План:
1. Понятие СУБД.
2. Архитектура СУБД.
3. Классификация СУБД.
4. Функциональные возможности СУБД.
5. Производительность СУБД.
6. Режимы работы пользователя с СУБД.
-1-
Понятие СУБД
Система управления базами данных (СУБД) – это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Современная СУБД содержит в своем составе программные средства создания баз данных, средства работы с данными и сервисные средства. С помощью средств создания БД проектировщик, используя язык описания данных (ЯОД), переводит логическую модель БД в физическую структуру, а на языке манипуляции данными (ЯМД) разрабатывает программы, реализующие основные операции с данными (в реляционных БД – это реляционные операции). При проектировании привлекаются визуальные средства, т.е. объекты, и программа-отладчик, с помощью которой соединяются и тестируются отдельные блоки разработанной программы управления конкретной БД.
Средства работы с данными предназначены для пользователя БД. Они позволяют установить удобный (как правило, графически многооконный) интерфейс с пользователем, создать необходимую функциональную конфигурацию экранного представления выводимой и вводимой информации (цвет, размер и количество окон, пиктограммы пользователя и т.д.), производить операции с данными БД, манипулируя текстовыми и графическими экранными объектами.
Сервисные средства позволяют при проектировании использовании БД привлечь к работе с БД другие системы. Например, воспользоваться данными из табличного процессора Exсel или обратиться к сетевому серверу.
-2-
Архитектура СУБД
В среде СУБД можно выделить следующих пять основных компонентов: аппаратное обеспечение, программное обеспечение, данные, процедуры и пользователи.
Аппаратное обеспечение. Для работы СУБД и приложений необходимо некоторое аппаратное обеспечение. Одни СУБД предназначены для работы только с конкретными типами операционных систем или оборудования, другие могут работать с широким кругом аппаратного обеспечения и различными операционными системами. Для работы СУБД обычно требуется некоторый минимум оперативной и дисковой памяти, но такой минимальной конфигурации может оказаться совершенно недостаточно для достижения приемлемой производительности системы.
Программное обеспечение. Этот компонент включает операционную систему, программное обеспечение самой СУБД, прикладные программы, включая и сетевое программное обеспечение, если СУБД используется в сети. Обычно приложения создаются на языках третьего поколения, таких как С, COBOL, Fortran, Ada или Pascal, или на языках четвертого поколения, таких как SQL, операторы которых внедряются в программы на языках третьего поколения. СУБД может иметь свои собственные инструменты четвертого поколения, предназначенные для быстрой разработки приложений с использованием встроенных непроцедурных языков запросов, генераторов отчетов, форм, графических изображений и даже полномасштабных приложений.
Данные– наиболее важный компонент с точки зрения конечных пользователей. База данных содержит как рабочие данные, так и метаданные, т.е. "данные о данных".
Процедуры, к которым относят инструкции и правила, которые должны учитываться при проектировании и использовании базы данных: регистрация в СУБД; использование отдельного инструмента СУБД или приложения; запуск и останов СУБД; создание резервных копий СУБД; обработка сбоев аппаратного и программного обеспечения, включая процедуры идентификации вышедшего из строя компонента, исправления отказавшего компонента (например, посредством вызова специалиста по ремонту аппаратного обеспечения), а также восстановления базы данных после устранения неисправности; изменение структуры таблицы, реорганизация базы данных, размещенной на нескольких дисках, способы улучшения производительности и методы архивирования данных на вторичных устройствах хранения.
Пользователи: клиенты БД, администратор БД, прикладные программисты.
СУБД значительно различаются по характеристикам и функциям. Логически в них можно выделить три компоненты:
1. Подсистема средств проектирования представляет собой набор инструментов, упрощающих проектирование и реализацию баз данных и их приложений. Как правило, этот набор включает в себя средства для создания таблиц, форм, запросов и отчетов. В СУБД имеются также языки программирования и интерфейсы для них.
2. Подсистема обработки обеспечивает обработку компонентов приложений, созданных с помощью средств проектирования. Например, в Access 2002 имеется компонент, реализующий построение формы и связывающий элементы формы с данными таблиц.
3. Третий компонент СУБД – ее ядро (DBMS Engine) выполняет функцию посредника между подсистемой средств проектирования и обработки и данными. Ядро СУБД получает запросы от двух других компонентов, выраженные в терминах таблиц, строк и столбцов, и преобразует эти запросы в команды операционной системы, выполняющие запись и чтение данных с физического устройства.
