28 июля [Лекции]

ANSI-модель СУБД

В ходе изучения вопроса о принципиальном устройстве систем управления базами данных предлагались различные решения. Лучше других проявила себя трехуровневая система организации базы данных, предложенная американским комитетом по стандартизации – ANSI (American National Standards Institute):

В предложенной ANSI модели уровень внешних моделей определяет «вид» базы данных с точки зрения отдельных приложений. Каждому приложению «видны» и доступны для обработки только те данные, к которым оно имеет непосредственное отношение.

Концептуальный уровень – описывает данные и их взаимосвязи с наиболее общей точки зрения и является по существу объединением внешних моделей. Физический уровень представляет собой фактические данные, расположенные на физических носителях тем или иным способом.

28 июля [Лекции]

Функции баз данных

Выделяют следующие основные функции СУБД:

управление данными во внешней памяти;

управление буферами оперативной памяти;

управление транзакциями;

журнализация и восстановление БД после сбоев;

поддержание языков БД.

Непосредственное управление данными во внешней памяти включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в базу данных, так и для служебных целей. В некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти, в любом случае пользователи не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, а если использует, то как.

Управление буферами оперативной памяти служит для реального увеличения скорости обмена данными с внешними носителями, ведь в современных информационных системах объемы информации, которой приходится оперировать, часто превосходят объемы доступной оперативной памяти. При этом, даже если операционная система производит общесистемную буферизацию (как в случае ОС UNIX), этого недостаточно для целей СУБД, которая располагает гораздо большей информацией о полезности буферизации той или иной части базы данных.

Управление транзакциями реализует механизм транзакций – обязательное условие даже однопользовательских СУБД. Соответствующее управление транзакциями со стороны СУБД позволяет пользователям ощущать себя единственным пользователем СУБД (на самом деле, это несколько идеализированное представление, поскольку в некоторых случаях пользователи многопользовательских СУБД могут ощутить присутствие своих коллег).

Журнализация обеспечивает надежность хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние базы данных после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматриваются два возможных вида аппаратных сбоев: так называемые мягкие сбои, которые можно трактовать как внезапную остановку работы компьютера (например, аварийное выключение питания), и жесткие сбои, характеризуемые потерей информации на носителях внешней памяти. Понятно, что в любом случае для восстановления базы данных нужно располагать некоторой дополнительной информацией, чему и служит журнал изменений в базе данных.

Поддержка языков баз данных обеспечивает возможность работы с базами данных. В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с базой данных, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language).

28 июля [Лекции]

Базы данных, банки данных, СУБД и приложения

Хотя в настоящее время термины «база данных» и «банк данных» используются как синонимы, между ними есть существенное различие, определенное еще в 1982 году Государственным комитетом по науке и технике (ГКНТ):

Банк данных – 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 – это именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Тогда же было дано следующее определение системы управления базами данных – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования базы данных многими пользователями.

Остается добавить, что программы, с помощью которых пользователи обращаются к базе данных, называются приложениями. И в самом общем случае одновременно с одной базой данных может работать много приложений.

28 июля [Лекции]

Персональные и многопользовательские базы данных

В своем развитии базы данных во многом «повторяли» путь развития самой вычислительной техники. Наиболее ярко это прослеживается на примере количества пользователей, которые могут одновременно работать с СУБД. В начале своего развития компьютеры представляли собой «монстров», к которым подключалось множество терминалов, не обладавших собственными вычислительными мощностями. В результате, первые СУБД хранились централизованно на одном компьютере, а доступ к ним осуществлялся от многих пользователей-задач, запускаемых на отдельных терминалах. Фактически, СУБД того времени можно было отнести к системам распределенного доступа. Следующий виток развития вычислительной техники сделал доступными персональные компьютеры, и разработчики СУБД повторили этот шаг в том смысле, что новое поколение СУБД было ориентировано на монопольную работу одного пользователя. Такие СУБД получили название настольные (desktop). Однако, все возвращается на круги своя. Развитие сетевых технологий, объединение персональных компьютеров в локальные сети и появление сети Internet вернуло СУБД снова к многопользовательской идее и появлению реально распределенных баз данных.

28 июля [Лекции]

Концепция баз данных

Все эти недостатки заставили разработчиков информационных систем сформулировать новый подход к управлению данными. В результате появились программные системы, которые впоследствии были названы Системами Управления Базами Данных (СУБД). В свою очередь хранилища данных, работающие под управлением СУБД, получили названия баз данных (БД) или банков данных (БнД). Основная особенность СУБД – это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Другими определяющими свойствами СУБД стали поддержание логически согласованного набора файлов, обеспечение языка манипулирования данными, восстановление информации после разного рода сбоев, реально параллельная работа нескольких пользователей.