- •АвОсновные понятия баз данных. Этапы развития субд. Функции субд. Требования к системам управления базами данных.
- •Архитектура баз данных. Логическая и физическая независимость данных. Схема прохождения запросов к бд.
- •Классификация моделей данных. Архитектура и модели "клиент-сервер" в технологии бд.
- •Реляционная модель бд, ее основные достоинства. Таблица, кортеж, атрибут, домен, первичный ключ, внешний ключ. Фундаментальные свойства отношений.
- •Обеспечение целостности данных.
- •Основы реляционной алгебры. Операторы реляционной алгебры.
- •6.1. Основы реляционной алгебры
- •6.2. Операторы реляционной алгебры
- •Понятия полной и транзитивной функциональной зависимости. Нормализация, третья нормальная форма, шаги нормализации.
- •7.1. Понятия полной и транзитивной функциональной зависимости
- •7.2. Нормализация, третья нормальная форма, шаги нормализации
- •Модель «объект-свойство-отношение», er-диаграммы, проектирование схемы баз данных.
- •8.1. Модель «объект-свойство-отношение»
- •8.3. Проектирование схемы баз данных
- •Язык sql, его структура, стандарты, история развития. Подмножество языка dml: операторы select, insert, update, delete.
- •Структура языка sql
- •Вставка множества записей
- •Оператор изменения значений полей update
- •Оператор удаления строк delete
- •Подмножество языка ddl: операторы create, alter, drop. Представления, их значение; обновляемые представления.
- •10.1. Подмножество языка ddl: операторы create, alter, drop Оператор create - создание таблицы.
- •Создание внешнего ключа
- •Оператор drop
- •10.2. Представления, их значение; обновляемые представления
- •Создание и удаление представлений
- •Обновляемые представления
- •Подмножество языка dcl: операторы grant, revoke. Системные привилегии, привилегии на объекты, роли.
- •Объектные и системные привилегии
- •Операторы grant и revoke
- •Транзакции, операторы управления транзакциями: commit, rollback, savepoint; журнал транзакций, уровни блокировок.
- •Операторы управления транзакциями
- •Журналы транзакций
- •Язык pl/sql, его структура, основные операторы.
- •Курсоры, явные и неявные курсоры, операторы работы с курсором, оператор select into.
- •Процедуры, функции, пакеты.
- •Триггеры, их основные свойства и значение.
- •Параллельные архитектуры бд; масштабируемость, надежность, производительность.
- •Распределенные базы данных, фрагментация, тиражирование.
- •Средства защиты данных в субд.
- •Шлюзы к базам данных. Архитектура odbc. Www-интерфейс к бд.
- •Объектная модель данных
- •Объектно-ориентированные, объектно-реляционные бд, универсальные бд
- •Эволюция технологий и возможностей субд oracle (oracle 8i, oracle 9i, oracle 10g).
- •Роль grid-технологий в организации хранения и обработки данных. Перспективы развития технологий баз данных.
Архитектура баз данных. Логическая и физическая независимость данных. Схема прохождения запросов к бд.
Архитектура:
В процессе научных исследований, посвященных тому, как именно должна быть устроена СУБД, предлагались различные способы реализации. Самым жизнеспособным из них оказалась предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American Standards Institute) трехуровневая система организации БД, изображенная на рис. 1:
Рис. 1. Архитектура баз данных
Внешний уровень – представление базы данных с точки зрения различных приложений баз данных, категорий пользователей или отдельных пользователей. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Например, система статистки продаж использует сведения о реальных объемах продаж, но ее не интересуют персональные сведения о менеджерах, осуществивших те или иные продажи.
Концептуальный уровень – обобщающее представление базы данных, центральное управляющее звено. Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных. Этот уровень описывает то, какие данные хранятся в базе данных, а также связи, существующие между ними:
все сущности, их атрибуты и связи;
накладываемые на данные ограничения;
семантическая информация о данных;
информация о мерах обеспечения безопасности и поддержки целостности данных.
Внутренний уровень – физическое представление базы данных в ЭВМ. Этот уровень описывает, как информация хранится в базе данных.
Логическая и физическая независимость
Основным назначением трехуровневой архитектуры является обеспечение независимости от данных, которая означает, что изменения на нижних уровнях никак не влияют на верхние уровни. Различают два типа независимости от данных: логическую и физическую.
Логическая независимость от данных – означает полную защищенность внешних схем от изменений, вносимых в концептуальную схему, то есть возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных.
Физическая независимость от данных – означает защищенность концептуальной схемы от изменений, вносимых во внутреннюю схему. Иными словами, физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с базой данных.
Процесс прохождения пользовательского запроса
Рисунок 2.2 иллюстрирует взаимодействие пользователя, СУБД и ОС при обработке запроса на получение данных. Цифрами помечена последовательность взаимодействий:
Рис. 2.2. Схема прохождения запроса к БД
Пользователь посылает СУБД запрос на получение данных из БД.
Анализ прав пользователя и внешней модели данных, соответствующей данному пользователю, подтверждает или запрещает доступ данного пользователя к запрошенным данным.
В случае запрета на доступ к данным СУБД сообщает пользователю об этом (стрелка 12) и прекращает дальнейший процесс обработки данных, в противном случае СУБД определяет часть концептуальной модели, которая затрагивается запросом пользователя.
СУБД запрашивают информацию о части концептуальной модели.
СУБД получает информацию о запрошенной части концептуальной модели.
СУБД запрашивает информацию о местоположении данных на физическом уровне (файлы или физические адреса).
В СУБД возвращается информация о местоположении данных в терминах операционной системы.
СУБД вежливо просит операционную систему предоставить необходимые данные, используя средства операционной системы.
Операционная система осуществляет перекачку информации из устройств хранения и пересылает ее в системный буфер.
Операционная система оповещает СУБД об окончании пересылки.
СУБД выбирает из доставленной информации, находящейся в системном буфере, только то, что нужно пользователю, и пересылает эти данные в рабочую область пользователя.
БМД — это База Метаданных, именно здесь и хранится вся информация об используемых структурах данных, логической организации данных, правах доступа пользователей и, наконец, физическом расположении данных. Для управления БМД существует специальное программное обеспечение администрирования баз данных, которое предназначено для корректного использования единого информационного пространства многими пользователями.
Всегда ли запрос проходит полный цикл? Конечно, нет. СУБД обладает достаточно развитым интеллектом, который позволяет ей не повторять бессмысленных действий. И поэтому, например, если этот же пользователь повторно обратится к СУБД с новым запросом, то для него уже не будут проверяться внешняя модель и права доступа, а если дальнейший анализ запроса покажет, что данные могут находиться в системном буфере, то СУБД осуществит только 11 и 12 шаги в обработке запроса.
Разумеется, механизм прохождения запроса в реальных СУБД гораздо сложнее, но и эта упрощенная схема показывает, насколько серьезными и сложными должны быть механизмы обработки запросов, поддерживаемые реальными СУБД.