Системы управления базами данных

СУБД - это программная оболочка, расширяющая функции операционной системы (OC), которая управляет доступом к базам данных и обеспечивает сервисные функции для пользователя.

Под банком данных понимают интегрированное хранилище данных (баз данных) предназначенное для одновременного (совместного) обслуживания множества пользователей под управлением программной системой, называемой СУБД.

К функциям СУБД относят следующие:

ü управление данными непосредственно в БД – функция, обеспечивающая хранение данных, непосредственно входящих в БД и служебной информации, обеспечивающей работу СУБД;

ü управление данными в памяти компьютера – функция, связанная в первую очередь с тем, что СУБД работают с БД большого размера. В целях ускорения работы СУБД используется буферизация данных в оперативной памяти компьютера. При этом пользователь получает только необходимую для его конкретной задачи часть БД, а при необходимости получает новую «порцию» данных;

ü управление транзакциями – функция СУБД, которая производит ряд операций над БД, как единым целым. Транзакция – неделимая, с точки зрения действия над БД, последовательность операторов манипулирования данными (чтение, удаление, вставка, модификация), такая, что возможны два итога:

1. результаты всех операторов, входящих в транзакцию, соответствующим образом отображаются в БД;

2. воздействие всех этих операторов полностью отсутствует.

Как правило, такие операции производятся в памяти компьютера. В первую очередь транзакции необходимы для поддержания логической целостности БД в многопользовательских системах. Если транзакция успешно выполняется, то СУБД вносит соответствующие изменения в БД. В обратном случае ни одно из сделанных изменений никак не влияет на состояние БД.

ü управление изменениями в БД и протоколирование – функция, связанная с надежностью хранения данных, то есть возможностью СУБД восстанавливать состояние БД в аварийных ситуациях, например, при случайном выключении питания или сбое носителя информации. Для восстановления БД нужно располагать дополнительной информацией, по которой осуществляется восстановление. С этой целью ведется протокол изменений БД, в которой перед манипуляциями с данными делается соответствующая запись. Для восстановления БД после сбоя СУБД используется протокол и архивная копия БД – полная копия БД к моменту начала заполнения протокола.

ü поддержка языков БД - для работы с БД используется специальные языки, в целом называемые языками баз данных.  В СУБД обычно поддерживается единый язык, содержащий все необходимые средства – от создания БД до обеспечения пользовательского интерфейса при работе с данными. Наиболее распространенным в настоящее время языком СУБД является язык SQL (Structured Query Language).

Архитектура СУБД 

B настоящее время принята следующая архитектура СУБД, так называемая модель ANSI/SPARC (комитет планирования стандартов и норм национального института стандартизации США)

ü внутренний уровень.

ü концептуальный уровень;

ü внешний уровень.

Внутренний уровень наиболее близок к физическим структурам хранимой информации. Именно внутренний уровень учитывает методы доступа операционной системы для манипулирования данными на физическом уровне, что в некоторой степени снижает независимость операций обработки данных от технических средств, однако, в идеале СУБД может располагать внутренним уровнем, который бы не опирался на средства ОС (см. далее). Для традиционного пользователя БД внутренний уровень, как правило, недоступен к просмотру и модификации.

Внешний уровень является уровнем пользователей СУБД, т.к. он является уровнем восприятия каждого пользователя. В принципе для каждого пользователя создается свой внешний уровень. На внешнем уровне пользователю предоставляется возможность манипуляции данными в СУБД с помощью специального языка. Такая ориентированность на конечного пользователя делает БД независимой от физических параметров среды хранения данных.

Концептуальный уровень является обобщением локальных представлений пользователей, т.е. является общим глобальным описанием предметной области в терминах (концептах) конкретной СУБД. Важно отметить, что концептуальный уровень исполняет роль некоторого стандарта пользователей, согласуя их представление о предметной области в единое целое.