-3-
Классификация СУБД.
Классифицировать СУБД можно, используя различные признаки классификации.
По степени универсальности различают
СУБД общего назначения.
СУБД специального назначения
По типу модели данных:
· иерархические.
· сетевые.
· реляционные.
· объектно-реляционные (постреляционные).
· объектно-ориентированные.
· многомерные.
На самом общем уровне все СУБД можно разделить на:
- профессиональные (промышленные),
- персональные (настольные).
-4-
Функциональные возможности СУБД.
К основным функциям СУБД относятся:
ü ¨ Ведение системного каталога, доступного конечным пользователям. Системный каталог, или словарь данных, является хранилищем информации, описывающей данные в базе данных (по сути, это "данные о данных", или метаданные).
ü ¨ Поддержка транзакций. Транзакция представляет собой набор действий, выполняемых отдельным пользователем или прикладной программой с целью доступа или изменения содержимого базы данных.
ü Поддержка параллельной работы. СУБД должна иметь механизм, который гарантирует корректное обновление базы данных при параллельном выполнении операций обновления многими пользователями.
ü Восстановление базы данных после сбоев. СУБД должна предоставлять средства восстановления базы данных на случай какого-либо ее повреждения или разрушения.
ü Контроль доступа к данным. СУБД должна иметь механизм, гарантирующий возможность доступа к базе данных только санкционированных пользователей.
ü ¨ Поддержка обмена данными. СУБД в должны поддерживать работу в локальной сети, чтобы вместо нескольких разрозненных баз данных для каждого отдельного пользователя можно было бы установить одну централизованную базу данных и использовать ее как общий ресурс для всех существующих пользователей.
ü ¨ Поддержка целостности данных. Целостность базы данных означает корректность и непротиворечивость хранимых данных.
ü ¨ Поддержка независимости от данных. Независимость от данных обычно достигается за счет реализации механизма поддержки представлений или подсхем.
Вспомогательные функции.СУБД должна предоставлять некоторый набор различных вспомогательных функций, обычно предназначенных для администрирования базы данных, импорта и экспорта БД, мониторинга характеристик функционирования и использования базы данных, статистического анализа (оценка производительности или степени использования базы данных), реорганизации индексов, перераспределения памяти.
-5-
Производительность СУБД.
Производительность СУБД оценивается:
• временем выполнения запросов;
• скоростью поиска информации в неиндексированных полях;
• временем выполнения операций импортирования базы данных из других форматов;
• скоростью создания индексов и выполнения таких массовых операций, как обновление, вставка, удаление данных;
• максимальным числом параллельных обращений к данным в многопользовательском режиме;
• временем генерации отчета.
На производительность СУБД оказывают влияние два фактора:
¾ СУБД, которые следят за соблюдением целостности данных, несут дополнительную нагрузку, которую не испытывают другие программы;
¾ производительность собственных прикладных программ сильно зависит от правильного проектирования и построения базы данных.
-6-
Режимы работы пользователя с СУБД.
Все современные СУБД имеют графический пользовательский интерфейс, через который возможна работа пользователя с СУБД в трех режимах:
1) Через меню системы. Он реализуется чаще всего в виде различных меню и диалоговых окон, с помощью которых пользователь постепенно уточняет, какие действия он хочет выполнить и какую информацию получить из БД. Для этого не надо знать языка СУБД.
2) Командный режим – интерактивный режим. Это способ реализации возможностей языка, т.е. непосредственное выполнение команд. Система выдаёт подсказку и ожидает ответа – ввод соответствующей команды. После ввода команды система осуществляет синтаксический контроль текста введённой команды и (при отсутствии ошибок) выполняет команду. Команда в процессе её выполнения может проводить собственный диалог с пользователем или выдавать конкретные сообщения. После выполнения текущей команды система постоянно выдаёт подсказку (приглашение) о готовности принять очередную команду. Этот режим требует определенной подготовки пользователя, но обеспечивает более быстрый доступ к ресурсам БД.
3) Программный режим. Обеспечивает организацию доступа к данным и управление ими из прикладных программ. Пользователь может писать программы на языке команд, который поддерживает СУБД, производить отладку и выполнение программ. Текст программы можно вводить с помощью встроенного текстового или любого другого редактора.