Назначение и основные функции систем управления базами данных (СУБД)

Задания: 6 и 15.

6. Принципы независимости данных от приложений. Необходимость централизованного управления базами данных. Назначение и основные функции систем управления базами данных (СУБД).

15. IP-адреса компьютеров и служба доменных имен. Понятие информационного ресурса. Универсальный адрес ресурса (URL) и его структура. Основные протоколы и их применение (http, ftp, mailto). Система доменных имен. Правила именования доменов. Типы доменов.

Принципы независимости данных от приложений. Необходимость централизованного управления базами данных. Назначение и основные функции систем управления базами данных (СУБД).

Принципы независимости данных от приложений

B настоящее время принята четырехуровневая архитектура СУБД, использующая четыре уровня восприятия и отображения информации предметной области в моделях баз данных:

• инфологический уровень;
• концептуальный уровень;
• внешний уровень;
• внутренний уровень.

На каждом уровне присутствует модель данных информации, которая специфицируется с помощью языка описания данного уровня. Модель каждого уровня, представленную на языке описания, принято называть СХЕМОЙ. Перевод моделей (описаний моделей) из одного уровня в другой осуществляется с помощью трансляции или интерпретации.

B зависимости от вида представления информации различают следующие типы схем:

• инфологическая схема, дающая общее информационно-логическое представление об информации предметной области;
• концептуальная схема, описывающая информацию о предметной области в терминах конкретной СУБД;
• внешняя схема, дающая представление информации о предметной области для прикладных программ и пользователей системы. С помощью концептуальной и внешней схемы СУБД дает возможность программам и пользователям осуществлять доступ к хранимым данным лишь по их именам, не заботясь о физическом расположении этих данных. Нужные данные отыскиваются СУБД на внешних запоминающих устройствах по описанию внутренней схемы;
• внутренняя схема, характеризующая физический уровень представления информации в конкретной СУБД. Как и в любой другой схеме ей соответствует своя модель, которая должна быть описана на языке описания данных этой СУБД.

Жизнеспособность промышленных СУБД определяется, прежде всего, концептуальным уровнем. Именно концептуальный уровень связывает между собой внутренний и внешний уровни и обеспечивает их независимость, т.е. изменение модели внутреннего уровня (например, вследствие необходимости увеличения скорости ответа на какой-либо запрос к системе) не приводит к переделке других прикладных программ, использующих этот же информационный фонд.

Проблема независимости данных является центральной, т.к. возможность ее решения во многом определяет устойчивость разработанного проекта к изменениям, происходящим в предметной области. Методы и способы, обеспечивающие принцип независимости данных, должны учитывать многие факторы, возникающие на всех этапах проектирования моделей баз данных.

Например, задачи, решаемые на этапе инфологического отображения предметной области, как и задачи сетевого (или многозадачного) варианта функционирования системы (в том числе, задачи связанные с клиентской и серверной обработкой данных), так или иначе, связаны с проблемой независимости данных. Обеспечение независимости хранимых данных от использующих их программ позволяет при необходимости переписать хранимые данные на другие носители информации и (или) реорганизовать их физическую структуру, изменив лишь физическую модель данных. К системе можно подключить любое число новых пользователей (новых приложений), изменив, если надо, концептуальную модель. Указанные изменения должны быть "прозрачными" для существующих пользователей системы и их приложений. Теоретически, независимость данных призвана обеспечивать возможность развития системы баз данных без разрушения существующих приложений.

Необходимость централизованного управления базами данных

       Программы, с помощью которых пользователи работают с базой данных, называются приложениями. В общем случае с одной базой данных могут работать множество различных приложений. Например, если база данных моделирует некоторое предприятие, то для работы с ней может быть создано приложение, которое обслуживает подсистему учета кадров, другое приложение может быть посвящено работе подсистемы расчета заработной платы сотрудников, третье приложение работает как подсистемы складского учета, четвертое приложение посвящено планированию производственного процесса. При рассмотрении приложений, работающих с одной базой данных, предполагается, что они могут работать параллельно и независимо друг от друга, и именно СУБД призвана обеспечить работу множества приложений с единой базой данных таким образом, чтобы каждое из них выполнялось корректно, но учитывало все изменения в базе данных, вносимые другими приложениями.

