8. Технологии баз данных

Банк данных- современная форма организации хранения и доступа к информа­ции. Это система специальным образом организованных данных (баз данных), про­грамм­ных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназна­ченных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцеле­вого использования данных. База данных-сложная система, включающая в себя все обеспечивающие подсис­темы, необходимые для функционирования любой системы ав­томатизированной обработки данных.

Компонентами банка данных являются:

1. база данных;

2. система управления базой данных {СУБД)

3. вычислительная система(операционная система или технические сред­ства);

4. администратор базы данных(группа специалистов, без которых невоз­можно функционирование и развитие базы данных);

5. словарь данных(тезаурус)

6. обслуживающий персонал.

Среди перечисленных компонентов основными являются база данныхисистема управ­ления базой данных (СУБД).

Программными средствами банка данных являются:

1. операционная система;

2. прикладные программы обслуживания банка данных;

3. программный компонент (ядро системы управления базой данных, трансля­торы,, утилиты).

Режимы функционирования банка данных в производственных условиях включают

• режим начальной загрузки, в котором исходная инфор­мация, содержащаяся в банке данных, вво­дится в соответствующие структуры баз данных (БД);

• режим корректировки, в котором осуществляется об­новление,

• добавление и удаление информации, находящейся в банке данных; :

• режим диалога, в котором пользователи обращаются к банку данных и производится обработка запросов.

Такие запросы могут предусматривать:

1. только выдачу пользователю информации о тех или иных параметрах процесса. Эта ин­формация в требуемом формате содержится в банке данных; решение поставленной задачи с использованием сведений, находящихся в банке данных;

2. режим реорганизации и анализа, в котором вы­полняются операции. непосредственно свя­занные с поддержанием банка данных в рабо­чем состоянии:

3. реорганизация структур БД;

4. копирование и восстановление БД;

5. анализ статистических- данных, связанных с функционированием информационного фонда.

«Автоматизированные банки данных уже давно стали неотъемлемой частью практи­чески всех компьютерных систем управления на любом уровне — от отрасли до отдельного предприятия».

База данных— это информационная модель предметной области, совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избы­точно­сти, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений. Данные (файлы) хранятся во внешней памяти и используются в качестве входной информации для решения задач. «Технологии баз данных составляют одну из фундаментальных областей ин­формаци­онных технологий, используемых в разработках информационных систем раз­личного на­значения».СУБД- программа, с помощью которой реализуется централизо­ванное управление данными, хранимыми в базе, а также доступ к ним, поддержка их в актуальном режиме.

СУБД классифицируются по выполняемым функциям на:

• операционные;

• информационные;

по сфере применения на:

• универсальные;

• проблемно-ориентированные;

по используемому языку общения на:

• замкнутые, имеющие собственные самостоятельные языки общения пользователей с ба­зами данных;

• открытые (в которых используется язык программирования, расширенный операто­рами языка манипулирования данными);

по числу поддерживаемых уровней моделей данных на:

• одноуровневые системы;

• двухуровневые системы;

• трехуровневые системы;

по способу установления связей между данными:

• реляционные базы данных;

• иерархические базы данных;

• сетевые базы данных;

по способу организаиии хранения данных и выполнения функиий обработки базы дан­ных на:

• централизованные;

• распределенные.

Системы децентрализованных (распределенных) баз данных с сетевым доступом предполагают две основ­ные архитектуры:

1. архитектура файл-серверпредполагает выделение одной из ма­шин сети в качестве центральной (главный сервер файлов), где ­хранится совместно используемая централизованная база данных.Все другие машины сети исполняют роль рабочих станций.Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими зароса ми передаются на рабочие станции, где в основном и проводится их обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает;

2. архитектура клиент-сервер. Каждый из подключенных к сети и составляющих эту архитектуру компьютеров играет свою роль:сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность пользоваться ими.

