- •Кафедра «Информационные технологии»
- •Лекции 8, 9
- •1. Информационные системы и базы данных: концепция интеграции данных, назначение, основные понятия
- •В широком понимании под определение ИС подпадает любая система обработки информации.
- •Иногда используется более узкая трактовка понятия ИС как совокупности аппаратно-
- •Банк данных - разновидность ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления
- •База данных (БД) - совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных, хранимых в памяти
- •Система управления базами данных (СУБД) - комплекс языковых и программных средств,
- •Одни из первых СУБД:
- •Приложение - программа или комплекс
- •Для работы с БД часто достаточно средств СУБД и не нужно использовать приложения,
- •Словарь данных (СД) - подсистема БнД для централизованного хранения информации о структурах данных,
- •Функционально СД присутствует во всех БнД, но не всегда выполняющий эти функции компонент
- •Администратор базы данных (АБД) - лицо или группа лиц, отвечающих за выработку
- •Вычислительная система (ВС) - совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих ЭВМ или процессоров и
- •Предпосылки появления БД и СУБД
- •Преимущества нового подхода:
- •Взаимодействие программ с данными при независимой работе (слева) и при использовании СУБД (справа)
- •Упрощенная схема системы баз данных
- •Основные компоненты СУБД
- •Основные функции СУБД
- •Основные функции СУБД
- •Основные функции СУБД
- •Основные функции СУБД
- •2. Виды архитектуры ИС на основе БД. Три уровня архитектуры БД: физическая,
- •Сервер определенного ресурса в компьютерной сети - компьютер (или программа), управляющий этим ресурсом,
- •Основное преимущество организации ИС
- •Структура ИС с файл-сервером
- •В ИС архитектуры файл-сервер по запросам пользователей файлы БД передаются на ПЭВМ, где
- •Структура ИС с сервером БД
- •При клиент-серверной архитектуре сервер БД выполняет основную обработку данных. Формируемые пользователем или приложением
- •Для создания и управления ПБД и приложений, работающих с ними, используются различные СУБД:
- •Другие преимущества клиент-серверной архитектуры
- •Три уровня архитектуры БД
- •Согласно требованиям стандартной архитектуры
- •Три уровня архитектуры ANSI/SPARC
- •Детальная схема архитектуры СУБД
- •3. Классификация СУБД, функции
- •Классификация СУБД по виду программы
- •«традиционные» СУБД, сначала - для больших машин, затем - для мини-ЭВМ и ПЭВМ.
- •Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа
- •Клиентские программы для серверов БД -
- •Средства разработки программ работы с БД
- •Классификация СУБД (и БД) по модели данных
- •Представление связей между объектами в иерархической модели данных
- •Для описания структуры (схемы) иерархической БД на некотором языке программирования используется тип данных
- •Данные в иерархической БД
- •Представление связей между объектами в сетевой модели данных
- •Пример схемы сетевой БД
- •Основные компоненты реляционного отношения
- •Основные компоненты реляционного отношения
- •Элементы реляционной модели
- •Пример реляционной БД –
- •Пример реляционной БД – Часть БД о покупателях и договорах
- •Реляционные СУБД опираются на прочный теоретический фундамент. В их основе - простое представление
- •Для описания реляционного подхода используется простой и в то же время мощный математический
- •Несмотря на теоретическую проработанность, реляционные системы не сразу получили широкое распространение, их эффективная
- •3.2. Функции, выполняемые различными видами СУБД
- •Для работы с данными СУБД предоставляет программам / пользователям 2 типа языков:
- •ЯОД (DDL) и ЯМД (DML) в разных СУБД могут
- •Перечисленные выше функции СУБД, в свою
- •В разных системах может различаться:
- •Управление буферами оперативной памяти
- •Управление транзакциями
- •Управление транзакциями
- •Перевод денег с одного счета на другой в
- •Пример транзакции – более детальный
- •Контроль транзакций важен в
- •При параллельном выполнении смеси транзакций возможно возникновение
- •Ведение журнала изменений в БД
- •Обеспечение целостности и безопасности БД
- •4. Разработчики и пользователи ИС на основе СУБД
- •Принципы работы прикладных программ с БД
- •Вторая группа - конечные пользователи, работают с БД через рабочую станцию (терминал); получают
- •Третья группа - администратор данных (АД)
- •АБД – технические специалисты, реализующие
- •5. Принципы разработки и выполнения приложений при работе с БД
- •Существующие СУБД поддерживают следующие
- •Ручное кодирование - текст программ приложений набирается вручную, затем - отладка.
