Классификация субд по способу доступа к БД. Централизованные.

Понятие БД и СУБД.

База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Система управления базами данных — это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения, поддержания их в актуальном состоянии, организации поиска в них необходимой информации. Обычно СУБД различают по используемой модели данных. Так, СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.

Средства СУБД.

• средства задания (описания) структуры данных;

• средства построения экранных форм, предназначенные для ввода данных, просмотра и обработки данных в диалоговом режиме;

• средства для создания запросов для выборки данных при заданных условиях поиска, а также система выполнения операций по их обработке;

• средства создания отчетов из БД для вывода на печать результатов обработки в удобном для пользователя виде;

• языковые средства, которые используются для реализации нестандартных алгоритмов обработки данных в задачах пользователя;

• средства создания приложений пользователя, позволяющих объединить различные операции с БД в единый технологический процесс.

Кроме вышеперечисленных основных средств, СУБД может обладать средствами обеспечения целостности информации, безопасности данных (информирование и пароли), возможностями импорта и экспорта данных (обработка информации, подготовленной другими программными средствами).

Требования к современным СУБД.

· масштабируемость – отсутствие существенного снижения скорости выполнения пользовательских запросов при пропорциональном росте количества запросов и аппаратных ресурсов используемых данной СУБД;

· доступность – возможность всегда выполнить запрос;

· надежность – минимальная вероятность сбоев, наличие средств восстановления данных после сбоев, инструментов резервного копирования и дублирования данных;

· управляемость – простота администрирования, наличие средств автоматического конфигурирования (средства создания БД и их объектов, утилиты управления пользователями, средства мониторинга событий, утилиты миграции из других СУБД);

· наличие средств защиты данных от потери и несанкционированного доступа;

· поддержка доступа к данным с помощью веб-служб;

· поддержка стандартных механизмов доступа к данным, позволяющая создавать приложения для СУБД с помощью различных средств разработки.

Основные функции СУБД

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

• 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.

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

• Такие возможности в СУБД представляются либо на основе использования специального языка программирования, входящего в состав СУБД, либо с помощью графического интерфейса.

• 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.

• Защита логической целостности базы данных.

Целостность БД не гарантирует достоверности содержащейся в ней информации, но обеспечивает по крайней мере правдоподобность этой информации, отвергая заведомо невероятные, невозможные значения.

• Защита физической целостности.

При работе ЭВМ возможны сбои в работе (например, из-за отключения электропитания), повреждение машинных носителей данных.

• Управление полномочиями пользователей на доступ к базе данных.

• Синхронизация работы нескольких пользователей.

• Управление ресурсами среды хранения.

• Поддержка деятельности системного персонала.

Модели данных. Сетевая.

Сетевая модель данных определяется в тех же терминах, что и иерархическая. Она состоит из множества записей, которые могут быть владельцами или членами групповых отношений. Связь между записью-владельцем и записью-членом также имеет вид 1:N.

Основное различие этих моделей состоит в том, что в сетевой модели запись может быть членом более чем одного группового отношения. Согласно этой модели каждое групповое отношение именуется и проводится различие между его типом и экземпляром. Тип группового отношения задается его именем и определяет свойства общие для всех экземпляров данного типа. Экземпляр группового отношения представляется записью-владельцем и множеством (возможно пустым) подчиненных записей. При этом имеется следующее ограничение: экземпляр записи

Модели данных. Реляционная.

Реляционная БД - основной тип современных баз данных. Состоит из таблиц, между которыми могут существовать связи по ключевым значениям.

Ключевой элемент таблицы (ключ, regular key) - такое ее поле (простой ключ) или строковое выражение, образованное из значений нескольких полей (составной ключ), по которому можно определить значения других полей для одной или нескольких записей таблицы. На практике для использования ключей создаются индексы - служебная информация, содержащая упорядоченные сведения о ключевых значениях.

Первичный ключ (primary key) - главный ключевой элемент, однозначно идентифицирующий строку в таблице. В реляционной теории первичный ключ - минимальный набор атрибутов, однозначно идентифицирующий кортеж в отношении.

Модели данных. Многомерная

Многомерные СУБД являются узкоспециализированными СУБД, предназначенными для интерактивной аналитической обработки информации. Раскроем основные понятия используемые в этих СУБД: агрегируемость, историчность и прогнозируемость данных.

Агрегируемость данных означает рассмотрение информации на различных уровнях ее обобщения. В ИС степень детальности представления информации зависит от уровня пользователя: аналитик, пользователь-оператор, управляющий, руководитель.

Жизненный цикл БД.

Под жизненным циклом базы данных понимаются этапы развития БД, начиная от анализа предметной области, и заканчивая эксплуатацией БД.

1. Исследование и анализ проблемы, для решения которой создаётся база данных.

2. Построение Инфологической и Даталогической модели.

3. Нормализация полученных Инфологических и Даталогических моделей. По окончании этого этапа, как правило получают заготовки таблицы БД и набор связей между ними (первичные и вторичные ключи)

4. Проверка целостности БД

5. Выбор физического способа хранения и эксплуатации (тех. средства) базы данных.

6. Проектирование входных и выходных форм.

7. Разработка интерфейса приложения.

8. Функциональное наполнение приложения

9. Отладка: проверка на корректность работы функционального наполнения системы

10. Тестирование: тест на корректность ввода вывода данных, тест на максимальное количество активных сессий и т. д.

11. Ввод в эксплуатацию: отладка ИТ-инфраструктуры, обучение пользователей и ИТ-персонала.

12. При необходимости добавления выходных форм и дополнительной функциональности. В случае если необходимы более серьёзные изменения, следует повторить все шаги с первого.

13. Вывод из эксплуатации: перенос данных в новую СУБД.

