СистемауправлениябазамиданныхкакинструментвзаимодействиясБД

Системауправлениябазамиданных(СУБД)—совокупностьпрограммныхилингвистическихсредствобщегоилиспециальногоназначения,обеспечивающихуправлениесозданиемииспользованиембазданных.

ОсновныефункцииСУБД:

· управлениеданнымивовнешнейпамяти(надисках);

· управлениеданнымивоперативнойпамятисиспользованиемдисковогокэша;

· журнализацияизменений,резервноекопированиеивосстановлениебазыданныхпослесбоев;

· поддержкаязыковБД(языкопределенияданных,языкманипулированияданными).

ОбычносовременнаяСУБДсодержитследующиекомпоненты:

· ядро,котороеотвечаетзауправлениеданнымивовнешнейиоперативнойпамятиижурнализацию;

· процессорязыкабазыданных,обеспечивающийоптимизациюзапросовнаизвлечениеиизменениеданныхисоздание,какправило,машинно-независимогоисполняемоговнутреннегокода;

· подсистемуподдержкивремениисполнения,котораяинтерпретируетпрограммыманипуляцииданными,создающиепользовательскийинтерфейссСУБД;

· сервисныепрограммы(внешниеутилиты),обеспечивающиеряддополнительныхвозможностейпообслуживаниюинформационнойсистемы.

КлассификацияСУБД.

Помоделиданных.

Иерархические.

Используетсяпредставлениебазыданныхввидедревовидной(иерархической)структуры,состоящейизобъектов(данных)различныхуровней.

Междуобъектамисуществуютсвязи,каждыйобъектможетвключатьвсебянесколькообъектовболеенизкогоуровня.Такиеобъектынаходятсявотношениипредка(объектболееблизкийккорню)кпотомку(объектболеенизкогоуровня),приэтомвозможнаситуация,когдаобъект-предокнеимеетпотомковилиимеетихнесколько,тогдакакуобъекта-потомкаобязательнотолькоодинпредок.Объекты,имеющиеобщегопредка,называютсяблизнецами(впрограммированииприменительнокструктуреданныхдеревоустоялосьназваниебратья).

Иерархическойбазойданныхявляетсяфайловаясистема,состоящаяизкорневогокаталога,вкоторомимеетсяиерархияподкаталоговифайлов.

Примеры:Caché,GoogleAppEngineDatastoreAPI.

Сетевые.

Сетевыебазыданныхподобныиерархическим,заисключениемтого,чтовнихимеютсяуказателивобоихнаправлениях,которыесоединяютродственнуюинформацию.

Примеры:Caché.

Реляционные.

Практическивсеразработчикисовременныхприложений,предусматривающихсвязьссистемамибазданных,ориентируютсянареляционныеСУБД.ПооценкеGartnerв2013годурынокреляционныхСУБДсоставлял26млрддолларовсгодовымприростомоколо9%,ак2018годурынокреляционныхСУБДдостигнет40млрддолларов.ВнастоящеевремяабсолютнымилидерамирынкаСУБДявляютсякомпанииOracle,IBMиMicrosoft,собщейсовокупнойдолейрынкаоколо90%,поставляятакиесистемыкакOracleDatabase,IBMDB2иMicrosoftSQLServer.

Объектно-ориентированные.

Управляютбазамиданных,вкоторыхданныемоделируютсяввидеобъектов,ихатрибутов,методовиклассов.

ЭтотвидСУБДпозволяетработатьсобъектамибазданныхтакже,каксобъектамивпрограммированиивобъектно-ориентированныхязыкахпрограммирования.ООСУБДрасширяетязыкипрограммирования,прозрачновводядолговременныеданные,управлениепараллелизмом,восстановлениеданных,ассоциированныезапросыидругиевозможности.

Примеры:GemStone.

Объектно-реляционные.

ЭтоттипСУБДпозволяетчерезрасширенныеструктурыбазданныхиязыкзапросовиспользоватьвозможностиобъектно-ориентированногоподхода:объекты,классыинаследование.

ЗачастуювсетеСУБД,которыеназываютсяреляционными,являются,пофакту,объектно-реляционными.

Вданномкурсемыбудем,впервуюочередь,говоритьобэтомвидеСУБД.

Примеры:PostgreSQL,DB2,Oracle,MicrosoftSQLServer.

Постепенираспределённости.

ЛокальныеСУБД, в которой всеее частиразмещаютсянаодномкомпьютере.

РаспределённыеСУБД, в которой ее частимогутразмещатьсянадвухиболеекомпьютерах.

ПоспособудоступакБД.

Файл-серверные.

