Ключи и связи, технология их создания. (частично 17-й вопрос)
Системы управления базами данных. Типовые модули субд.
Система управления базами данных (СУБД) – это важнейший ком-понент АИС, основанной на базе данных. СУБД необходима для создания и поддержки базы данных информационной системы в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке – транслятор. Программные составляющие СУБД включают в себя ядро и сервисные средства (утилиты).
Ядро СУБД – это набор программных модулей, необходимый и достаточный для создания и поддержания БД, то есть универсальная часть, решающая стандартные задачи по информационному обслуживанию пользователей. Сервисные программы предоставляют пользователям ряд дополнительных возможностей и услуг, зависящих от описываемой предметной области и потребностей конкретного пользователя.Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания её в актуальном состоянии и обеспечения эффективного доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий.
Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она по-зволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на БД: "взгляд" пользователя, воплощаемый в "логическом" представлении данных, и "взгляд" системы – "физическое" представление (организация хранимых данных).
Для инициализации базы данных разработчик средствами конкретной СУБД описывает логическую структуру БД, её организацию в среде хранения и пользовательские представления данных (соответственно концептуальную схему БД, схему хранения и внешние схемы). Обрабатывая эти схемы, СУБД создаёт пустую БД требуемой структуры и предоставляет средства для наполнения её данными предметной области и дальнейшей эксплуатации.
Методология проектирования БД.
Декомпозиция БД и их эволюция.
Назначение, стандарты, достоинства языка SQL.
SQL представляет собой непроцедурный (декларативный) язык, используемый для управления данными реляционных СУБД. Первоначально официального стандарта в области БД не существовало, что в определенном смысле сдерживало развитие технологий баз данных. В результате совместных усилий двух организаций: ANSI (American National Standarts) и ISO (International Standarts Organisation) в 1986 году был принят стандарт SQL-86 (SQL-1). После появления первого международного стандарта языка работа в этой области продолжилась, и в 1992 г. был принят второй международный стандарт SQL-92 (SQL-2), в 1999 г. появляется объектно-ориентированный язык SQL:1999 (SQL-3), а в 2003 г. принят стандарт SQL:2003. Каждый стандарт представляет собой многостраничный документ сложной структуры.
Язык SQL можно использовать для доступа к БД в двух режимах: при интерактивной работе и в прикладных программах.
Назначение. SQL-это1 – язык программирования баз данных.2 – язык администрирования баз данных.3– язык создания приложений клиент/сервер.4– язык распределенных баз данных.5– язык шлюзов баз данных. Достоинства:1- Независимость от конкретных СУБД;2- Межплатформенная переносимость;3- Наличие стандартов;4- Поддержка со стороны компании Microsoft (протокол ODBC и технология ADO ) и IBM ;5- Реляционная основа;6- Высокоуровневая структура , напоминающая английский язык;7- Возможность выполнения специальных интерактивных запросов;8-Обеспечение программного доступа к базам данных;9- Возможность различного представления данных;10-Полноценность как языка, предназначенного для работы с базами данных;11-Возможность динамического определения данных;12-Поддержка архитектуры клиент/сервер;13- Расширяемость и поддержка объектно-ориентированных технологий;14- Возможность доступа к данным в среде Internet ;15- Интеграция с языком Java (протокол JDBC ).
Главное окно в Access 2000 / 2003.
Операции реляционной алгебры над отношениями.
Функциональные возможности языка SQL.
Язык SQL можно использовать для доступа к БД в двух режимах: при интерактивной работе и в прикладных программах.
С помощью SQL пользователь может в интерактивном режиме быстро получить ответы на любые, в том числе достаточно сложные запросы, тогда как для программной реализации этих запросов на другом языке пришлось бы разрабатывать соответствующую программу.
Работа с яз-м SQL : пользователь на языке SQL обращается к СУБД с запросом. СУБД выбирает необходимые данные из базы и возвращает их пользователю. Язык SQL можно использовать в двух режимах: интерактивный, прикладные программы. SQL – язык интерактивных запросов. Пользователи вводят команды SQL в интерактивных программах с целью выборки данных и отображения их на экране. Это удобный способ выполнения специальных запросов.
Клиент/ серверные системы.
Клиент-сервер (англ. Client-server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению. В зависимости от того, как распределены логические компоненты приложения между клиентами и серверами, различают четыре модели архитектуры клиент-сервер:
-модель"файл-сервер";
-модель"сервер/БД";
-модель"сервер/транзакций";
- модель "сервер приложений".
В информационных технологиях клиент — это аппаратный или программный компонент вычислительной системы, посылающий запросы серверу. Программа, являющаяся клиентом, взаимодействует с сервером, используя определенный протокол. Она может запрашивать с сервера какие-либо данные, манипулировать данными непосредственно на сервере, запускать на сервере новые процессы и т. п. Полученные от сервера данные клиентская программа может предоставлять пользователю или использовать как-либо иначе, в зависимости от назначения программы. Программа-клиент и программа-сервер могут работать как на одном и том же компьютере, так и на разных. Во втором случае для обмена информацией между ними используется сетевое соединение.
