1. Стратегии поддержания ссылочной целостности.

Основные стратегии поддержания ссылочной целостности

Существуют две основные стратегии поддержания ссылочной целостности.

RESTRICT (ОГРАНИЧИТЬ) - не разрешать выполнение операции, приводящей к нарушению ссылочной целостности.

CASCADE (КАСКАДНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ) - Разрешить выполнение операции, но внести необходимые изменения в других отношениях так, чтобы не допустить нарушение ссылочной целостности и сохранить все имеющиеся связи.

2. Технологии распределенных бд и тиражирования (репликации) бд.

Распределенная база данных — это набор отношений, хранящихся в разных узлах компьютерной сети и логически связанных таким об­разом, чтобы составлять единую совокупность данных.

Распределенная база данных предполагает хранение данных на не­скольких узлах сети, обработку данных и их передачу между этими узлами в процессе выполнения запросов. Разбиение данных в распре­деленной базе данных может достигаться путем хранения различных таблиц на разных компьютерах или хранения разных фрагментов од­ной таблицы на разных компьютерах. Для пользователя (или приклад­ной программы) не должно иметь значения, каким образом распреде­лены данные между компьютерами. Работа с распределенной базой данных должна осуществляться так же, как и с централизованной.

Тиражирование данных (Data Replication - DR) - это асинхронный перенос изменений объектов исходной базы данных (source database) в БД, принадлежащим различным узлам распределенной системы. Функции DR выполняет специальный модуль СУБД - сервер тиражирования данных, называемый репликатором (replicator). Его задача - поддержка идентичности данных в принимающих базах данных (target database) данным в исходной БД. Сигналом для запуска репликатора служит срабатывание некоторого правила.

Принципиальная характеристика тиражирования данных заключается в отказе от физического распределения данных. Суть DR состоит в том, что любая база данных (как для СУБД, так и для работающих с ней пользователей) всегда является локальной; данные размещаются локально на том узле сети, где они обрабатываются; все транзакции в системе завершаются локально.

3. Билет № 7

1. Иерархическая и сетевая модели данных.

Иерархическая модель данных — представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно к структуре данных дерево устоялось название братья).

Сетевая модель данных — логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных.

2. Структурированный язык запросов SQL. История развития. Стандарты. Диалекты. Типы команд.

Структурированный язык запросов SQL(Structured Query Language) - это язык, разработанный корпорацией IBM в 1970 году. Он фактически стал стандартом в качестве языка реляционных баз данных. Cлужащий IBM доктор Е.Ф.Кодд предложил язык SQL (называвшийся тогда SEQUEL - Structured English Query Language, структурированный английский язык запросов), как средство извлечения информации из реляционной базы данных, модель которой он разработал в 1970 г.

В настоящее время SQL представляет собой не просто язык запросов, а наиболее распространенный язык управления реляционными базами данных типа клиент-сервер. Основное достоинство SQL заключается в том, что он унифицирован: стандартный набор инструкций SQL можно использовать в любой системе управления базами данных, которая поддерживает SQL. Именно язык SQL является стандартом для работы с реляционными СУБД. SQL стал единственным языком баз данных клиент-сервер. Сервер баз данных (нижний уровень) отвечает за хранение данных. Приложения-клиенты (верхний уровень) добавляют или обновляют данные. Кроме того, приложение генерирует инструкции SQL. При регулярной работе с базами данных знание SQL обязательно. Это также относится к разработчикам, которым требуется создавать приложения с определяемыми пользователем запросами.  Создание современных информационных систем представляет собой сложнейшую задачу, решение которой требует применения специальных методик и инструментов. Неудивительно, что в последнее время среди системных аналитиков и разработчиков значительно вырос интерес к CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) - технологиям и инструментальным CASE-средствам, позволяющим максимально систематизировать и автоматизировать все этапы разработки программного обеспечения.

Такими категориями (типами) команд являются:

• DDL (Data Definition Language — язык определения данных);

• DML (Data Manipulation Language — язык манипуляций данными);

• DQL (Data Query Language — язык запросов к данным);

• DCL (Data Control Language — язык управления данными);

• команды администрирования данных;

• команды управления транзакциями.

Билет № 8

1. Реляционная модель данных.

