Системы управления базами данных

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 17Следующая ⇒

Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

Основные функции СУБД

управление данными во внешней памяти (на дисках);

управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Классификации СУБД

По модели данных:

Примеры:

Иерархические

Сетевые

Реляционные

Объектно-ориентированные

Объектно-реляционные

По степени распределённости:

Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)

Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

По способу доступа к БД:

Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.

На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах — недостатком^[2].

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.

Клиент-серверные

Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.

Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Informix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Caché, ЛИНТЕР.

Встраиваемые

Встраиваемая СУБД — СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы.

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

Базы и банки данных, базы знаний. Модели данных.

База данных, БД (data base, database, DB) - совокупность данных, организованных по определенным правилам, устанавливающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными. Хранение данных в БД обеспечивает централизованное управление, соблюдение стандартов, безопасность и целостность данных, сокращает избыточность и устраняет противоречивость данных. БД не зависит от прикладных программ. Создание БД и обращение к ней (по запросам) осуществляются с помощью системы управления базами данных (СУБД).

БД ГИС содержат наборы данных о пространственных объектах, образуя пространственные БД (spatial database); цифровая картографическая информация может организовываться в картографические базы данных (map database), картографические банки данных.

База знаний, БЗ (knowledge base) - совокупность знаний о некоторой предметной области, на основе которых можно производить рассуждения. Основная часть экспертных систем, где с помощью БЗ представляются навыки и опыт экспертов, разрабатывающих эвристические подходы в ходе решения проблем. Обычно БЗ представляет собой набор фактов и правил, формализующих опыт специалистов в конкретной предметной области и позволяющих давать на вопросы об этой предметной области ответы, которые в явном виде не содержатся в БЗ.

Банк данных, БнД (databank, data bank) - информационная система централизованного хранения и коллективного использования данных. Содержит совокупность баз данных, СУБД и комплекс прикладных программ. БнД называют локальным (local databank), если он размещен в одном вычислительном центре (ВЦ) или на одном компьютере; распределенный БнД (distributed databank) - система объединенных под единым управлением и посредством компьютерной сети территориально разобщенных локальных БнД. Картографические банки данных именуются также банками цифровых карт, БЦК.

Модель данных - это совокупность структур данных и операций их обработки. Современная СУБД базируется на использовании иерархической, сетевой, реляционнойи объектно-ориентированной моделях данных, комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве.

Рассмотрим три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую, реляционнную и объектно-ориентированную.

Иерархическая модель данных. Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собою по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образовывают ориентированный граф (перевернутое дерево). К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Иерархическую модель организовывает данные в виде древовидной структуры. Узел - это совокупность атрибутов данных, которые описывают некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы имеют вид вершин графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, который находится на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), которая не подчинена никакой другой вершине. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и других уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.

Сетевая модель данных.

Сетевая модель означает представление данных в виде произвольного графа. Достоинством сетевой и иерархической моделей данных является возможность их эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.

Реляционная модель данных. Понятие реляционный (англ. relation - отношение) связан с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных Э.Ф. Кодда. Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобной для пользователя формой представления в виде таблиц и возможностью использования аппарата алгебры отношений и реляционного вычисления для обработки данных.

22. Проектирование баз данных. Хранилища данных.

В настоящее время при проектировании БД используют два подхода. Один из них основан на стабильности данных, что

обеспечивает наибольшую гибкость и адаптируемость к используемым приложениям. Применение такого подхода целесообразно в тех случаях, когда не предъявляются жесткие требования к эффективности функционирования (объем памяти и время поиска), существует большое количество разнообразных задач с изменяемыми и непредсказуемыми запросами.

Другой подход базируется на стабильности процедур запросов к БД и является предпочтительным при жестких требованиях к эффективности функционирования, особенно это касается быстродействия.

Важным аспектом проектирования БД является проблема интеграции и распределения данных. Господствовавшая до недавнего времени концепция интеграции данных при резком увеличении их объема оказалась несостоятельной. Этот факт, а также увеличение объемов памяти внешних запоминающих устройств при ее удешевлении, широкое внедрение сетей передачи данных способствовали внедрению распределенных БД. Распределение данных по месту их использования может осуществляться различными способами:

1) копируемые данные. Одинаковые копии данных хранятся в различных местах использования, так как это дешевле передачи данных. Модификация данных контролируется централизованно;

2) подмножество данных. Группы данных, совместимые с исходной базой данных, хранятся отдельно для местной обработки;

3) реорганизованные данные. Данные в системе интегрируются при передаче на более высокий уровень;

4) секционированные данные. На различных объектах используются одинаковые структуры, но хранятся разные данные;

5) данные с отдельной подсхемой. На различных объектах используются различные структуры данных, объединяемые в интегрированную систему;

6) несовместимые данные. Независимые базы данных, спроектированные без координации, требующие объединения.

Большое значение для процесса создания БД имеет внутреннее содержание информации, которое формирует прикладные БД (ориентированные на конкретные приложения, например, БД для учета и контроля поступления материалов) и предметные БД (ориентированные на конкретный класс данных, например, БД «Материалы» — может быть использована для различных приложений).

Конкретная реализация системы баз данных, с одной стороны, определяется спецификой данных предметной области, отраженной в концептуальной модели, а с другой стороны — типом конкретной СУБД (МВД), устанавливающей логическую и физическую организацию.

Для работы с БД используется специальный обобщенный инструментарий в виде СУБД (МВД), предназначенный для управления БД и обеспечения интерфейса пользователя.

Основные требования к СУБД:

- независимость данных на концептуальном, логическом, физическом уровнях;

- универсальность (по отношению к концептуальному и логическому уровням, типу ЭВМ);

— совместимость, неизбыточность;

- безопасность и целостность данных;

— актуальность и управляемость.

Существует два основных вида реализации СУБД: программная и аппаратная.

Программная реализация (в дальнейшем СУБД) представляет собой набор программных модулей, работает под управлением конкретной ОС и выполняет ряд функций:

- описание данных на концептуальном и логическом уровнях;

- загрузка данных;

- хранение данных;

- поиск и ответ на запрос (транзакция); внесение изменений;

- обеспечение безопасности и целостности. Пользователя СУБД обеспечивает такими языковыми средствами, как:

- язык описания данных (ЯОД);

- язык манипулирования данными (ЯМД); прикладной (встроенный) язык данных (ПЯД, ВЯД).

Аппаратная реализация предусматривает использование так называемых машин баз данных (МВД). Их появление вызвано возросшими объемами информации и требованиями к скорости доступа. Слово «машина» в термине МВД означает вспомогательный периферийный процессор, термин «компьютер БД» — автономный процессор баз данных или процессор, поддерживающий СУБД.

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 457; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!