Вфайл-серверныхСУБДфайлыданныхрасполагаютсяцентрализованнонафайл-сервере.СУБДрасполагаетсянакаждомклиентскомкомпьютере(рабочейстанции).ДоступСУБДкданнымосуществляетсячерезлокальнуюсеть.Синхронизациячтенийиобновленийосуществляетсяпосредствомфайловыхблокировок.Преимуществомэтойархитектурыявляетсянизкаянагрузканапроцессорфайловогосервера.Недостатки:потенциальновысокаязагрузкалокальнойсети;затруднённостьилиневозможностьцентрализованногоуправления;затруднённостьилиневозможностьобеспечениятакихважныххарактеристиккаквысокаянадёжность,высокаядоступностьивысокаябезопасность.Применяютсячащевсеговлокальныхприложениях,которыеиспользуютфункцииуправленияБД;всистемахснизкойинтенсивностьюобработкиданныхинизкимипиковыминагрузкаминаБД.

Наданныймоментфайл-сервернаятехнологиясчитаетсяустаревшей,аеёиспользованиевкрупныхинформационныхсистемах—недостатком.

Примеры:MicrosoftAccess,Paradox,dBase,FoxPro,VisualFoxPro.

Клиент-серверные.

Клиент-сервернаяСУБДрасполагаетсянасерверевместесБДиосуществляетдоступкБДнепосредственно,вмонопольномрежиме.Всеклиентскиезапросынаобработкуданныхобрабатываютсяклиент-сервернойСУБДцентрализованно.Недостатокклиент-серверныхСУБДсостоитвповышенныхтребованияхксерверу.Достоинства:потенциальноболеенизкаязагрузкалокальнойсети;удобствоцентрализованногоуправления;удобствообеспечениятакихважныххарактеристиккаквысокаянадёжность,высокаядоступностьивысокаябезопасность.

Примеры:Oracle,Firebird,Interbase,IBMDB2,Informix,MSSQLServer,SybaseAdaptiveServerEnterprise,PostgreSQL,MySQL,Caché,ЛИНТЕР.

Встраиваемые.

ВстраиваемаяСУБД—СУБД,котораяможетпоставлятьсякаксоставнаячастьнекоторогопрограммногопродукта,нетребуяпроцедурысамостоятельнойустановки.ВстраиваемаяСУБДпредназначенадлялокальногохраненияданныхсвоегоприложенияинерассчитананаколлективноеиспользованиевсети.ФизическивстраиваемаяСУБДчащевсегореализованаввидеподключаемойбиблиотеки.ДоступкданнымсостороныприложенияможетпроисходитьчерезSQLлибочерезспециальныепрограммныеинтерфейсы(API).

Примеры:OpenEdge,SQLite,BerkeleyDB,FirebirdEmbedded,MicrosoftSQLServerCompact,ЛИНТЕР.

Стратегииработысвнешнейпамятью:

· СУБДснепосредственнойзаписью—этоСУБД,вкоторыхвсеизмененныеблокиданныхнезамедлительнозаписываютсявовнешнююпамятьприпоступлениисигналаподтверждениялюбойтранзакции.Такаястратегияиспользуетсятолькопривысокойэффективностивнешнейпамяти.

· СУБДсотложеннойзаписью—этоСУБД,вкоторыхизмененияаккумулируютсявбуферахвнешнейпамятидонаступлениялюбогоизследующихсобытий:

- контрольнойточки;

- концапространствавовнешнейпамяти,отведенноеподжурнал.СУБДвыполняетконтрольнуюточкуиначинаетписатьжурналсначала,затираяпредыдущуюинформацию;

· остановленнаяСУБДждёт,когдавсёсодержимоевсехбуфероввнешнейпамятибудетперенесенововнешнююпамять,послечегоделаетотметки,чтоостановбазыданныхвыполненкорректно;

· принехваткеоперативнойпамятидлябуфероввнешнейпамяти.

ТакаястратегияпозволяетизбежатьчастогообменасвнешнейпамятьюизначительноувеличитьэффективностьработыСУБД.

ЭтапыразработкиБД

Создание базы данных – процесс, состоящий из нескольких стадий. При этом, иногда приходится возвращаться на предыдущие стадии. Непосредственной разработке программного обеспечения предшествует серьезная подготовительная работа.

ПриразработкеБДможновыделить6основныхэтапов.

НапервомэтапеформируютсязадачипосозданиюБД,вкоторомописываетсясоставБД,назначенияицелиегосоздания,атакжеперечисляютсявидыдеятельности,которыепредполагаетсявыполнятьвэтойБД.

НаследующемэтапеопределяетсясоставобъектовБД,ихсвойства.

Натретьемэтапепроисходитвыборопределенноймоделибазыданныхисозданиясхемывыбранноймоделисуказаниемсвязеймеждутаблицамииузлами.