Реляционная модель данных объекты и связи между ними представляет в виде таблиц, при этом связи тоже рассматриваются как объекты. Все строки, составляющие таблицу в реляционной базе данных, должны иметь первичный ключ. Все современные средства СУБД поддерживают реляционную модель данных.

Эта модель характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.

Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

1. Каждый элемент таблицы соответствует одному элементу данных.

2. Все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип и длину.

3. Каждый столбец имеет уникальное имя.

4. Одинаковые строки в таблице отсутствуют;

5. Порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

2. SQL: Команды определения данных (DDL).

Язык определения данных (DDL). Это та часть SQL, которая используется

для создания (полного определения) базы данных, изменения ее структуры

и удаления базы после того, как она становится ненужной

Билет № 9

1. Многомерная, постреляционная, объектно-ориентированная модели данных.

Многомерный подход к представлению данных в базе появился практически одновременно с реляционным, но реально работающих многомерных СУБД (МСУБД) до настоящего времени было очень мало. С середины 90-х годов интерес к ним стал приобретать массовый характер.

Классическая реляционная модель предполагает неделимость данных, хранящихся в полях записей таблиц. Это означает, что информация в таблице представляется в первой нормальной форме. Существует ряд случаев, когда это ограничение мешает эффективной реализации приложений.

Постреляционная модель данных представляет собой расширенную реляционную модель, снимающую ограничение неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Постреляционная модель данных допускает многозначные поля — поля, значения которых состоят из подзначений. Набор значений многозначных полей считается самостоятельной таблицей, встроенной в основную таблицу.

В объектно-ориентированной модели при представлении данных имеется возможность идентифицировать отдельные записи базы. Между записями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимосвязи с помощью механизмов, подобных соответствующим средствам в объектно-ориентированных языках программирования. Логическая структура объектно-ориентированной БД внешне похожа на структуру иерархической БД. Основное отличие между ними состоит в методах манипулирования данными.

2. SQL: Команды манипулирования данными (DML).

Язык манипулирования данными (DML). Он предназначен для поддержки

базы данных. С помощью этого мощного инструмента можно точно указать,

что именно нужно сделать с данными, находящимися в базе, — добавить, из-

менить или извлечь.

Билет № 10

1. Трехуровневая архитектура представления данных ANSI/SPARC.

В данном случае для нас наиболее важным моментом в этих и последующих разработках является идентификация трех уровней абстракции, т.е. трех различных уровней описания элементов данных. Эти уровни формируют трехуровневую архитектуру, которая охватывает внешний, концептуальный и внутренний уровни, как показано на рис. 5.6. Цель трехуровневой архитектуры заключается в отделении пользовательского представления базы данных от ее физического представления

Внешний уровень.Внешний уровень состоит из нескольких различных внешних представлений БД. Каждый пользователь имеет дело с представлением предметной области, выраженным в наиболее удобной для него форме. Внешнее представление содержит только те сущности, атрибуты и связи предметной области, которые интересны пользователю.

Помимо этого, различные представления могут поразному отображать одни и те же данные. Например, один пользователь может просматривать даты в формате (день, месяц, год), а другой - в формате (год, месяц, день). Некоторые представления могут включать производные или вычисляемые данные, которые не хранятся в базе данных как таковые, а создаются по мере надобности. Представления могут также включать комбинированные или производные данные из нескольких объектов.

Концептуальный уровень. Промежуточным уровнем в трехуровневой архитектуре является концептуальный уровень. Этот уровень содержит логическую структуру всей базы данных (с точки зрения АБД). Фактически, это полное представление требований к данным, которое не зависит от любых соображений относительно способа их хранения. На концептуальном уровне представлены следующие компоненты: все сущности, их атрибуты и связи; накладываемые на данные ограничения; семантическая информация о данных; информация о мерах обеспечения безопасности и поддержки целостности данных.

Концептуальный уровень поддерживает каждое внешнее представление, в том смысле, что любые доступные пользователю данные должны содержаться (или могут быть вычислены) на этом уровне. Однако этот уровень не содержит никаких сведений о методах хранения данных.

