1.Основные понятия и определения курса. Традиционные файловые системы.

Файловые системы были разработаны в ответ на потребность в получении более эффективных способов доступа к данным. Однако, вместо организации централизованного хранилища всех данных предприятия, был использован децентрализованный подход, при котором сотрудники каждого отдела при помощи специалистов по обработке данных работают со своими собственными данными и хранят их в своем отделе. В связи с этим файловые системы обладают рядом существенных ограничений, а именно:

 Разделение и изоляция данных

Когда данные изолированы в отдельных файлах, доступ к ним весьма затруднен.

 Дублирование данных

Из-за децентрализованной работы с данными в файловой системе фактически поощряется бесконтрольное дублирование данных, и это, в принципе, неизбежно.

 Несовместимость форматов файлов

Поскольку структура файлов определяется кодом приложений, она также зависит от языка программирования этого приложения.

 Фиксированные запросы. Увеличение количества приложений

Во многих организациях типы создаваемых запросов имели фиксированную форму, и не было никаких инструментов создания незапланированных или произвольных запросов к данным.

В других организациях наблюдалось быстрое увеличение количества файлов и приложений. В конечном счете, наступал момент, когда сотрудники отдела обработки информации (ОИ) были, просто не в состоянии справится со всей этой работой с помощью имеющихся ресурсов. В этом случае нагрузка на сотрудников отдела ОИ настолько возрастала, что неизбежно наступал момент, когда программное обеспечение было неспособно адекватно отвечать на запросы пользователей, эффективность его падала.

 Зависимость от данных

Как уже упоминалось, физическая структура, и способ хранения записей файлов данных жестко зафиксированы в коде программ приложений. Это значит, что изменить существующую структуру данных достаточно сложно.

СУБД это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ.

База данныхсовместно используемый набор логически связанных данных (и описание этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации.

Реляционная БД-это совместно используемый набор логически связанных данных, предназначена для реализации информационных потребностей потребителей.

БД еще называют набором интегрированных записей с самоописанием.В совокупности, описание данных называетсясистемным каталогом(system catalog), а сами элементы описания принято называтьметаданными(meta-data), т.е. ”данными о данных”. Именно наличие самоописания данных в базе обеспечивает в нейнезависимость между программами и данными

2. Модели данных. Сравнительный анализ структуры и свойств.

Модель данных  Интегрированный набор понятий для описания данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные в некоторой организации

В литературе предложено и опубликовано достаточно много моделей данных. Они подразделяются на следующие две категории: объектные (object-based) модели данных и модели данных на основе записей

Объектные модели данных

При построении объектных моделей данных используются такие понятия как сущности, атрибуты и связи. Сущность  это отдельный элемент (понятие или событие) организации, который должен быть представлен в базе данных. Атрибут  это свойство, которое описывает некоторый аспект объекта, и значение которого следует зафиксировать, связь является ассоциативным отношением между сущностями. Существует два наиболее важных типа объектных моделей данных:

 Модель типа “сущностьсвязь” или ERмодель (EntityRelationship)

 Объектноориентированная модель

Модели данных на основе записей

Существует три основных типа логических моделей на основе записей: реляционная модель данных сетевая модель данных и иерархическая модель данных

Иерархическая модель.В этой модели каждая запись представляет конкретную составную часть. Между записями существовали отношения предок/потомок, связывающие каждую составную часть с частями, входящими в нее.

Программа могла:

 найти конкретную запись (по ее номеру)

 перейти “вниз” к первому потомку

 перейти “вверх” к предку

 перейти “в сторону” к другому потомку.

Сетевая модель данных. Она являлась улучшенной иерархической моделью, в которой одна запись могла участвовать в нескольких отношениях предок/потомок. В сетевой модели такие отношения называются множествами.

Прикладная программа могла:

 найти конкретную запись предка по ключу (например, номер клиента)

 перейти к первому потомку в конкретном множестве (первый заказ, размещенный клиентом)

 перейти в сторону от одного потомка к другому в конкретном множестве (следующий заказ, сделанный этим же клиентом)

 перейти вверх от потомка к его предку в другом множестве (служащий, принявший заказ)

Реляционная модель данных. Базы данных, построенные на реляционной модели в настоящее время, наиболее востребованы.Реляционная модель основана на математическом понятии отношения, физическим представлением которого является таблица. Реляционная модель впервые была предложена доктором Коддом. Для работ Кодда характерна следующая терминология:

Отношение  плоская таблица, состоящая из столбцов и строк

Атрибут  именованный столбец отношения

Домен  набор допустимых значений для одного или нескольких атрибутов

Кортеж  строка отношения

Степень  определяется количеством атрибутов, которое содержит отношение.

Кардинальность – оличество кортежей, которое содержит отношение.

Свойства отношений

Отношение имеет имя, которое отличается от имен всех других отношений

 Каждая ячейка отношения содержит только атомарное (неделимое) значение

 Каждый атрибут имеет уникальное имя

 Значения атрибута берутся из одного и того же домена

 Порядок следования атрибутов не имеет никакого значения

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

Помимо обеспечения вложенности полей постреляционная модель поддерживает ассоциированные многозначные поля (множественные группы). Совокупность ассо­циированных полей называется ассоциацией. При этом в строке первое значение од­ного столбца ассоциации соответствует первым значениям всех других столбцов ас­социации. Аналогичным образом связаны все вторые значения столбцов и т. д.

2. Типовая структура и основные возможности СУБД

 Процессор запросов

Это основной компонент СУБД, который преобразует запросы в последовательность низкоуровневых инструкций для контроллера базы данных

 Контроллер базы данных

Этот компонент взаимодействует с запущенными пользователем прикладными программами и запросами. Контроллер базы данных принимает запросы и проверяет схему базы данных для определения тех записей, которые необходимы для удовлетворения требований запроса. Затем контроллер баз данных. Вызывает контроллер файлов для выполнения поступившего запроса.

 Контроллер файлов

Манипулирует предназначенными для хранения данных файлами и отвечает за распределение доступного дискового пространства. Он создает и поддерживает список индексов. Если используются хешированные файлы, то в его обязанности входит и вызов функций хеширования для генерации адресов записей. Однако контроллер файлов не управляет физическим вводом и выводом данных непосредственно, а лишь передает запросы соответствующим методам доступа, которые считывают данные в системные буферы или записывают их оттуда на диск.

 Препроцессор языка DML

Этот модуль преобразует внедренные в прикладные программы DMLоператоры в вызовы стандартных функций базового языка.

 Компилятор языка DDL

Компилятор языка DDLпреобразуетDDLкоманды в набор таблиц , содержащих метаданные, затем эти таблицы сохраняются в системном каталоге.

 Контролер словаря

Контроллер словаря управляет доступом к системному каталогу и обеспечивает работу с ним.

4 Преимущества и недостатки СУБД.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

 Контроль избыточности данных

 Непротиворечивость данных

 Совместное использование данных

 Поддержка целостности данных

 Повышенная безопасность

 Повышение эффективности с ростом масштабов системы

 Повышение доступности данных и их готовности к работе

 Улучшение показателей производительности

 Упрощение сопровождения системы за счет независимости от данных

 Улучшенное управление параллельностью

 Развитые службы резервного копирования и восстановления

-Глобальность

НЕДОСТАТКИ:

 Сложность

 Размер

Стоимость

Затраты на преобразование

 Производительность

 Более серьезные последствия при выходе системы из строя