Тем не менее, не всегда под клиентом подразумевается компьютер со слабыми вычислительными ресурсами. Чаще всего понятия «клиент» и «сервер» описывают распределение ролей при выполнении конкретной задачи, а не вычислительные мощности. На одном и том же компьютере могут одновременно работать программы, выполняющие как клиентские, так и серверные функции.
Сервер— в информационных технологиях — программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные (обслуживающие) функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам или услугам.
Основной принцип технологии "клиент-сервер" заключается в разделении функций приложения на три группы:
- ввод и отображение данных (взаимодействие с пользователем);
- прикладные функции, характерные для данной предметной области;
- функции управления ресурсами (файловой системой, базой даных и т.д.)
Поэтому, в любом приложении выделяются следующие компоненты:
компонент представления данных
прикладной компонент
компонент управления ресурсом
Связь между компонентами осуществляется по определенным правилам, которые называют "протокол взаимодействия".
Основной принцип технологии "клиент—сервер" применительно к технологии баз данных заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на 5 групп, имеющих различную природу:
функции ввода и отображения данных (Presentation Logic);
прикладные функции, определяющие основные алгоритмы решения задач приложения (Business Logic);
функции обработки данных внутри приложения (Database Logic);
функции управления информационными ресурсами (Database Manager System);
служебные функции, играющие роль связок между функциями первых четырех групп.
Архитектура файл/сервер.
При наличии компьютерной сети открывается возможность хранить и использовать в многопользовательском режиме централизованные БД, размещаемые на одном компьютере – сервере сети. В этом случае каждый пользователь своего ПК получает доступ к общей для всех пользователей централизованной БД. Существуют различные концепции сетевой обработки данных.
Рассмотрим архитектуру с совместным использованием файлов, которая была разработана до клиент/серверной архитектуры и во многих отношениях является достаточно упрощенной.
Почти во всех системах с совместным использованием файлов применяются локальные сети. Для этой архитектуры характерен коллективный доступ к общей БД на сервере, который является файловым сервером. Файловый сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и самой СУБД. Он обеспечивает функционирование той части сетевой версии СУБД, которая осуществляет управление данными в БД. Однако пользовательские приложения и сама сетевая СУБД размещены и функционируют на отдельных рабочих станциях и обращаются к файловому серверу по мере необходимости.
Рассмотрим организацию архитектуры файл/сервер с использованием настольной СУБД.
Сетевые версии настольных СУБД отличаются от локальных версий тем, что они обладают некоторыми специальными механизмами, позволяющими многим пользователям совместно обращаться к общим ресурсам данных из централизованной базы данных. СУБД на каждой рабочей станции посылает запросы файловому серверу по всем необходимым ей данным, которые хранятся на диске файлового сервера. Все данные из БД пересылаются на компьютер пользователя, независимо от того, сколько реально их нужно для выполнения запроса. В результате на компьютере пользователя создается локальная копия БД (время от времени обновляемая из реальной БД на сервере). Затем СУБД пользователя выполняет запрос.
Недостатки архитектуры файл/сервер
1. Поскольку файловый сервер не может обрабатывать SQL-запросы, то при совместном использовании файлов по локальной сети передаются большие объемы данных (полные копии БД перемещаются по сети с сервера на компьютер клиента). При такой архитектуре трафик[1] в локальной сети достаточно большой.
2. С увеличением объема хранимых данных и числа пользователей снижается производительность настольных СУБД. Из-за этих проблем системы с совместным использованием файлов редко используются для обработки больших объемов данных.
3. При такой архитектуре вся тяжесть выполнения запроса к БД и управления целостностью БД ложится на СУБД пользователя.
4. На каждой рабочей станции должна находиться сама сетевая версия настольной СУБД, что требует наличия больших объемов оперативной памяти на компьютере пользователя.
5. Доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько пользователей, что усложняет управление целостностью, восстановлением БД на сервере.
Общая характеристика СУБД Microsoft Access 2000
. Общая хар-ка СУБД Microsoft Access 2000
СУБД Microsoft Access 2000 предназначена для работы с реляционными базами данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы данных, наполнения её содержимым, редактирования содержимого, отбора данных в соответствии с заданными критериями, их упорядочивания, оформления, печати.
Эта СУБД является компонентом офисного пакета Microsoft Office 2000 в варианте Professional, Premium и Developer. Данный компонент работает в среде Windows 95/98, Windows NT Workstation 4.0 и выше.
