5. Назначение и основные функции субд, этапы развития субд.Txt

5. Назначение и основные функции СУБД, этапы развития СУБД

Система управления базами данных (СУБД) - комплекс программных средств, обеспечивающих полный доступ к базе данных.

Функции СУБД:

1) Непосредственное управление данными во внешней памяти.

В данной функции можно определить следующие задачи:

- описание и хранение данных;

- выполнение запросов по данным;

- формирование отчётов.

2) Управление буферами оперативной памяти необходимо для увеличения скорости работы системы.

3) Управление транзакциями. Транзакция - последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД.

4) Журнализация - ведение журнала изменений БД - помогает при восстановлении БД после сбоев.

5) Поддержка языков БД. Для работы с БД используются специальные языки, в целом называемые языками БД. Эти языки являются структурными компонентами СУБД.

Этапы развития СУБД:

1) мини-ЭВМ: возможность коллективного использования ресурсов и оборудования; централизованное хранение данных; недостаток- отсутствие персонализации рабочей среды.

2) настольные СУБД: взаимодействие с данными выполняется с помощью файловых сервисов операционной системы; обработка данных целиком и полностью осуществляется в пользовательском (клиентском) приложении;

3) сетевые многопользовательские настольные СУБД: позволяют обрабатывать данные нескольким пользователям одновременно.

4) серверные СУБД, архитектура «клиент-сервер»: централизация хранения и обработки данных на одном выделенном компьютере, где функционирует специальное приложение, сервер баз данных. При использовании серверных СУБД выполнение запросов производится сервером, клиентские приложения получают от сервера только результаты самого запроса

6. Структура системы управления базами данных

СУБД содержит следующие компоненты:

1) язык описания данных (ЯОД) и программные модули языка;

2) язык манипулирования данными (ЯМД) и процессоры, реализующие язык;

3) дополнительные компоненты СУБД.

Язык описания данных включает в себя 3 компонента: язык описания концептуальных схем (или просто схем), внешних схем (подсхем) и внутренних схем БД. Язык описания данных схемы идентифицирует и описывает, с одной стороны, классы объектов, с которыми имеет дело пользователь, а с другой - связи между этими классами объектов. Используется ЯОД как при создании БД, так и при ее модификации.

Язык манипулирования данными используется для работы с данными, т. е. загрузки, поиска, изменения данных. Он может быть встроен в языки высокого уровня. Язык манипулирования данными может быть автономным, если его команды достаточны для получения программ доступа к БД.

Дополнительные компоненты СУБД - это служебные программы, играющие важную роль в процессе работы с БД и предназначенные для:

- создания (загрузки) БД;

- копирования содержимого БД с целью ее восстановления;

- реорганизации БД, чтобы получить более эффективный ее вариант;

- печати как частей, так и БД;

- сбора и получения статистических данных об использовании записей, файлов, путей доступа и т. п.;

- восстановления содержимого БД, начиная с некоторой контрольной точки, при возникновении аварийных ситуаций.

7. Понятие архитектуры «клиент-сервер»

Архитектура "клиент-сервер" состоит из 2 компонентов: сервер баз данных и клиентское приложение. Задача - централизация хранения и обработки данных.

Для централизации используется так называемый сервер баз данных, выполненный как приложение или сервис операционной системы, и только он может реально манипулировать файлами, в которых хранятся данные, - для клиентских приложений эти файлы абсолютно бесполезны.

Обязанности сервера баз данных:

• выполнение пользовательских запросов на выбор и модификацию данных и метаданных, получаемых от клиентских приложений;

• хранение и резервное копирование данных;

• поддержка ссылочной целостности данных согласно определенным в базе данных правилам;

• обеспечение авторизованного доступа к данным на основе проверки прав и привилегий пользователей;

• протоколирование операций и ведение журнала транзакций.

Преимущества архитектуры «клиент-сервер»:

- централизованное хранение данных;

- общий доступ к ресурсам;

- высокая персонализация среды;

- снижение нагрузки на сеть.

8. Характеристика настольных СУБД

Настольные СУБД как таковые не содержат специальных приложений и сервисов, управляющих данными, взаимодействие с ними осуществляется с помощью файловых сервисов операционной системы. Нередко подобные СУБД имеют в своем составе и средства разработки, ориентированные на работу с данными формата, характерного для этой СУБД, и позволяющие создать более или менее комфортный пользовательский интерфейс. Что же касается обработки данных - она целиком и полностью осуществляется в пользовательском (клиентском) приложении.

Следующим шагом в развитии настольных СУБД было появление их сетевых многопользовательских версий, позволяющих обрабатывать данные, находящиеся в общедоступном хранилище (например, на сетевом диске) нескольким пользователям одновременно. От чисто настольных СУБД их многопользовательские версии отличаются наличием механизма блокировок частей файлов данных, что позволяет обращаться к одному и тому же файлу нескольким пользователям одновременно.

Недостатки подобных СУБД не очевидны и становятся заметны, как правило, при росте хранимых объемов данных и увеличении числа пользователей. Обычно они проявляются в снижении производительности и в возникновении сбоев при обработке данных после некоторого времени использования клиентских приложений. Причина подобных проблем кроется в основном принципе работы таких СУБД и основанных на них информационных систем, заключающемся в обработке данных внутри пользовательского приложения. Если с помощью такой системы требуется выполнить запрос согласно какому-либо критерию (например, выбрать заказы, обработанные за последние два часа, из таблицы заказов), то, в лучшем случае, приложение должно прочесть с сетевого диска весь индекс, найти в нем сведения о местоположении записей в файлах, содержащих таблицу, и затем прочесть эти части файлов. В общем же случае, когда таблица не проиндексирована по данному полю, ее необходимо загрузить с сетевого диска и проанализировать.

Еще одна проблема настольных СУБД заключается в возможности нарушения ссылочной целостности данных, так как единственным механизмом, контролирующим ее, является пользовательское приложение. Поэтому все пользовательские приложения должны содержать соответствующий код, и доступ к файлам базы данных из любых других приложений должен быть запрещен. В наиболее популярных настольных СУБД (например, Microsoft Access, Corel Paradox) код, контролирующий стандартную ссылочную целостность, содержится в библиотеках, используемых всеми приложениями, работающими с этой базой данных, а сама база данных при этом может содержать описание правил ссылочной целостности.