Лекция 01: Вводные замечания Основные понятия, принципы и ограничения реляционных баз данных Основные определения

Предметная область  часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и, в конечном счёте, автоматизации. Предметная область представляется множеством фрагментов, например, предприятие  цехами, дирекцией, бухгалтерией и т.д. Каждый фрагмент предметной области характеризуется множеством объектов и процессов, использующих объекты, а также множеством пользователей, характеризуемых различными взглядами на предметную область.

Система управления базой данных (СУБД)  важнейшая компонента информационной системы. Для создания и управления информационной системой, СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор. Основные функции СУБД:

• управление данными во внешней памяти (на дисках);

• управление данными в оперативной памяти;

• журнализация изменений и восстановление базы данных после сбоев;

• поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Отличительной чертой баз данных следует считать то, что данные хранятся совместно с их описанием, а в прикладных программах описание данных не содержится. Независимые от программ пользователя данные обычно называются метаданными. В ряде современных систем метаданные, содержащие также информацию о пользователях, форматы отображения, статистику обращения к данным и другие сведения, хранятся в словаре базы данных.

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты (рис.1.1):

• ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;

• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;

• подсистему поддержки времени исполнения, которая реализует трансляцию инструкций манипуляции данных и создают исполняемый модуль во внутреннем коде СУБД, который и передаётся процессору языка запросов; в зависимости от инструкции подсистема либо вызывает стандартные подпрограммы (например, для инструкций CREATE TABLE), либо генерирует рабочую программу;

• сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы, набор которых существенно зависит от конкретной СУБД.

рис. 1.1. Архитектура СУБД

рис. 1.2. Схема взаимодействия ядра СУБД с оперативной памятью

Ядро СУБД отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами ОП, управление транзакциями и ведение журналов. Каждая функция реализуется в виде соответствующего менеджера (менеджер транзакций, менеджер буферов и т.д.). Эти функции взаимосвязаны и должны работать под управлением единой системы протоклов. Ядро СУБД обладает собственным интерфейсом, недоступным пользователю напрямую и является резидентной частью СУБД. При использовании архитектуры «клиент-сервер» оно является основной составляющей серверной части. Поэтому программа, обеспечивающая выполнение функций СУБД называется машина БД.

Любой фрагмент предметной области может быть представлен как множество сущностей, между которыми существует некоторое множество связей. Дадим определения этих понятий.

Сущность (entity)  это объект, который может быть идентифицирован неким способом, отличающим его от других объектов. Примеры: конкретный человек, предприятие, событие и т.д.

Набор сущностей (entity set)  множество сущностей одного типа (обладающих одинаковыми свойствами). Примеры: все люди, предприятия, праздники и т.д. Наборы сущностей не обязательно должны быть непересекающимися. Например, сущность, принадлежащая к набору МУЖЧИНЫ, также принадлежит набору ЛЮДИ.

Сущность фактически представляет собой множество атрибутов, которые описывают свойства всех членов данного набора сущностей.

Ключ сущности  группа атрибутов (один или более) уникально определяющих данную сущность.

Связь (relationship)  это ассоциация, установленная между несколькими сущностями.

Домен  область определения атрибута, которая может быть задана либо непрерывным или дискретным интервалом, либо фиксированным списком значений.