Основная функция СУБД – организация обмена информацией между пользователями и базами данных с соответствующими процедурами контроля полномочий и процедур проверки. Среди пользователей СУБД выделяется лицо (или группа лиц), на которого обычно возлагаются следующие функции:

• определение информационного содержания базы данных (идентификация объектов и связей, представляющих интерес для данного предприятия, создание на этой основе концептуальной схемы (с помощью специального языка);
• определение структуры хранения и стратегии доступа;
• взаимодействие с пользователем (подготовка и написание внешних схем);
• определение стратегии дублирования и восстановления;
• управление эффективностью ответа на запросы пользователей;
• создание словаря данных.

Такое лицо получает статус администратора базы данных (АБД).
Для обычного пользователя перечисленные выше функции либо недоступны, либо они ему не нужны. В этом проявляется еще один аспект независимости данных, а именно:
СУБД должна предоставлять доступ к данным, не требуя от пользователя знаний о таких тонкостях как:

• физическое размещение в памяти данных и их описаний;
• управление данными во внешней памяти и управление буферами оперативной памяти;
• механизмы поиска запрашиваемых данных;
• проблемы, возникающие при одновременном запросе одних и тех же данных многими пользователями (как для прикладных, так и системных программам);
• способы обеспечения защиты данных от некорректных обновлений и (или) несанкционированного доступа и множестве других функций СУБД, таких, например, как управление транзакциями или журнализации и восстановления баз данных после всевозможных сбоев.

Назначение и основные функции систем управления базами данных (СУБД)

Современные информационные системы, основанные на концепции интеграции данных, характеризуются огромными объемами хранимых данных, сложной организаций, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей. Цель любой информационной системы – обработка данных об объектах реального мира. В широком смысле слова база данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и в конечном счете автоматизации, например, предприятие, вуз и т.д.

В узком смысле база данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных (СУБД). Это комплекс программных средств, предназначенный для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализация информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

    Сегодня большинство СУБД позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (т.е. программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или с другим программно-аппаратным комплексом.

    Современные СУБД осуществляют следующие функции по управлению БД:

1. Хранение, извлечение и обновление данных

СУБД должна предоставлять пользователям возможность сохранять, извлекать и обновлять данные в базе данных (самая фундаментальная функция СУБД).

Способ реализации этой функции в СУБД должен позволять скрывать от конечного пользователя внутренние детали физической реализации системы (например, файловую организацию или используемые структуры хранения).

2. Каталог, доступный конечным пользователям

СУБД должна иметь доступный конечным пользователям каталог, в котором хранится описание элементов данных (системный каталог).

3. Поддержка транзакций

СУБД должна иметь механизм, который гарантирует выполнение либо всех операций обновления данной транзакции, либо ни одной из них.

4. Службы управления параллельной работой

СУБД должна иметь механизм, который гарантирует корректное обновление баз данных при параллельном выполнении операций обновления многими пользователями.

5. Службы восстановления

СУБД должна предоставлять средства восстановления базы данных на случай какого-либо ее повреждения или разрушения.

6. Службы контроля доступа к данным

СУБД должна иметь механизм, гарантирующий возможность доступа к базе данных только санкционированных пользователей. Термин безопасность относится к защите базы данных от преднамеренного или случайного несанкционированного доступа. Предполагается, что СУБД обеспечивает механизмы подобной защиты данных.

7. Поддержка обмена данными

СУБД должна обладать способностью к интеграции с коммуникационным программным обеспечением. Любая СУБД должна обладать способностью интеграции с разнообразными существующими диспетчерами обмена данными (DEM — Data Exchange Manager).

8. Службы поддержки целостности данных

СУБД должна обладать инструментами контроля за тем, чтобы данные и их изменения соответствовали заданным правилам (еще один тип защиты базы данных). Целостность базы данных означает корректность и непротиворечивость хранимых данных.

9. Службы поддержки независимости от данных

СУБД должна обладать инструментами поддержки независимости программ от фактической структуры базы данных.

10. Вспомогательные службы

СУБД должна предоставлять некоторый набор различных вспомогательных служб, предназначенных для оказания помощи АБД в эффективном администрировании базы данных. Утилиты, работающие на внешнем уровне, могут быть созданы самим АБД, но утилиты, работающие на внутреннем уровне системы должны быть предоставлены разработчиком СУБД.

Использованная литература

1. Соболь Б.В., Галин А.В. и др. Информатика. Ростов н/Д, Феникс, 2010.

2. http://ord.com.ru/files/book2/index.html

3. http://www.ipm.kstu.ru/ud/lec/lec2/index.php

IP-адреса компьютеров и служба доменных имен. Понятие информационного ресурса. Универсальный адрес ресурса (URL) и его структура. Основные протоколы и их применение (http, ftp, mailto). Система доменных имен. Правила именования доменов. Типы доменов.