- •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
Структура ИС с сервером БД
При клиент-серверной архитектуре сервер БД выполняет основную обработку данных. Формируемые пользователем или приложением запросы поступают к серверу БД в виде инструкций специального языка запросов (SQL – Structured Query Language). Сервер БД выполняет поиск и извлечение
нужных данных, которые затем передаются на компьютер пользователя.
Достоинствами такого подхода в сравнении с предыдущим являются:
•меньший объем передаваемых по сети данных;
•более быстрая обработка данных, т. к. основная
работа выполняется на, как правило, более мощном компьютере-сервере (по сравнению с ПК
пользователя). 32
Для создания и управления ПБД и приложений, работающих с ними, используются различные СУБД:
Access, Visual FoxPro (Microsoft); Paradox
(Borland), ...
КБД создается, поддерживается и работает под управлением сервера БД: Microsoft SQL Server,
Oracle Server, …
В зависимости от размеров и решаемых задач ИС может иметь одну из конфигураций:
•компьютер-сервер, содержащий корпоративную и персональные БД;
•компьютер-сервер и ПК с ПБД;
•несколько компьютеров-серверов и ПК с ПБД.
33
Другие преимущества клиент-серверной архитектуры
•Возможность постепенного наращивания ИС предприятия при развитии предприятия и/или самой ИС.
•Разделение общей БД на КБД и ПБД позволяет уменьшить сложность проектирования БД по сравнению с централизованным вариантом => снизить вероятность ошибок и стоимость проектирования.
34
Три уровня архитектуры БД
Важнейшее достоинство применения БД в ИС -
независимость данных от прикладных программ =>
Пользователи не занимаются проблемами представления данных на физическом уровне: размещение в памяти, методы доступа, …
Такая независимость достигается поддерживаемым СУБД многоуровневым представлением данных в БД на логическом (пользовательском) и
физическом уровнях. Благодаря СУБД и наличию логического уровня представления данных
концептуальная (понятийная) модель БД отделяется от ее физического представления в
памяти ЭВМ. |
35 |
Согласно требованиям стандартной архитектуры
ANSI/SPARC, выделяют 3 уровня архитектуры БД:
внутренний уровень (или физический) наиболее
близок к физическому хранилищу информации, связан со способами сохранения информации на
физических устройствах;
внешний уровень (или пользовательский логический) наиболее близок к пользователям, связан со способами представления данных для
отдельных пользователей БД; при этом каждому пользователю может соответствовать свое внешнее представление данных;
концептуальный уровень (или: общий логический, логический) - «промежуточный» уровень между двумя первыми, связан с обобщенным
для 36 .
представлением данных всех пользователей БД
Три уровня архитектуры ANSI/SPARC
37
Детальная схема архитектуры СУБД
* Интерфейс пользователя |
38 |
|
3. Классификация СУБД, функции
различных видов СУБД
3.1. Признаки классификации и виды СУБД. Аппаратное и программное обеспечение СУБД
Основные классификационных признаки СУБД:
•вид программы,
•характер использования,
•модель данных.
Эти признаки влияют на выбор СУБД и эффективность работы ИС. В общем случае под СУБД можно понимать любой программный продукт, поддерживающий процессы создания, ведения и использования БД. Рассмотрим, какие из программ имеют отношение к БД, и в какой мере они39 связаны с
БД.
Классификация СУБД по виду программы
•полнофункциональные СУБД
•серверы БД
•клиенты БД
•средства разработки программ работы с БД
40