Реферат: Система управления базами данных 5

Система управления базами данных (СУБД) — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.

Основные функции СУБД:

1. Определение структуры создаваемой базы данных, ее инициализация и проведение начальной загрузки.

Система управления базами данных последовательно запрашивает у пользователя необходимые данные. В большинстве современных СУБД база данных представляется в виде совокупности таблиц. Рассматриваемая функция позволяет описать и создать в памяти структуру таблицы, провести начальную загрузку данных в таблицы.

2. Предоставление пользователям возможности манипулирования данными (выборка необходимых данных, выполнение вычислений, разработка интерфейса ввода/вывода, визуализация).

3. Обеспечение независимости прикладных программ и данных (логической и физической независимости).

Важнейшим свойством СУБД является возможность поддерживать два независимых взгляда на базу данных – «взгляд пользователя», воплощаемый в логическом представлении данных, и его отражения в прикладных программах; и «взгляд системы» – физическое представление данных в памяти ЭВМ. Обеспечение логической независимости данных предоставляет возможность изменения (в определенных пределах) логического представления базы данных без необходимости изменения физических структур хранения данных. Таким образом, изменение логического представления данных в прикладных программах не приводит к изменению структур хранения данных. Обеспечение физической независимости данных предоставляет возможность изменять (в определенных пределах) способы организации базы данных в памяти ЭВМ не вызывая необходимости изменения «логического» представления данных. Таким образом, изменение способов организации базы данных не приводит к изменению прикладных программ.

4. Защита логической целостности базы данных.

Основной целью реализации этой функции является повышение достоверности данных в базе данных. Достоверность данных может быть нарушена при их вводе в БД или при неправомерных действиях процедур обработки данных, получающих и заносящих в БД неправильные данные. Для повышения достоверности данных в системе объявляются так называемые ограничения целостности, которые в определенных случаях «отлавливают» неверные данные. Так, во всех современных СУБД проверяется соответствие вводимых данных их типу, описанному при создании структуры. Система не позволит ввести символ в поле числового типа, не позволит ввести недопустимую дату и т.п. В развитых системах ограничения целостности описывает программист, исходя из содержательного смысла задачи, и их проверка осуществляется при каждом обновлении данных.

5. Защита физической целостности.

При работе ЭВМ возможны сбои в работе (например, из-за отключения электропитания), повреждение машинных носителей данных. При этом могут быть нарушены связи между данными, что приводит к невозможности дальнейшей работы. Развитые СУБД имеют средства восстановления базы данных. Важнейшим используемым понятием является понятие «транзакции». Транзакция – это единица действий, производимых с базой данных. В состав транзакции может входить несколько операторов изменения базы данных, но либо выполняются все эти операторы, либо не выполняется ни один. СУБД, кроме ведения собственно базы данных, ведет также журнал транзакций.
Если база данных была испорчена в результате аппаратного сбоя компьютера, на котором был установлен сервер СУБД, то нужно использовать последнюю сделанную резервную копию базы данных и журнал транзакций. Причем применить к базе данных нужно только те транзакции, которые были зафиксированы после создания резервной копии. Большинство современных СУБД позволяют администратору воссоздать базу данных исходя из резервной копии и журнала транзакций. В таких системах в определенный момент БД копируется на резервные носители. Все обращения к БД записываются программно в журнал изменений. Если база данных разрушена, запускается процедура восстановления, в процессе которой в резервную копию из журнала изменений вносятся все произведенные изменения.

6. Управление полномочиями пользователей на доступ к базе данных.

Разные пользователи могут иметь разные полномочия по работе с данными (некоторые данные должны быть недоступны; определенным пользователям не разрешается обновлять данные и т.п.). В СУБД предусматриваются механизмы разграничения полномочий доступа, основанные либо на принципах паролей, либо на описании полномочий.

7. Синхронизация работы нескольких пользователей.