Четвертыйэтап(способыпредставленияинформации,программныйинструментарий)-выборпрограммыСУБДиформыпредставленияинформации.

Пятыйэтап(синтезкомпьютерноймоделиобъектаитехнологияегосоздания)делитсянастадии.

Стадия1.ЗапускСУБД,созданиеновогофайлаБДилиоткрытиесозданнойранеебазы.

Стадия2.Созданиетаблицыилинесколькихтаблиц.

ДлясозданиятаблицможноиспользоватьрежимКонструкторилиМастер.Созданнуютаблицунужносохранить,предоставивейуникальноговрамкахсозданнойбазыимени.

Мастер-программныймодульдлявыполненияопределенныхопераций.

Конструктор-режим,вкоторомосуществляетсясозданиетаблицыилиформы.

Стадия3.Созданиеэкранныхформ.

Форма-созданныйпользователемграфическийинтерфейссиспользованиемэлементовуправлениядлянаглядноговводаданныхвбазу.ЭлементыуправленияСУБД-этографическиеэлементы(кнопка,рисунок,поле),которыеразмещаютсявформеилиотчетедляотображенияданных.

Длясозданияформыможноиспользоватьпанельинструментовилипрограмму-мастер.Надообязательноуказатьтаблицу,набазекоторойбудетсозданформу.Имяформыможетсовпадатьсименемтаблицы,набазекоторойонасоздана.Наосновеоднойтаблицыможносоздаватьнесколькоформ,которыемогутотличатьсявидомиликоличествомиспользованныхполей.
Созданнуюформуможноредактировать,изменятьместоположение,размериформатполей,изменятьразмер,цветшрифта,способуравнениятекставокнеполя.

Стадия4.ЗаполнениеБД.

ДанныевтаблицеудобнозаноситьврежимеТаблицы(числовыеитекстовыеполя)илисоздатьФорму(полятипаМЕМОиOLE);шестойэтап(работассозданнойБД)делитсянастадии:

Стадия1.Поискнеобходимойинформации,дляэтогоможноиспользовать:

· линейкойпрокрутки;

· спискомпорядковыхномеровзаписей;

· диалоговоеокнопоиска.

Стадия2.Сортировкаданных.

Длясортировкинеобходимоуказатьполе,покоторомубудетпроизводитьсясортировка,ивидсортировки(повозрастанию,поубыванию).

Стадия3.Отборданныхсприменениемфильтра.

Фильтрация-этоотборданныхопределенногоусловия.Дляотбораданныхусловиемнужновыбрать«Изменить»фильтр,ивпоявившемсяокнеуказатьввыбранныхполяхусловияотбораинажатькнопку«Применить».Дляобработкиданныхсвязанныхтаблициспользуютзапросы.Запроспозволяетфильтроватьданныенесколькихтаблиц,которыеотвечаютопределеннымусловиям,длядальнейшейснимиработы.СУБДAccessпредусматриваетследующиевидызапросов.

Запрос-выбор(простойзапрос)-этотаблица,содержащаяотдельныеданныеизоднойилинесколькихтаблицилиужеимеющихсязапросов,отобранныепозаданнымусловиям.ПозволяетфильтроватьинформациюБДбезизмененияегоданных.Запрос-изменениеможетперемещатьданныеиизменятьих.Измененияпроисходятсразувнесколькихзаписях.Естьтакиезапросынаизменение:запросынаизъятие;обновленияидобавлениезаписей.Запросспараметромпозволяетполучитьответнатолькопоставленныйвопрос.Перекрестныйзапроссоздаетсянаосновенесколькихполей:значениеодногополявзапросеявляютсястроками,значениядругого-столбиками.Ячейки,состоящие,-эторезультатработызапроса,т.е.ячейкиновойтаблицысодержатрезультатвычисления.

Запросуможновоспользоватьсядлясозданияновойтаблицыилиформы.Передсозданиемзапросанеобходимовыяснить:покакимполямфильтруютсяданные,значениенеобходимонайтивБД,вкакиеполянеобходимозаписатьнайденныезаписи.

Отчетпредставляетсобойформуспециальноготипа,предназначеннуюдлявыводаданныхнапечать.Отчетсоздаютпринеобходимостивовремяобработкиданныходнойилинесколькихтаблиц,запросов,дляподведенияитоговыхрасчетовивыводаихнапечать.

Результатомсозданияотчетаможетбытьлюбойнавидтекстовыйдокумент,например:табличнаяформасрезультатамивычисленийиграфическимоформлением,диаграммакакграфическийспособпредставлениярезультатоввычисленийит.д.

Созданиеотчетакакновогообъектапроисходитпостандартнойсхеме:вокнеБДОтчетыСоздатьКонструкторилиМастер.