ИТиП // 2 семестр ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 Система управления базой данных
Цель работы: освоить принципы работы с системой управления базами данных PostgreSQL.
Теоретическая часть
Для поддержания целостности данных, возможности одновременного доступа к данным большого количества пользователей с разграничением прав их доступа необходимо централизованное управление данными. Эти функции выполняют системы управления базами данных (СУБД).
СУБД – это комплекс программных средств, с помощью которого можно создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ пользователей. На современном рынке программного обеспечения конкурирует около десятки коммерческих СУБД.
Функции СУБД:
§Доступность данных
§Описание структуры данных
§Управление параллельностью
§Обработка данных в рамках транзакции
§Обеспечение целостности данных
§Восстановление данных
§Обмен данными
§Контроль за доступом к данным
На рисунке 1 представлена обобщенная структура СУБД. Основными потребителями услуг СУБД являются: администраторы БД, которые отвечают за планирование и физическую реализацию проекта, поддерживают жизнедеятельность СУБД (безопасность, целостность, производительность); программисты, которые разрабатывают клиентские приложения и отчеты; конечные пользователи приложений для доступа к данным.
Основным средством общения между людьми, приложениями и базой данных выступает структурированный язык запросов SQL. Средства проектирования БД, ПО и клиентские приложения БД отправляют в адрес СУБД инструкции на языке SQL. SQL команды поступают на процессор запросов, который преобразует их в набор низкоуровневых команд, понятных ядру СУБД. Модуль контроля доступа разрешает работать с БД только авторизованным пользователям
1
Рисунок 1 – Обобщенная структура СУБД
Процессор выполняет команды с учетом требований к целостности данных. Оптимизатор определяет наиболее эффективный способ выполнения поступивших команд. Система управления транзакциями отвечает за полное и корректное выполнение блока команд и совместно с планировщиком заданий обеспечивает параллельную многопользовательскую обработку данных.
Системный каталог содержит: описание поддерживаемых типов данных (строки, числа, даты, ...); описание развернутых БД (схемы данных) и входящих в них объектов (домены, таблицы, представления и т. д.); сведения об ограничениях целостности имена и права пользователей, имеющих доступ к данным; разнообразную статистическую информацию.
Программное обеспечение СУБД (многопользовательские реляционные СУБД):
§Oracle
§SQL Server (Microsoft)
§InterBase, Firebird
§MySQL
§PostgreSQL
§Informix
2
PostgreSQL — это бесплатная СУБД c открытым исходным кодом. С помощью PostgreSQL можно создавать, хранить базы данных и работать с данными с помощью запросов на языке SQL.
В 2022 году PostgreSQL была на четвёртом месте в общемировом рейтинге популярных СУБД. У системы много преимуществ:
1. Свободный доступ. Любой специалист может бесплатно скачать, установить СУБД и сразу начать работу с базами данных. На официальном сайте можно скачать установочные файлы для разных операционных систем и их вариаций.
2. Можно установить на любую платформу. PostgreSQL подходит для работы в любой операционной системе: Linux, macOS, Windows.
3.Поддерживает разные форматы данных. PostgreSQL поддерживает много разных типов и структур данных, в том числе сетевые адреса, данные в текстовом формате JSON и геометрические данные для координат геопозиций. Все эти форматы можно хранить и обрабатывать в СУБД.
При работе с PostgreSQL можно создавать собственные типы данных, их называют пользовательскими.
4.Позволяет работать с большими размерами данных. Размер базы данных в PostgreSQL не ограничен и зависит от того, сколько свободной памяти есть в месте хранения: на сервере, локальном компьютере или в облаке.
5.Соответствует требованиям ACID. Аббревиатура ACID расшифровывается так:
§атомарность (от англ. atomicity),
§согласованность (от англ. consistency),
§изолированность (от англ. isolation),
§устойчивость (от англ. durability).
Это четыре требования для надёжной работы систем, которые обрабатывают данные в режиме реального времени. Если все требования выполняются, данные не будут теряться из-за технических ошибок или сбоев в работе оборудования.
6.Поддерживает все функции, которые есть в современных базах. Например, в PostgreSQL есть оконные функции, вложенные транзакции и триггеры.
7.Есть свой диалект языка SQL. Примерно 80% операций в СУБД выполняется с помощью запросов на классическом языке SQL. Для некоторых действий в PostgreSQL есть свои запросы.
8.Можно настроить синхронное дублирование данных. Работа с PostgreSQL поддерживает логическую репликацию. Репликация — это сохранение копии базы данных. Копия может
находиться на другом сервере. При логической репликации любые изменения
3
синхронизируются во всех копиях базы данных вне зависимости от места их хранения. Это значит, что везде будет храниться одна версия базы данных.
9. Можно без потерь перенести данные из другой СУБД. Перенести все данные можно с помощью специальных инструментов.
