Лекции / Введение
.doc
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Обнинский институт атомной энергетики – филиал НИЯУ МИФИ
Факультет кибернетики
Кафедра КССТ
Е.Д.ВЯЗИЛОВ
СОЗДАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ
Обнинск 2012
УДК 681.3.016(07)
Е.Д.Вязилов. Методы и средства работы с базами данных. Обнинск: ИАТЭ НИЯУ МИФИ. 2012. - 393 с.
В учебнике кратко рассмотрена история развития баз данных от массивов данных на бумажных технических носителях до современных серверов и хранилищ данных. Представлены организационно- технические проблемы создания информационных систем на основе баз данных. Даны методика обследования и изучения информационных потребностей пользователей и классификация данных. Кратко рассмотрены модели данных, язык манипулирования данных SQL, основные системы управления базами данных (СУБД) и методика выбора СУБД. Большое внимание уделено созданию метаданных, использованию CASE – технологий для проектирования баз данных, качеству данных и управлению большими объемами данных.
Использование данных рассмотрено на примере географических информационных систем, систем поддержки принятия решений, интернет-технологий. Перспективные технологии баз данных рассмотрены на примерах распределенных баз данных, интеграции данных, хранилищ данных. Отдельная тема посвящена оптимизации работы с базами данных.
Учебник предназначен для студентов специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». Он может быть полезен аспирантам, научным сотрудникам, желающим освоить основы создания и использования баз данных.
87 илл., 114 табл., __ библ.
Е.Д.Вязилов, 2012 г.
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Обнинский институт атомной энергетики – филиал НИЯУ МИФИ, 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
|
Ведение |
7 |
|
I. ИСТОРИЯ И СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ БАЗ ДАННЫХ Вопросы информатизации Краткая история развития технических средств для хранения и ввода данных в ЭВМ Развитие средств хранения Развитие концепции БД Современные информационные технологии Характеристики БД |
8 |
|
II. ОРГАНИЗАЦИОННО- ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ БАЗ ДАННЫХ Проблемы создания БД Организация проектирования Принципы проектирования Рекомендации по созданию БД |
22 |
|
III. ОБСЛЕДОВАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ Методика и организация обследования, постановка цели создания БД Выявление факторов, способствующих и препятствующих достижению цели Изучение информационных потребностей Анализ запросов пользователей, оценка использования информации Определение необходимой информации для различных видов деятельности Пример отражения результатов обследования |
39 |
|
IV. КЛАССИФИКАЦИЯ ДАННЫХ Основания классификации Классификация информационных технологий Расчетные данные |
53 |
|
V. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ Общие сведения о СУБД Место базы данных при различной архитектуре вычислительной системы Модели данных Язык описания данных Язык манипулирования данными для реляционной модели – SQL |
67 |
|
VI. ИНФОРМАЦИЯ О РАЗЛИЧНЫХ СУБД СУБД ACCESS СУБД MySQL СУБД Sybase СУБД DB2 СУБД Informix СУБД Teradata Database СУБД Interbase – Firebird (FirebirdSQL) СУБД dBASE III Plus и FoxPro СУБД Ingres СУБД SQL Server Другие СУБД (PostgreSQL, «Линтер», Cache, «Паллада», eXtremeDB, Progress) |
88 |
|
VII. ВЫБОР СУБД Проблемы выбора СУБД Методика выбора СУБД -Описание предметной области -Определение модели выбора системы -Назначение руководителя проекта по созданию БД -Формулировка цели создания БД -Определение задач создания БД -Проведение экспресс-анализа деятельности компании -Определение бюджета проекта -Разработка технологической схемы обработки данных -Создание спецификации для каждого этапа обработки данных, определение места СУБД и необходимых структур для хранения данных -Определение критериев выбора СУБД Особенности архитектуры и функциональных возможностей СУБД Анализ рынка Выбор поставщика СУБД Сравнение СУБД Access, MySQL, Oracle Расчет совокупной стоимости владения СУБД Миграция приложений и баз данных Ошибки выбора СУБД |
114 |
|
VIII. МЕТАДАННЫЕ Необходимость создания метаданных Существующие системы метаданных Цели, задачи создания метаданных и требования к ним Классификация метаданных Обоснование выделения объектов метаданных - место метаданных на различных этапах обработки данных Выделение атрибутов метаданных Стандартизация в области представления и обмена метаданных Организация хранения метаданных Агрегация и аналитика для метаданных |
133 |
|
IX. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE – ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ Обоснование необходимости использования Case средств Состав, структура и функциональные особенности Case средств Классификация Case средств Обзор современных средств Анализ систем Методика проектирования БД с помощью Case Создание диаграмм прецедентов |
168 |
|
X. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И БАЗЫ ДАННЫХ Общие сведения о ГИС Что такое пространственные данные? Обзор ГИС Источники пространственных данных Хранение пространственных данных Как включить БД в ГИС? Примеры использования ГИС |
189 |
|
XI. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ Развитие централизованных и распределенных БД Архитектура распределенных БД Проектные решения по созданию распределенных баз данных Пример распределенной системы |
