используется в СУБД для поддержания целостности данных в базе. Транзакцией называется некоторая неделимая последовательность операций над данными БД, которая отслеживается СУБД от начала и до завершения. Если по каким-либо причинам (сбои и отказы оборудования, ошибки в программном обеспечении, включая приложение) транзакция остается незавершенной, то она отменяется.

Транзакции присущи три основных свойства:

* атомарность (выполняются все входящие в транзакцию операции или ни одна);

* сериализуемость (отсутствует взаимное влияние выполняемых в одно и то же время транзакций);

* долговечность (даже крах системы не приводит к утрате результатов зафиксированной транзакции).

Примером транзакции является операция перевода денег с одного счета на другой в банковской системе. Сначала снимают деньги с одного счета, затем начисляют их на другой счет. Если хотя бы одно из действий не выполнится успешно, результат операции окажется неверным и будет нарушен баланс операции.

Ведение журнала изменений выполняется СУБД для обеспечения надежности хранения данных в базе при наличии аппаратных и программных сбоев.

Обеспечение целостности БД составляет необходимое условие успешного функционирования БД, особенно при ее сетевом использовании. Целостность БД - это свойство базы данных, означающее, что в ней содержится полная, непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация. Целостное состояние БД описывается с помощью ограничений целостности в виде условий, которым должны удовлетворять хранимые в базе данные.

Обеспечение безопасности достигается в СУБД шифрованием данных, парольной защитой, поддержкой уровней доступа к базе данных и отдельным ее элементам (таблицам, формам, отчетам и др.).

Краткий обзор современных субд. Системы управления базами данных и их функции

3.5.2. Серверные СУБД

MS SQL Server

Oracle

Серверы баз данных компании IBM

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Ваш комментарий (необязательно):