Кратко основные этапы жизненного цикла базы данных:

1. проектирование БД

2. проектирование приложений

3. реализация БД

4. разработка специальных средств администрирования БД

5. эксплуатация

Они аналогичны, в основном, развитию любой программной системы, однако в них есть определенная специфика, касающаяся только баз данных.

Проектирование БД.

• Системный анализ и словесное описание информационных объектов предметной области.

• Концептуальное проектирование

• Даталогическое или логическое проектирование

• Физическое проектирование.

Концептуальное проектирование - сбор, анализ и редактирование требований к данным.

Концептуальное (инфологическое) проектирование – построение формализованной модели предметной области. Такая модель строится с использованием стандартных языковых средств, обычно графических, например ER-диаграмм. Такая модель строится без ориентации на какую-либо конкретную СУБД.

Логическое проектирование - преобразование требований к данным в структуры данных. На выходе получаем СУБД-ориентированную структуру базы данных и спецификации прикладных программ.

Физическое проектирование - определение особенностей хранения данных, методов доступа и т.д.

Модель «сущность - связь».

Модель «сущность-связь» является концептуальной моделью, т.е. не учитывает особенности конкретной СУБД. Из модели "сущность-связь" могут быть получены все основные фактографические модели данных (иерархическая, сетевая, реляционная, объектно-ориентированная). Модели "сущность-связь" удобны тем, что процесс создания модели является итерационным. Разработав первый приближенный вариант модели, можно уточнять ее, опрашивая экспертов предметной области. При этом документацией, в которой фиксируются результаты бесед, является сама модель "сущность-связь".

Этапы нормализации.

Первая нормальная форма.

Таблица находится в первой нормальной форме, если каждый её атрибут атомарен, то есть может содержать только одно значение.

Вторая нормальная форма

Таблица находится во второй нормальной форме, если она находится в первой нормальной форме, и при этом любой её атрибут, не входящий в состав возможного ключа, функционально полно зависит от каждого возможного ключа.

Третья нормальная форма

Согласно определению Кодда, таблица находится в 3НФ тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия:

• Отношение R (таблица) находится во второй нормальной форме;

• Каждый непервичный атрибут R находится в нетранзитивной (то есть прямой) зависимости от каждого ключа R.

Четвёртая нормальная форма

Таблица находится в 4NF, если она находится в BCNF и не содержит нетривиальных многозначных зависимостей. То есть все многозначные зависимости являются, по сути, функциональными зависимостями от ключей отношения.

Пятая нормальная форма

Таблица находится в 5NF, если она находится в 4NF и любая многозначная зависимость соединения в ней является тривиальной. Пятая нормальная форма в большей степени является теоретическим исследованием и практически не применяется при реальном проектировании баз данных. Это связано со сложностью определения самого наличия зависимостей «проекции — соединения», поскольку утверждение о наличии такой зависимости должно быть сделано для всех возможных состояний БД.

 

Понятие БД и СУБД.

База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Система управления базами данных — это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения, поддержания их в актуальном состоянии, организации поиска в них необходимой информации. Обычно СУБД различают по используемой модели данных. Так, СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.

Средства СУБД.

• средства задания (описания) структуры данных;

• средства построения экранных форм, предназначенные для ввода данных, просмотра и обработки данных в диалоговом режиме;

• средства для создания запросов для выборки данных при заданных условиях поиска, а также система выполнения операций по их обработке;

• средства создания отчетов из БД для вывода на печать результатов обработки в удобном для пользователя виде;

• языковые средства, которые используются для реализации нестандартных алгоритмов обработки данных в задачах пользователя;

• средства создания приложений пользователя, позволяющих объединить различные операции с БД в единый технологический процесс.

Кроме вышеперечисленных основных средств, СУБД может обладать средствами обеспечения целостности информации, безопасности данных (информирование и пароли), возможностями импорта и экспорта данных (обработка информации, подготовленной другими программными средствами).

Требования к современным СУБД.

· масштабируемость – отсутствие существенного снижения скорости выполнения пользовательских запросов при пропорциональном росте количества запросов и аппаратных ресурсов используемых данной СУБД;

· доступность – возможность всегда выполнить запрос;

· надежность – минимальная вероятность сбоев, наличие средств восстановления данных после сбоев, инструментов резервного копирования и дублирования данных;

· управляемость – простота администрирования, наличие средств автоматического конфигурирования (средства создания БД и их объектов, утилиты управления пользователями, средства мониторинга событий, утилиты миграции из других СУБД);

· наличие средств защиты данных от потери и несанкционированного доступа;

· поддержка доступа к данным с помощью веб-служб;

· поддержка стандартных механизмов доступа к данным, позволяющая создавать приложения для СУБД с помощью различных средств разработки.

Основные функции СУБД

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

• 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.

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

• Такие возможности в СУБД представляются либо на основе использования специального языка программирования, входящего в состав СУБД, либо с помощью графического интерфейса.

• 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.

• Защита логической целостности базы данных.

Целостность БД не гарантирует достоверности содержащейся в ней информации, но обеспечивает по крайней мере правдоподобность этой информации, отвергая заведомо невероятные, невозможные значения.

• Защита физической целостности.

При работе ЭВМ возможны сбои в работе (например, из-за отключения электропитания), повреждение машинных носителей данных.

• Управление полномочиями пользователей на доступ к базе данных.

• Синхронизация работы нескольких пользователей.

• Управление ресурсами среды хранения.

• Поддержка деятельности системного персонала.

Классификация СУБД по способу доступа к БД. Централизованные.

При использовании этой технологии база данных, СУБД и прикладная программа (приложение) располагаются на одном компьютере (мэйнфрейме или персональном компьютере). Для такого способа организации не требуется поддержки сети и все сводится к автономной работе.