- •Основы современных баз данных
- •1.1. Файловые системы
- •1.1.1. Структуры файлов
- •1.1.2. Именование файлов
- •1.1.3. Защита файлов
- •1.1.4. Режим многопользовательского доступа
- •1.2. Области применения файлов
- •1.3. Потребности информационных систем
- •2.1. Основные функции субд
- •2.1.1. Непосредственное управление данными во внешней памяти
- •2.1.2. Управление буферами оперативной памяти
- •2.1.3. Управление транзакциями
- •2.1.4. Журнализация
- •2.1.5. Поддержка языков бд
- •2.2. Типовая организация современной субд
- •2.3. Пример: System r
- •3.1. Основные особенности систем, основанных на инвертированных списках
- •3.1.1. Структуры данных
- •3.1.2. Манипулирование данными
- •3.1.3. Ограничения целостности
- •3.2. Иерархические системы
- •3.2.1. Иерархические структуры данных
- •3.2.2. Манипулирование данными
- •3.2.3. Ограничения целостности
- •3.3. Сетевые системы
- •3.3.1. Сетевые структуры данных
- •3.3.2. Манипулирование данными
- •3.3.3. Ограничения целостности
- •3.4. Достоинства и недостатки
- •4.1. Базовые понятия реляционных баз данных
- •4.1.1. Тип данных
- •4.1.2. Домен
- •4.1.3. Схема отношения, схема базы данных
- •4.1.4. Кортеж, отношение
- •4.2. Фундаментальные свойства отношений
- •4.2.1. Отсутствие кортежей-дубликатов
- •4.2.2. Отсутствие упорядоченности кортежей
- •4.2.3. Отсутствие упорядоченности атрибутов
- •4.2.4. Атомарность значений атрибутов
- •4.3. Реляционная модель данных
- •4.3.1. Общая характеристика
- •4.3.2. Целостность сущности и ссылок
- •5.1. Реляционная алгебра
- •5.1.1. Общая интерпретация реляционных операций
- •5.1.2. Замкнутость реляционной алгебры и операция переименования
- •5.1.3. Особенности теоретико-множественных операций реляционной алгебры
- •5.1.4. Специальные реляционные операции
- •5.2. Реляционное исчисление
- •5.2.1. Кортежные переменные и правильно построенные формулы
- •5.2.2. Целевые списки и выражения реляционного исчисления
- •5.2.3. Реляционное исчисление доменов
- •6.1. Проектирование реляционных баз данных с использованием нормализации
- •6.1.1. Вторая нормальная форма
- •6.1.2. Третья нормальная форма
- •6.1.3. Нормальная форма Бойса-Кодда
- •6.1.4. Четвертая нормальная форма
- •6.1.5. Пятая нормальная форма
- •6.2. Семантическое моделирование данных, er-диаграммы
- •6.2.1. Семантические модели данных
- •6.2.2. Основные понятия модели Entity-Relationship (Сущность-Связи)
- •6.2.3. Нормальные формы er-схем
- •6.2.4. Более сложные элементы er-модели
- •6.2.5. Получение реляционной схемы из er-схемы
- •7.1. Используемая терминология
- •7.2. Основные цели System r и их связь с архитектурой системы
- •7.3. Организация внешней памяти в базах данных System r
- •7.4. Интерфейс rss
- •7.5. Синхронизация в System r
- •7.6. Журнализация и восстановление в System r
- •8.1. История субд Ingres
- •8.2. Ingres как unix-ориентированная субд. Динамическая структура системы: набор процессов
- •8.3. Структуры данных, методы доступа, интерфейсы доступа к данным
- •8.4. Общая характеристика языка quel. Язык программирования equel
- •8.5. Общий подход к организации представлений, ограничениям целостности и контролю доступа
- •9.1. Хранение отношений
- •9.2. Индексы
- •9.2.1. B-деревья
- •9.2.2. Хэширование
- •9.3. Журнальная информация
- •9.4. Служебная информация
- •10.1. Транзакции и целостность баз данных
- •10.2. Изолированность пользователей
- •10.3. Сериализация транзакций
- •11.1. Синхронизационные захваты
- •11.1.1. Гранулированные синхронизационные захваты
- •11.1.2. Предикатные синхронизационные захваты
- •11.1.3. Тупики, распознавание и разрушение
- •11.2. Метод временных меток
- •12.1. Журнализация и буферизация
- •12.2. Индивидуальный откат транзакции
- •12.3. Восстановление после мягкого сбоя
- •12.4. Физическая согласованность базы данных
- •12.5. Восстановление после жесткого сбоя
- •13.1. Sequel/sql субд System r
- •13.1.1. Запросы и операторы манипулирования данными
- •13.1.2. Операторы определения и манипулирования схемой бд
- •13.1.3. Определения ограничений целостности и триггеров
- •13.1.4. Представления базы данных