Сервер вазы данныхпредставляет собойСУБД,параллельно обрабатывающую за­просы, поступившие со всех рабочих станций. Как правило, клиент и сервер террито­риально отдалены друг от друга, и в этом случае они образуют систему распределенной обработки данных.

Характеристиками СУБД являются:

• производительность;

• обеспечение целостности данных на уровне баз данных;

• обеспечение безопасности данных;

• возможность работы в многопользовательских средах;

• возможность импорта и экспорта данных;

• обеспечение доступа к данным с помощью языка SQL;

• возможность составления запросов;

• наличие инструментальных средств разработки прикладных программ.

Производительность СУБД оценивается:

1. временем выполнения запросов;

2. скоростью поиска информации;

3. временем импортирования баз данных из других форматов;

4. скоростью выполнения операций (таких как обновление, вставка, удаление);

5. временем генерации отчета и другими показателями.

Безопасность данных достигается:

• шифрованием прикладных программ;

• шифрованием данных;

• защитой данных паролем;

• ограничением доступа к базе данных.

Обеспечение целостности данных подразумевает наличие средств, позволяющих удо­стовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной. Целост­ность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные зано­сятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью специаль­ной про­граммы).

Система управления базами данных управляет данными во внешней памяти. Обес­печи­вает надежное хранение данных и поддержку соответствующих языков базы данных.

Известны три типа моделей описания баз данных:

1. иерархическая;

2. сетевая;

3. реляционная.

Основное различие между ними состоит в характере описания взаимосвязей и взаи­модействия между объектами и атрибутами базы данных.

Иерархическая модельпредполагает использование для описания базы данных дре­вовидных структур, состоящих из определенного числа уровней. «Дерево» пред­ставляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимаются список, со­вокупность, набор атрибутов, элементов, описывающих объекты.

Достоинствоммодели является:

• простота ее построения;

• легкость понимания сути принципа иерархии;

• наличие промышленных СУБД, поддерживающих данную модель.

Недостатком является сложность операций по .включению в иерархию инфор­мации о новых объектах базы данных и удалению устаревшей информации.

Сетевая модельописывает элементарные данные и отношения между ними в виде ориентированной сети. Это такие отношения между объектами, когда каждый по­рожден­ный элемент имеет более одного исходного и может быть связан с любым дру­гим элементом структуры.

Сетевые структуры могут быть многоуровневыми, иметь разную степень слож­ности.

База данных, описываемая сетевой моделью, состоит из областей (области — из за­писей, а записи — из полей). Недостатком сетевой модели является ее сложность, возмож­ность потери независимости данных при реорганизации базы данных. При появ­лении новых пользователей, новых приложений и новых видов запросов происходит рост базы данных, что может привести к нарушению логического представления дан­ных.

Реляционная модельимеет в своей основе понятие «отношения», и ее данные форми­руются в виде таблиц.Отношение— это двумерная таблица, имеющая свое на­звание, в ко­торой минимальным объектом действий, сохраняющим ее структуру, явля­ется строка таб­лицы (запись,кортеж), состоящая из ячеек таблицы .— полей. Каждый столбец таблицы соответст­вует только одному компоненту этого отношения. С логической точки зрения реля­ционная база данных представляется множеством двумерных таблиц различного предмет­ного наполнения.

В зависимости от содержания отношения реляционные базы данныхбывают:

• объектными, в которых хранятся данные о каком-либо одном объекте, эк­земпляре сущности. В них один из атрибутов однозначно определяет объект и называется ключом отношения, или первичным атрибутом. Остальные атрибуты функционально зависят от этого ключа;

• связными, в которых хранятся ключи нескольких объектных отноше­ний, по которым между ними устанавливаются связи.

Достоинствареляционной модели:

• простота построения;

• доступность понимания;

• возможность эксплуатации базы данных без знания методов и способов ее построения;

• независимость данных; гибкость структуры и др.

Недостаткиреляционной модели:

• низкая производительность по сравнению с иерархической и сетевой моде­лями;

• сложность программного обеспечения;

• избыточность элементов.