- •Головчинер м.Н.
- •Курс лекций Томск 2011
- •Введение
- •Понятие о данных как о ресурсе
- •Файловые системы и базы данных
- •Численные и информационные прикладные системы
- •Файловые системы
- •Файлы и информационные системы. Общее понятие о базе данных
- •Контрольные вопросы по первому разделу
- •База данных как модель предметной области
- •Понятие предметной области
- •Понятие системы
- •Понятие модели. Структурная модель
- •Модель предметной области и модель данных
- •Контрольные вопросы по второму разделу
- •Понятие о банке данных
- •Структура банка данных
- •Организационный аспект
- •Уровни представления базы данных
- •Модели предметной области:
- •Модели данных:
- •Контрольные вопросы по третьему разделу
- •Вопросы проектирования баз данных
- •Жизненный цикл информационной системы
- •Процесс проектирования
- •Организационный аспект
- •Задачи и структура процесса проектирования
- •Формулирование и анализ требований. Инфологическое проектирование
- •Общая схема логического (концептуального) проектирования
- •Контрольные вопросы по четвертому разделу
- •Модели данных
- •Реляционная модель данных
- •Базовые понятия
- •5.1.2. Принципы нормализации
- •5.1.3. Целостность сущности и ссылок
- •5.1.4. Манипулирование данными в реляционных моделях
- •5.1.4.1.Операции реляционной алгебры
- •5.1.4.2.Реляционное исчисление
- •Достоинства и недостатки реляционных моделей
- •Контрольные вопросы по разделу 5.1.
- •Навигационные модели данных
- •Иерархическая модель
- •Сетевые структуры
- •Особенности навигационных моделей. Достоинства и недостатки
- •Контрольные вопросы по разделу 5.2.
- •Система управления базой данных
- •Назначение и функции субд
- •Типовая организация субд и упрощенная схема работы
- •Контрольные вопросы по шестому разделу
- •Основы физического проектирования
- •Файловые и страничные системы хранения информации
- •Файловые структуры. Классификация методов доступа
- •Способы последовательной организации
- •Прямые методы доступа. Хеширование
- •Прямые методы доступа. Классификация методов индексирования
- •Доступ с полным (плотным) индексом
- •Доступ с неплотным индексом
- •Организация индексов в виде в-деревьев
- •Инвертированный файл (доступ по неключевым атрибутам)
- •Использование битовых шкал
- •Достоинства и недостатки основных методов доступа
- •Бесфайловая организация внешней памяти
- •Особенности реляционных субд
- •Базовые структуры памяти
- •5.1.4.3.Структура и типы страниц
- •5.1.4.4.Табличные пространства
- •5.1.4.5.Понятие экстента и буферизация
- •Проблемы и параметры управления внешней памятью
- •Контрольные вопросы по седьмому разделу
- •Особенности объектно-ориентированных субд
- •Основные понятия объектно-ориентированного подхода
- •Предпосылки появления объектно-ориентированных субд
- •Объектная модель данных. Оосубд
- •. Объектно-реляционные субд
- •5.2.Поддержка сложных объектов,
- •5.3.Поддержка динамических изменений определений классов,
- •5.4.Полная интеграция с объектно-ориентированными системами программирования.
- •Объектно-реляционное отображение
- •Select * from Предпочтительная акция
- •Управление ресурсами. Сервер объектов и сервер страниц
- •Контрольные вопросы по восьмому разделу
- •Вопросы распределенных баз данных
- •9.1. Централизованные и децентрализованные субд
- •Стратегии хранения данных. Достоинства и недостатки
- •Проблемы распределенных баз данных
- •Одновременная работа
- •Управление блокированием
- •Методы синхронизации распределенных обновлений
- •Завершение транзакции. Журнал транзакций
- •Свойства транзакций
- •Контрольные вопросы по девятому разделу
- •Заключение
- •Литература
Организационный аспект
Коллектив специалистов, обеспечивающий разработку и функционирование БнД, включает администратора БД, аналитиков, системных и прикладных программистов. На рис.6. показано их взаимодействие между собой и конечными пользователями.
КП – задача конечного пользователя.
Администратор базы данных. Как и каждый общезначимый ресурс, БД требует отдельного управления, причем:
БД требует управления для обеспечения ее повседневной эксплуатации,
БД развивается, отвечая изменениям в потребностях предприятия, и требуется управление ее развитием,
БД и технология ее разработки и развития являются объектами высокой сложности, требующими специальных знаний, высокого уровня квалификации и строгой дисциплины разработки и эксплуатации.
Функция управления БД получила название "администрирование базы данных", а лицо, ответственное за администрирование БД, получило название "Администратор базы данных", или АБД.
АБД – это специалист, имеющий представление об информационных потребностях конечных пользователей, работающий в тесном контакте с ними и отвечающий за анализ потребностей пользователей.
Классический набор функций, выполняемых АБД, включает:
организационное и техническое планирование БД,
проектирование БД,
обеспечение поддержки разработок прикладных программ,
управление эксплуатацией БД.
При этом от непосредственного управления данными отстраняются программисты, выполняющие конкретные прикладные разработки, пользователи, которые не должны изменять или даже видеть не принадлежащие им данные, и другие сотрудники.
Очевидно, что необходимость концепции администратора была осознана в период перехода от файловых структур к системам баз данных. Более подробно роль АБД на этапах планирования и проектирования рассматриваются в разделе 4.
Системные программисты занимаются созданием базового программного обеспечения. Генерируют операционную систему, в рамках которой предполагается функционирование СУБД, саму СУБД, необходимые компиляторы и обслуживающие утилиты.
Аналитики, используя знания закономерностей определенной проблемной среды, строят ее математическую модель, привлекая необходимый математический инструментарий. Основная функция аналитика – представить задачу КП в форме некоторой формальной модели (“погрузить” задачу пользователя в математическую модель его проблемной области). Конечная цель аналитика – исходное представление задачи для прикладного программиста.
Прикладной программист преобразует продукт деятельности аналитика в форму прикладной программы, предназначенной для реализации на ЭВМ.
Проблемная среда
Рис. 6. Состав коллектива специалистов
Уровни представления базы данных
Итак, для конечных пользователей база данных – хранилище сведений о клиентах и счетах, договорах и поставках, дисциплинах и оценках. Однако для внутренних пользователей (коллектива специалистов) эта же система выступает в виде элементов данных, записей, файлов. Ясно, что и углы зрения на систему самих внутренних пользователей также различны. Прикладные программисты оперируют элементами данных, записями, структурными связями, не имея, как правило, представления о физической организации данных, что, в свою очередь, является прерогативой администратора и системных программистов. Иными словами, в информационной системе поддерживается несколько уровней представления (абстракций). Их разновидности принято ассоциировать с понятием архитектуры информационной системы.
Впервые в общем виде концепция многоуровневой архитектуры базы данных была сформулирована и достаточно детально проработана в рабочем отчете группы по базам данных Американского Национального Института Стандартов ANSI/X3/SPARC в 1975 г. В отчете была предложена обобщенная архитектурная модель систем баз данных, включающая три уровня: уровень внешних схем данных, уровень концептуальной схемы данных и уровень схемы физического хранения данных.
В соответствии с этой архитектурой определялись три роли АБД: администратор концептуальной схемы, администратор внешних схем и администратор хранения данных. Эти роли в случае очень маленькой системы мог играть один человек, в большой системе для выполнения каждой роли могла назначаться группа людей, в совокупности эти группы и выполняли функции АБД.
В отчете ANSI/X3/SPARC были даны определения следующим понятиям.