Задание
Установить PostgreSQL, настроить СУБД.
Порядок выполнения работы
1.Для установки PostgreSQL нужна программа, которую можно скачать с сайта компании-поставщика (https://www.enterprisedb.com/downloads/postgres-postgresql- downloads). Для скачивания лучше выбрать последнюю версию установщика. Ниже приведен пример установки PostgreSQL для Windows:
§Запустить установку. После загрузки файла программа-установщик запускается двойным кликом.
Рисунок 2 – Выбор папки для установки программы
§Выбрать компоненты установки. В появившемся окне нужно обязательно отметить базовые компоненты PostgreSQL Server и Command Line Tools. Дополнительные инструменты pgAdmin 4 и Stack Builder можно не устанавливать, если они не нужны для работы.
4
Рисунок 3 – Выбор компонентов установки
§Выбрать папку, в которой будут храниться данные, и нажать кнопку Next. На этом этапе программа может запросить хост, пароль или порт. В этом случае можно указать настройки по умолчанию:
-хост: localhost
-порт: 5432.
Если пользователь уже устанавливал PostgreSQL, а потом удалил или обновил до новой версии, система может предложить другой порт, например 5433. Лучше запомнить номер порта, потом он понадобится для работы.
§Установить пароль. При установке система может запросить пароль. В этом случае обязательно назначить его и запомнить. Пароль будет нужен для соединения с сервером.
§Завершить установку. Перед завершением установки программа предложит проверить настройки. Нужно дождаться окончания установки и завершить работу
программы.
Установка PostgreSQL будет одинаковой для любой операционной системы, кроме Linux. Разработчики СУБД советуют устанавливать программу на Linux через командную строку — репозитарий.
2.Настройка СУБД. PostgreSQL - это терминал, в котором можно писать запросы для работы с данными. Через терминал можно делать простые запросы к серверу, но полноценно работать с базами данных в PostgreSQL неудобно. Поэтому разработчики
5
создали дополнительные приложения - пользовательские интерфейсы, которые визуализируют работу с базами данных. В интерфейсе pgAdmin, который можно установить вместе с PostgreSQL, есть дашборды, на которых в режиме реального времени визуализируется основная информация о базе, например данные о сессиях и транзакциях.
Рисунок 4 - Интерфейсе pgAdmin
При запуске pgAdmin, программа запрашивает пароль для подключения к серверу. Нужно ввести пароль, который был задан при установке PostgreSQL.
3.Чтобы начать работу с PostgreSQL, нужно создать базу данных. Это можно сделать в pgAdmin с помощью функции CREATE DATABASE. Чтобы перейти в окно для SQLзапросов, нужно нажать на кнопку SQL на верхней панели.
Вместо pgAdmin можно установить другое приложение — DBeaver (https://dbeaver.io/download/). DBeaver быстрее pgAdmin, и в нём можно работать не только с базами PostgreSQL, но и MySQL, Oracle, SQL Server и NoSQL. Приложение бесплатное и при этом регулярно обновляется и поддерживается.
6
Рисунок 5 – Создание базы данных
4. Для создания новых элементов в PostgreSQL используют команду CREATE, например:
§CREATE INDEX — создать индекс для столбца таблицы;
§CREATE SEQUENCE — создать последовательности в базе данных;
§CREATE TABLE — создать таблицу в базе данных;
§CREATE TRIGGER — создать триггер;
§CREATE FUNCTION — создать функцию SQL в базе данных;
§CREATE LANGUAGE — создать язык в базе данных;
§CREATE OPERATOR — создать оператора SQL в базе данных;
§CREATE TYPE — создать тип данных SQL в базе данных;
§CREATE USER — создать пользователя PostgreSQL.
Основные команды для работы с записями в таблицах баз данных:
§SELECT — выбрать записи в таблице;
§UPDATE — обновить данные в существующих записях таблицы;
§DELETE — удалить записи из таблицы.
Для удаления элементов используют команду DROP, например:
§DROP DATABASE — удалить базу данных;
§DROP INDEX — удалить индекс из таблицы;
§DROP SEQUENCE — удалить генератор последовательности;
§DROP TABLE — удалить таблицу;
§DROP TRIGGER — удалить триггер;
7
§DROP USER — удалить пользователя PostgreSQL.
Чтобы дать пользователю доступ к базе данных или отдельному объекту в базе, используют команду GRANT. А чтобы лишить доступа — команду REVOKE.
Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать титульный лист, цель, задание, скрин выполненного задания, вывод.
Список источников
1.Как устроен язык SQL и почему он так востребован https://practicum.yandex.ru/blog/chto-takoe-sql/
2.Таблицы в SQL: типы и операции https://practicum.yandex.ru/blog/tablicy-v-sql/
3.СУБД PostgreSQL https://practicum.yandex.ru/blog/chto-takoe-subd-postgresql/
8