- •13.1.5. Определение управляющих структур
- •13.1.6. Авторизация доступа к отношениям и их полям
- •13.1.7. Точки сохранения и откаты транзакции
- •13.1.8. Встроенный sql
- •13.1.9. Динамический sql
- •13.2. Язык sql в коммерческих реализациях
- •13.3. Стандартизация sql
- •14.1. Типы данных
- •14.2. Средства определения схемы
- •14.2.1. Оператор определения схемы
- •14.2.2. Определение таблицы
- •14.2.3. Определение столбца
- •14.2.4. Определение ограничений целостности таблицы
- •14.2.5. Определение представлений
- •14.2.6. Определение привилегий
- •15.1. Структура запросов
- •15.1.1. Спецификация курсора
- •15.1.2. Оператор выборки
- •15.1.3. Подзапрос
- •15.2. Табличное выражение
- •15.2.1. Раздел from
- •15.2.2. Раздел where
- •15.2.3. Раздел group by
- •15.2.4. Раздел having
- •15.3. Агрегатные функции и результаты запросов
- •15.3.1. Семантика агрегатных функций
- •15.3.2. Результаты запросов
- •16.1. Язык модулей или встроенный sql?
- •16.2. Язык модулей
- •16.2.1. Определение процедуры
- •16.3. Встроенный sql
- •16.4. Набор операторов манипулирования данными
- •16.4.1. Операторы, связанные с курсором
- •16.4.2. Одиночные операторы манипулирования данными
- •16.5. Динамический sql в Oracle V.6
- •16.5.1. Оператор подготовки
- •16.5.2. Оператор получения описания подготовленного оператора
- •16.5.3. Оператор выполнения подготовленного оператора
- •16.5.4. Работа с динамическими операторами sql через курсоры
- •17.1. Оператор выделения памяти под дескриптор
- •17.2. Оператор освобождения памяти из-под дескриптора
- •17.3. Оператор получения информации из области дескриптора sql
- •17.4. Оператор установки дескриптора
- •17.5. Оператор подготовки
- •17.6. Оператор отказа от подготовленного оператора
- •17.7. Оператор запроса описания подготовленного оператора
- •17.8. Оператор выполнения подготовленного оператора
- •17.9. Оператор подготовки с немедленным выполнением
- •17.10. Оператор объявления курсора над динамически подготовленным оператором выборки
- •17.11. Оператор определения курсора над динамически подготовленным оператором выборки
- •17.12. Оператор открытия курсора, связанного с динамически подготовленным оператором выборки
- •17.18. Подготавливаемый оператор позиционной модификации
- •17.19. Сводка новых возможностей sql-3
- •17.19.1. Типы данных
- •17.19.2. Некоторые другие свойства sql-3
- •18.1. Общая схема обработки запроса
- •18.2. Синтаксическая оптимизация запросов
- •18.2.1. Простые логические преобразования запросов
- •18.2.2 Преобразования запросов с изменением порядка реляционных операций
- •18.2.3 Приведение запросов со вложенными подзапросами к запросам с соединениями
- •18.3. Семантическая оптимизация запросов
- •18.3.1. Преобразования запросов на основе семантической информации
- •18.3.2. Использование семантической информации при оптимизации запросов
- •18.4. Выбор и оценка альтернативных планов выполнения запросов
- •18.4.1. Генерация планов
- •18.4.2. Оценка стоимости плана запроса
- •18.4.3. Более точные оценки
- •19.1. Открытые системы
- •19.2. Клиенты и серверы локальных сетей
- •19.3. Системная архитектура "клиент-сервер"
- •19.4. Серверы баз данных
- •19.4.1. Принципы взаимодействия между клиентскими и серверными частями
- •19.4.2. Преимущества протоколов удаленного вызова процедур
- •19.4.3. Типичное разделение функций между клиентами и серверами
- •19.4.4. Требования к аппаратным возможностям и базовому программному обеспечению клиентов и серверов
- •20.1. Разновидности распределенных систем
- •20.2. Распределенная система управления базами данных System r*
- •20.2.1. Именование объектов и организация распределенного каталога
- •20.2.2. Распределенная компиляция запросов
- •20.2.3. Управление транзакциями и синхронизация
- •20.3. Интегрированные или федеративные системы и мультибазы данных
- •21.1. Ориентация на расширенную реляционную модель
- •21.2. Абстрактные типы данных
- •21.3. Генерация систем баз данных, ориентированных на приложения
- •21.4. Оптимизация запросов, управляемая правилами
- •21.5. Поддержка исторической информации и темпоральных запросов