Достаточно часто может иметь место ситуация, когда несколько пользователей одновременно выполняют операцию обновления одних и тех же данных. Такие коллизии могут привести к нарушению логической целостности данных, поэтому система должна предусматривать меры, не допускающие обновление данных другим пользователям, пока работающий с этими данными пользователь полностью не закончит с ними работать. Основным, используемым здесь понятием, является понятие «блокировка». Блокировки необходимы для того, чтобы запретить различным пользователям возможность одновременно работать с базой данных, поскольку это может привести к ошибкам.
Для реализации этого запрета СУБД устанавливает блокировку на объекты, которые использует транзакция. Существуют разные типы блокировок – табличные, страничные, строчные и другие, которые отличаются друг от друга количеством заблокированных записей. Чаще других используется строчная блокировка – при обращении транзакции к одной строке блокируется только эта строка, остальные строки остаются доступными для изменения.

8. Управление ресурсами среды хранения.

БД располагается во внешней памяти ЭВМ. При работе в БД заносятся новые данные (занимается память) и удаляются данные (освобождается память). СУБД выделяет ресурсы памяти для новых данных, перераспределяет освободившуюся память, организует ведение очереди запросов к внешней памяти и т.п.

9. Поддержка деятельности системного персонала.

При эксплуатации базы данных может возникать необходимость изменения параметров СУБД, выбора новых методов доступа, изменения (в определенных пределах) структуры хранимых данных, а также выполнения ряда других общесистемных действий. СУБД предоставляет возможность выполнения этих и других действий для поддержки деятельности и обслуживающему БД системному персоналу, называемому администратором БД.

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

— ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;

— процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных, и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;
— подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;

— сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Управление базой данных позволяет организовать работу с территориально удаленными подразделениями в рамках единого информационного пространства с целью получения оперативной информации о состоянии дел в территориально-удаленных подразделениях организации, а сотрудникам своевременно получать необходимую информацию из центральной ЭВМ.

Требования, предъявляемые к базам данных:

— контроль целостности передаваемых данных;

— использование различных каналов связи;

— обеспечение эффективной загрузки системы в целом;

— полнота представления данных, т.е. данные в базе должны адекватно представлять всю информацию об объекте и их должно быть достаточно для систем обработки данных;

— обеспечение сохранности информации при их обработке;

— обеспечение разграничения доступа к данным;

— целостность баз данных, т.е. данные должны сохраняться при обработке их системами обработки данных;

— гибкость структуры данных, т.е. БД должна позволять изменить структуры данных, не нарушая своей целостности и полноты при изменении внешних условий;

— реализуемость. Должно быть объективное представление разнообразных объектов, их свойств и отношений;

— доступность, т.е. БД должна обеспечить разграничение доступа пользователей к данным.

СУБД обрабатывает информацию, которая находится в БД. К ней предъявляется следующие требования:

— независимость данных, универсальность, защита данных;

— должность обеспечить поддержку централизованной и распределенной БД;

— предохранять БД от рассогласований в режиме коллективного доступа.

3. Системы управления базами данных в экономике

Microsoft Access – это только одна из многочисленных «персональных» СУБД, которые успешно используются в различных областях экономики. Кроме персональных, существуют также профессиональные (промышленные) СУБД. Именно они первоначально получили наибольшее распространение до появления персональных компьютеров, да и сейчас используются в самых важных областях экономики. На их основе создаются комплексы управления и обработки информации крупных предприятий, банков и даже целых отраслей экономики (например, биллинговая система оператора мобильной связи или национальная система персонифицированного учета). Профессиональные СУБД поддерживают совместную работу с базой большого количества пользователей; обеспечивают масштабируемость, т.е. возможность роста системы пропорционально увеличению запросов к ней; являются максимально устойчивыми к сбоям различного рода и могут работать круглосуточно в течение многих лет. Пожалуй, самой известной профессиональной СУБД сейчас является Oracle, которая вот уже долгие годы обрабатывает информацию для ФБР и ЦРУ (по их заказу и разрабатывалась эта система).

Персональные СУБД сильно отличаются от профессиональных. Данные программы предназначены для обслуживания небольшой группы пользователей или вообще одного человека. Их фактически можно считать офисным программным обеспечением. Неудивительно, что СУБД Access входит в комплект MS Office, точнее, в его профессиональную версию MS Office Professional.