- •Средства визуального программирования приложений - развитие идеи использования генераторов приложений - приложение «строится»
- •Виды приложений
- •Интерпретируемые приложения - без среды СУБД не выполняются. Выполнение приложения: СУБД анализирует содержимое
- •Приложения с псевдокомпиляцией -
- •используют для запрета модификации
- •Преимущества независимых приложений
- •Преимущества интерпретируемых приложений
- •6. Основы OLAP-технологий
- •Термин OLAP - Кодд (E. F. Codd), 1993 г. Главная идея OLAP -
- •OLAP используется аналитиками для быстрой обработки сложных запросов к БД. Служит для подготовки
- •Действие OLAP. OLTP и OLAP
- •Термин OLTP применяют также к системам (приложениям). OLTP-системы предназначены для ввода, структурированного хранения
- •OLTP-системы проектируются, настраиваются и оптимизируются для выполнения максимального количества транзакций за
- •«Недостаток» OLTP – относительно медленное выполнение сложных многотабличных запросов
- •Реляционное и многомерное представление
- •Примеры трехмерных моделей
- •Примеры бизнес-приложений Data Mining
- •SSIS
- •SQL Server 2005: Analysis
- •SQL Server 2005: Data Mining
- •SQL Server 2005: Значение Data Mining
- •SQL Server 2005: Data Mining
Основные компоненты СУБД
Основные функции СУБД
Описание логической структуры БД
Для описания данных в любой СУБД имеется специальный язык описания данных — ЯОД (Data Description Language — DDL). При этом описание
данных возможно с двух точек зрения:
• с точки зрения администратора базы данных, владеющего всей информацией обо всех данных, хранящихся в системе; это описание называется
схемой БД;
• с точки зрения некоторой конкретной задачи, решаемой над СУБД и нуждающейся только в части данных; такое описание называется
подсхемой. 22
Основные функции СУБД
Манипулирование данными
- выполнение всех операций с данными - ввод,
проверка правильности, выборка, составление отчетов. Для описания операций с данными в СУБД имеется язык манипулирования данными
— ЯМД (Data Manipulating Language — DML).
Этот язык может быть реализован в двух вариантах:
•в виде расширения базового языка программирования (Кобола, Паскаля, Си) набором библиотечных функций;
•в виде самостоятельного ЯМД, который в этом
случае называется языком запросов.
23
Основные функции СУБД
Обеспечение целостности БД
(database integrity)
Целостность (непротиворечивость) данных -способность данных правильно описывать объекты
предметной области.
Нарушения целостности могут быть из-за ошибок человека (например, где-то сменили название объекта, а где-то забыли) или из-за машинных сбоев. Обеспечение целостности данных – сложная задача. В частности, для защиты от машинных сбоев в хороших СУБД ведутся журналы учета всех обращений пользователей к БД, по которым можно
восстановить данные при авариях. |
24 |
|
Основные функции СУБД
Обеспечение многопользовательского доступа (multiuser access)
Иногда с одной БД одновременно работают сотни и тысячи пользователей, например, в системах
резервирования билетов, крупных банках. СУБД должна «навести порядок» в многочисленных обращениях, обеспечить в этих условиях сохранение
целостности БД.
Защита данных от несанкционированного доступа
Могут защищаться отдельные поля, записи, блоки данных, для чего используются разнообразные
ключи, пароли, шифры и т. п. |
25 |
|
2. Виды архитектуры ИС на основе БД. Три уровня архитектуры БД: физическая,
логическая, концептуальная организация БД
Эффективность ИС во многом зависит от ее архитектуры. В настоящее время перспективной является архитектура клиент-сервер - предполагает наличие компьютерной сети и
распределенной базы данных, включающей корпоративную базу данных (КБД) и персональные базы данных (ПБД). КБД размещается на компьютере-сервере, ПБД размещаются на компьютерах сотрудников
подразделений, являющихся клиентами КБД.
26
Сервер определенного ресурса в компьютерной сети - компьютер (или программа), управляющий этим ресурсом, клиент — компьютер (программа)
использующий этот ресурс.
В качестве ресурса компьютерной сети могут
выступать, например, БД, файловые системы, службы печати, почтовые службы. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он управляет. Например, если управляемым
ресурсом является БД, то соответствующий сервер называется сервером БД.
27
Основное преимущество организации ИС
по архитектуре клиент-сервер - удачное сочетание:
•централизованного хранения и
обслуживания данных;
•коллективного доступа к общей корпоративной информации;
•индивидуальной работы пользователей над персональной информацией.
Архитектура клиент-сервер допускает различные варианты реализации. Исторически первыми появились распределенные ИС с применением
28
файл-сервера.
Структура ИС с файл-сервером
В ИС архитектуры файл-сервер по запросам пользователей файлы БД передаются на ПЭВМ, где и производится их обработка.
Недостатки:
• |
Высокая интенсивность передачи |
|
обрабатываемых данных. Причем часто |
|
передаются избыточные данные: вне зависимости |
|
от того, сколько записей (строк) из БД требуется |
|
пользователю, файлы БД передаются целиком. |
|
|
• |
Обработка основных объемов данных на |
|
«слабых» (относительно сервера) ЭВМ. |
30