- •22.1. Связь объектно-ориентированных субд с общими понятиями объектно-ориентированного подхода
- •22.2. Объектно-ориентированные модели данных
- •22.3. Языки программирования объектно-ориентированных баз данных
- •22.3.1. Потеря соответствия между языками программирования и языками запросов в реляционных субд
- •22.3.2. Языки программирования ообд как объектно-ориентированные языки с поддержкой стабильных (persistent) объектов
- •22.3.3. Примеры языков программирования ообд
- •22.4. Языки запросов объектно-ориентированных баз данных
- •22.4.1. Явная навигация как следствие преодоления потери соответствия
- •22.4.2. Ненавигационные языки запросов
- •22.4.3. Проблемы оптимизации запросов
- •22.5. Примеры объектно-ориентированных субд
- •22.5.1. Проект orion
- •22.5.2. Проект o2
- •23.1. Экстенсиональная и интенсиональная части базы данных
- •23.2. Активные базы данных
- •23.3. Дедуктивные базы данных
19.4. Серверы баз данных
Термин "сервер баз данных" обычно используют для обозначения всей СУБД, основанной на архитектуре "клиент-сервер", включая и серверную, и клиентскую части. Такие системы предназначены для хранения и обеспечения доступа к базам данных.
Хотя обычно одна база данных целиком хранится в одном узле сети и поддерживается одним сервером, серверы баз данных представляют собой простое и дешевое приближение к распределенным базам данных, поскольку общая база данных доступна для всех пользователей локальной сети.
19.4.1. Принципы взаимодействия между клиентскими и серверными частями
Доступ к базе данных от прикладной программы или пользователя производится путем обращения к клиентской части системы. В качестве основного интерфейса между клиентской и серверной частями выступает язык баз данных SQL.
Это язык по сути дела представляет собой текущий стандарт интерфейса СУБД в открытых системах. Собирательное название SQL-сервер относится ко всем серверам баз данных, основанных на SQL. Соблюдая предосторожности при программировании, некоторые из которых были рассмотрены на предыдущих лекциях, можно создавать прикладные информационные системы, мобильные в классе SQL-серверов.
Серверы баз данных, интерфейс которых основан исключительно на языке SQL, обладают своими преимуществами и своими недостатками. Очевидное преимущество - стандартность интерфейса. В пределе, хотя пока это не совсем так, клиентские части любой SQL-ориентированной СУБД могли бы работать с любым SQL-сервером вне зависимости от того, кто его произвел.
Недостаток тоже довольно очевиден. При таком высоком уровне интерфейса между клиентской и серверной частями системы на стороне клиента работает слишком мало программ СУБД. Это нормально, если на стороне клиента используется маломощная рабочая станция. Но если клиентский компьютер обладает достаточной мощностью, то часто возникает желание возложить на него больше функций управления базами данных, разгрузив сервер, который является узким местом всей системы.
Одним из перспективных направлений СУБД является гибкое конфигурирование системы, при котором распределение функций между клиентской и пользовательской частями СУБД определяется при установке системы.
19.4.2. Преимущества протоколов удаленного вызова процедур
Упоминавшиеся выше протоколы удаленного вызова процедур особенно важны в системах управления базами данных, основанных на архитектуре "клиент-сервер".
Во-первых, использование механизма удаленных процедур позволяет действительно перераспределять функции между клиентской и серверной частями системы, поскольку в тексте программы удаленный вызов процедуры ничем не отличается от удаленного вызова, и следовательно, теоретически любой компонент системы может располагаться и на стороне сервера, и на стороне клиента.
Во-вторых, механизм удаленного вызова скрывает различия между взаимодействующими компьютерами. Физически неоднородная локальная сеть компьютеров приводится к логически однородной сети взаимодействующих программных компонентов. В результате пользователи не обязаны серьезно заботиться о разовой закупке совместимых серверов и рабочих станций.