Внутренний уровень. Внутренний уровень описывает физическую реализацию базы данных и предназначен для достижения оптимальной производительности и обеспечения экономного использования дискового пространства. Он содержит описание структур данных и организации отдельных файлов, используемых для хранения данных в запоминающих устройствах. На этом уровне осуществляется взаимодействие СУБД с методами доступа операционной системы с целью размещения данных на запоминающих устройствах, создания индексов, извлечения данных и т.д. На внутреннем уровне хранится следующая информация: сведения о распределении дискового пространства для хранения данных и индексов; описание подробностей сохранения записей (с указанием реальных размеров сохраняемых элементов данных); сведения о размещении записей; сведения о сжатии данных и выбранных методах их шифрования.

2. БД в локальных сетях. Архитектуры файл-сервер и клиент-сервер.

Билет № 11

1. Целостность данных. Ограничения целостности.

Це́лостность ба́зы да́нных (database integrity) — соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением целостности (integrity constraint). Примеры правил: вес детали должен быть положительным; количество знаков в телефонном номере не должно превышать 25; возраст родителей не может быть меньше возраста их биологического ребёнка и т.д.

В реляционной модели данных определены два базовых требования обеспечения целостности:

• целостность ссылок

Ссы́лочная це́лостность (англ. referential integrity) — необходимое качество реляционной базы данных, заключающееся в отсутствии в любом её отношении внешних ключей, ссылающихся на несуществующие кортежи.

Требование целостности по ссылкам состоит в следующем:

для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в дочернем отношении, в родительском отношении должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа.

Пусть, например, даны отношения ОТДЕЛ (N_ОТДЕЛА, ИМЯ_ОТДЕЛА) и СОТРУДНИК (N_СОТРУДНИКА, N_ОТДЕЛА, ИМЯ_СОТРУДНИКА), в которых хранятся сведения о работниках предприятия и подразделениях, где они работают. Отношение ОТДЕЛ в данной паре является родительским, поэтому его первичный ключ "N_отдела" присутствует в дочернем отношении СОТРУДНИК. Требование целостности по ссылкам означает здесь, что в таблице СОТРУДНИК не может присутствовать кортеж со значением атрибута "N_отдела", которое не встречается в таблице ОТДЕЛ. Если такое значение в отношении ОТДЕЛ отсутствует,  значение внешнего ключа  в отношении СОТРУДНИК считается неопределенным.

• целостность сущностей. (однозначность и непротиворечивость)

Вполне очевидно, что если данное требование не соблюдается (т.е. кортежи в рамках одного отношения не уникальны), то в базе данных может хранится противоречивая информация об одном и том же объекте.  Поддержание целостности сущностей обеспечивается средствами системы управления базой данных (СУБД). Это осуществляется с помощью двух ограничений:

• при добавлении записей в таблицу проверяется уникальность их первичных ключей

• не позволяется изменение значений атрибутов, входящих в первичный ключ.

2. Схема обмена данными при работе с БД.

1. Пользователь терминала (1) в процессе диалога с приложением формулирует запрос (2) на выборку некоторых данных из БД.

2. Приложение (3) на программном уровне средствами языка манипулирования данными формулирует запрос (4), с которым обращается к СУБД.

2. Используя свои системные управляющие блоки и таблицы, СУБД с помощью словаря данных определяет местоположение требуемых данных и обращается (5) за ними к ОС.

3. Программы методов доступа файловой системы ОС считывают (6) из внешней памяти искомые данные и помещают их в системные буферы СУБД.

4. Преобразуя полученные данные к требуемому формату, СУБД пересылает их (7) в соответствующую область программы и сигнализирует (8) о за­вершении операции каким-либо образом (например, кодом возврата).

5. Результаты выбора данных из базы приложение (3) отображает (9) на терминале пользователя (1).

В случае работы пользователя в диалоговом режиме с СУБД (без приложения) цикл взаимодействия пользователя с БД упрощается. Его можно пред­ставить следующими этапами:

3. Пользователь терминала (10) формулирует на языке запросов СУБД, например QBE, по связи (11) требование на выборку некоторых данных из базы.

4. СУБД определяет местоположение требуемых данных и обращается (5) за ними к ОС, которая считывает (6) из внешней памяти искомые данные и помещает их в системные буферы СУБД.

5. Информация из системных буферов преобразуется (12) к требуемому формату, после чего отображается (13) на терминале пользователя (10).

Напомним, что описанная схема поясняет, как функционирует СУБД с одним пользователем на отдельной ПЭВМ.

Билет № 12