222 |
|
XII. БАЗЫ ДАННЫХ КАК ОСНОВА ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ РЕШЕНИЙ
Проблемы поддержки решений в современных условиях Роль информации при принятии решений, Принципы создания СППР Выявление знаний Примеры использования СППР |
238 |
|
XIII. БАЗЫ ДАННЫХ И WEB ТЕХНОЛОГИИ Основы web технологий Архитектура использования БД на Web Серверные технологии Использование языка XML для динамического представления информации Подходы по реализации портала Производительность, надежность и безопасность данных |
260 |
|
XIV. УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ Управление данными – необходимый процесс Основная концепция управления данными Управление данными в экспедициях и экспериментах, пунктах измерений Управление данными в центрах обработки данных Управление данными в отдельных проектах Управление данными и знаниями на уровне корпорации Состав и структура Плана управления данными Управление данными с помощью Интернет Администрирование БД Повышение надежности работы БД В чем нуждается АБД? Рекомендации по защите БД |
279 |
|
XV. ДОСТОВЕРНОСТЬ И КАЧЕСТВО ДАННЫХ Проблема качества данных Метрики оценки качества БД Источники ошибок Методы контроля данных Оформление результатов контроля данных Организация работ по повышению качества данных |
301 |
|
XVI. ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ С БАЗАМИ ДАННЫХ Проблемы работы с БД Оптимизация производительности БД Оптимизация кода запросов Оптимизация работы СУБД Оптимизация структур данных Мониторинг работы БД Инструменты для оптимизации работы с БД |
318 |
|
XVII. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БД Развитие компьютерной техники Развитие ядра СУБД Развитие внешнего окружения Развитие средств работы с БД Развитие моделей данных Сенсорные сети Технологии обслуживания нового поколения |
340 |
ВЕДЕНИЕ
По курсу «Базы данных», читаемому на кафедре КССТ, имеются учебное пособие «Базы данных» (Обнинск, ИАТЭ, 2004, 107 с.), Лабораторный практикум по курсу «Базы данных» (Обнинск, ИАТЭ, 2005, 49 с.). Многочисленная литература по базам данных очень конкретизирована для выбранных линеек инструментов, содержит работающий код, примеры, файлы и много другого, что затрудняет понимание концепций и возможностей баз данных. Имеющиеся в России учебники посвящены в большей мере вопросам проектирования баз данных (БД). Учитывая сравнительно небольшой объем учебного пособия, устаревание материала, необходимость иметь студентам более широкое представление об этом направлении информатизации, предложен новый учебник.
В учебнике кратко рассмотрена история развития БД от массивов данных на бумажных технических носителях до современных серверов и хранилищ данных. Представлены организационно- технические проблемы создания информационных систем на основе БД. Даны методика обследования и изучения информационных потребностей пользователей и классификация данных. Кратко рассмотрены модели данных, язык манипулирования данных SQL, основные системы управления базами данных (СУБД) и методика выбора СУБД. Большое внимание уделено созданию метаданных, использование CASE–технологий для проектирования БД, качеству данных и управлению большими объемами данных.
Использование данных рассмотрено на примере географических информационных систем, систем поддержки принятия решений, интернет-технологий. Перспективные технологии БД рассмотрены на примерах распределенных БД, интеграции данных, хранилищ данных. Отдельная тема посвящена оптимизации работы с БД.
При подготовке книги была проведена большая аналитическая работа по систематизации материалов на web–сайтах. Эти материалы собирались с конца девяностых годов. Источниками информации являются портал «Открытые системы» (http://www.osp.ru), Библиотека ресурсов Интернет-индустрии - I2R (http://www.i2r.ru/), Интернет - издание о высоких технологиях «CNews.ru» - проект Интернет-холдига РБК (http://www.cnews.ru), портал «Интерфейс» (http://www.interface.ru), http://WebPlanet.ru, материалы которых автор получал в течение многих лет по подписке. Хотелось бы также отметить аналитические материалы от META Group. Интересные статьи были использованы из электронного журнала «Клуб знатоков DATAWAREHOUSE, OLAP, XML (Intersoft Lab, http://www.iso.ru/journal/articles/), проекта для web – мастеров (http://www.internet-technologies.ru/), других источников. Все это помогло автору увидеть перспективные методы и средства создания БД на самой ранней стадии их зарождения и успешно использовать при подготовке лекций.
Материалы лекций, на основе которых подготовлена книга, были помещены на сайте кафедры КССТ. В течение 2004-2010 гг. было произведено около 15000 скачиваний этих материалов.
Структурно каждая лекция включает основной материал, выводы, список литературы и перечень вопросов для самопроверки.
Учебник предназначен для студентов специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». Издание может быть рекомендовано широкому кругу читателей, как начинающих работать с БД, так и активно их использующих. Подходы, методы и рекомендованные средства могут быть полезны исследователям, разработчикам систем, преподавателям, студентам, аспирантам и специалистам в области разработки современных информационных систем.