Access представляет собой не просто ср-во для работы с базами данных, а мощный инструмент для создания специализированных информационных систем, предоставляющих пользователям доступ к данным в локальных и глобальных сетях. Эта СУБД имеет инструментальные ср-ва для создания и работы:
- с локальными базами данных небольшого и среднего размера
- централизованными базами данных в локальных сетях с файловым сервером
- проектами – клиентскими приложениями, обеспечивающими эф-ый, естественный доступ к базам данных Microsoft SQL Server.
В Access база данных обозначает файл, содержащий набор информации. Каждая база данных в Access состоит из основных объектов: таблиц, запросов, форм, отчётов, страниц, макросов и модулей. Access может работать одновременно только с одной базой данных. Но одна БД Access может включать сотни таблиц, форм, запросов, отчётов, макросов и модулей, которые хранятся в одном файле с расширением mdb.
При работе с многопользовательской базой данных СУБД Access может обслуживать одновременно до 255 пользователей.
В Access уделено большое внимание вопросам взаимодействия БД с сетями Интернет и Интранет – имеются ср-ва для создания Web-страниц, обеспечивающих динамический доступ к данным базы.
Access поддерживает механизм OLE - связывание и внедрение объектов различных приложений Windows в базу данных Эта СУБД позволяет импортировать данные таблиц:
• других баз данных Access;
• баз данных dBase, Microsoft FoxPro, Paradox, Oracle, Microsoft SQL Server;
• табличного процессора Microsoft Excel.
Внешними для Access могут быть также: данные почтовой программы Microsoft Exchange; таблицы и списки HTML на сервере локальной, корпоративной сети (сети масштаба предприятия), сети Internet. Access может экспортировать объекты базы данных в другие приложения, отправлять содержимое базы данных по электронной почте.
В данной СУБД имеется возможность разработки прикладных программ, работающих с базой данных, на встроенном языке программирования Visual Basic for Applications.
Access располагает удобными средствами для настройки пользовательского интерфейса, а также для администрирования БД, которые позволяют осуществлять восстановление, сжатие, репликацию, защиту БД, даёт возможность конвертировать БД из предыдущих версий в текущую и наоборот.
Эта СУБД снабжена развитой справочной системой.
Минимальные требования к компьютеру:
- процессор с тактовой частотой не ниже 75 МГц
- оперативная память не меньше 32 Мб
- около 90 Мб свободного дискового пространства
- операционная сис-ма Windows 95 и выше
Объектно-ориентированная и объектно-реляционная модели.
Объектно-ориентированная модель
Cтруктура, кот можно изобразить графически в виде дерева, узлами кот явл-ся объекты. связи между записями и ф-циями их обраб.уст.как в объектно-оринт. Поиск - выяснение сходства между объектом, задаваемым пользователем, и тем, что есть в БД. Определяемый пользователем объект называют объектом-целью. Такая модель позволяет идентифицировать отдельные записи базы.
Объект- уник идентифицируемая сущность, кот содержит атрибуты, описывающ состояние объектов реальн мира, и связанные с ними действия. Св-ва объекта:1)уник.индентифицир.,принадл. к опред.классу 2)может посылать сообще др обектам 3)имеет внутр строен.
Класс –набор объектов, схожих по поведению и др характеристикам. Структура и поведение объектов в объектной среде полностью определяется его классом. Класс, в свою очередь, является коллекцией объектов, при этом структура и поведение объектов одного класса одинакова.
Св-ва:1)это попытка применить идеологию объектно-ориентированного программирования к технологии бд; 2)сост из объектов, каждиз которых принадлежит к определенному классу; 3)поведение объекта полностью определяется его принадлеж к опред классу; 4)процесс проектирования об-ориент базы основан на выявлении классов.
Для вып действий над данными в объек-ор модели примен логич операции, усиленные объек-ор механизмами инкапсуляции, наследования, полиморфизма.
Инкапсуляц - объединение в единое целое данных и алгоритмов (функций и методов) их обработки, что повыш. надежность разрабатываемого ПО.
Модуляризация- объект представляет собой «черный ящик», который может быть создан и изменен независимо от остальной системы.
Наследование позволяет образовать новый класс объектов на основе уже существующего базового (родительского) класса. Менее общие классы -подклассами, более общие – суперклассами. Наследование распространяет множество свойств и методов на всех потомков объекта. ( Мужчина и Женщина как наследующие класс Человек)
Полиморфизм позвол в объектах разн типов иметь методы (процедуры и функции) с одинаки именами, что означ возможн объектов по-разному реагировать на 1и то же событие.
Достоинство: 1)возможн отображ информации о сложных взаимосвязях объектов; 2)идентиф отдельные записи в базе и опред функции их обработки, позволяющими воспользоваться преимуществами объектной технологии; 3) пользователю не нужно знать о взаимодействии объектов: он просто обращается к конкретному объекту и использует конкретный метод. А то, что при этом осуществляется воздействие на другие объекты базы, скрыто от пользователя.
Недостаток: в сложности понимания сути и низкой скорости выполнения запросов.