Порівняння баз даних із файловими системами

Розглянемо детально переваги, які надають користувачам бази даних і яких не мають файлові системи.

Локалізація певної групи даних програми загалом полегшує доступ до інших груп даних цього ж застосування. Внаслідок орієнтації БД на велику кількість сеансів використання виникає необхідність у підтримці різноманітних зв'язків між даними. Розглянемо приклад, який ілюструє вказану властивість у порівнян­ні з простою файловою системою.

Припустимо, що є мішок з різнокольоровими кульками. Завдання полягає в тому, аби знайти кульку певного кольору, витягаючи їх по одній із мішка. Як­що операції витягування кульок з мішка є повністю незалежними, то цей приклад є аналогом технології роботи в межах простої файлової системи з послідовним доступом.

Припустимо, що потрібно знайти зелену кульку. Експериментатор наосліп ви­бирає й витягує з мішка по одній кульці, доки не побачить шуканий колір. При цьому попередня кулька ніяк не впливає на вибір наступної. Можливий інший спосіб пошуку. Експериментатор витягує з мішка червону кульку, до якої при­в'язані кілька мотузок різних кольорів, зокрема й зелена. Тоді наступну кульку він витягає за зелену мотузку, і це буде шуканий об'єкт. Якщо ж червона кулька не матиме зеленої мотузки, то експериментатор може потягти за жовту мотузку і, витягши жовту кульку, вже від неї шукати зелену.

Для такої роботи необхідно, щоб експериментатор знав структуру зв'язків між кульками. Якщо припустити, що кульки зв'язані між собою різнокольоровими мотузками, то у такому випадку пошук можна було б прискорити, використавши на черговому кроці мотузку потрібного кольору. В наведеному вище прикладі продемонстровано технологію роботи зі взаємопов'язаними даними, характерну для БД.

Мінімальна надлишковість

Вимога мінімізації надлишковості полягає в тому, що в базі має зберігатися мі­німальна кількість копій одних і тих самих даних. Це необхідно у зв'язку з орієн­тацією БД на кілька застосувань. Надлишкові копії використовуються для під­тримки зв'язків між даними.

Розглянемо такий приклад. У відділі кадрів певного підприємства зберігаються дані про співробітників. Користувачами цієї інформації є адміністрація, профспіл­кова організація та бухгалтерія підприємства. Адміністрацію цікавлять дані про кваліфікацію, професійний рівень і досвід роботи, профспілки використовують дані соціально-побутового характеру, а бухгалтерія обробляє дані, потрібні для на­рахування заробітної плати, обчислення величини податку тощо. Хоча така інфор­мація й різнорідна, та все ж має багато спільного — всім користувачам потрібно знати службовий номер, прізвище, ім'я, по батькові співробітника, його рік наро­дження та дані про умови праці. Крім загальної інформації, бухгалтерії та профспілкам також необхідні відомості про сімейний стан і склад сім'ї. Якщо для збе­рігання даних застосувати технологію файлової системи, можливі два протилежні варіанти:

а) незалежні один від одного файли, відсортовані згідно з потребами того чи іншого користувача, передбачають значну надлишковість даних;

б) всі дані розташовані в одному файлі, відсортованому так, як потрібно одному з користувачів (скажімо, адміністрації), надлишковість при цьому практично відсутня, але зручно працювати тільки певному користувачеві, інші ж опиняться у становищі «попелюшки без надії на черевичок».

Концепція БД полягає в створенні компромісу між вищеописаними варіанта­ми - тобто надлишковість є, але вона мінімальна.

Зайва надлишковість має певні недоліки. По-перше, зберігання кількох копій призводить до додаткових витрат пам'яті. По-друге, доводиться виконувати чис­ленні операції оновлення для надлишкових копій. Крім того, оскільки різні копії даних можуть відповідати різним стадіям оновлення, то інформація, що зберіга­ється в системі, на певний час може стати суперечливою.

Розглянемо приклад, який ілюструє подібну ситуацію. Співробітниця вийшла заміж і змінила прізвище, про що повідомила відділ кадрів. Кадровик зафіксував ці зміни у своєму файлі й запустив на виконання програму оновлення для фай­лової системи профспілкового комітету. Якщо в цей час трапиться збій системи, то в двох різних файлах одна й та сама людина значитиметься під різними прізви­щами, до того ж матиме неоднаковий сімейний стан.

Незалежність даних від програм

Незалежність даних від програм означає можливість зміни структури даних без зміни програм, що її використовують. Під це поняття підпадає й рівень самоінтерпретованості даних. Для файлової системи він найнижчий, оскільки дані фай­лів інтерпретуються виключно через прикладні програми, що їх використовують. БД, окрім самих даних, зберігає також їхні описи, а бази знань (найвищий рівень самоінтерпретованості) містять дані, описи даних та процедури їхньої обробки.

За цією аналогією діє й користувач — що вище ступінь незалежності даних, то менше треба задавати (й знати) «процедурної» інформації щодо доступу до них. Зауважимо, що сучасні файлові системи мають певний (хоча й досить низький) рівень незалежності: для доступу до файла достатньо вказати його ім'я, інформа­ція про доріжки та сектори не потрібна.

Під цілісністю бази даних розуміють несуперечність (відповідність певним умо­вам) даних, що в ній зберігаються. Наприклад, для кадрових даних рік народження співробітника не може бути більшим за рік призначення на посаду або поточний рік. Для уникнення суперечливих ситуацій при модифікації бази даних співвід­ношення між даними контролюються спеціальними засобами підтримки цілісно­сті БД. Умови, що накладаються на дані та яких дотримуються за будь-котрих оновлень, розробляються спеціальною службою — адміністраторами баз даних (АБД), а СКБД надають необхідні інструментальні засоби.

Оскільки БД орієнтована на широке коло застосувань, то зрозумілим є існу­вання засобів захисту від неавторизованого доступу (навмисного чи ненавмисно­го) користувачів до даних. Серед них - система паролів та ідентифікацій кори­стувачів, а також розподіл даних і користувачів на групи з різними правами.

Крім наведених, БД мають ще низку переваг порівняно з файловими системами.

♦ Інтегроване зберігання даних. Сукупність даних розглядається як єдине ціле, незалежно від характеру використання та способів зберігання. Тобто база даних є інформаційною моделлю всієї предметної області.

♦ Централізоване керування. Передбачає адміністрування бази даних, що дає можливість забезпечити ефективне зберігання даних, усунення їхньої супе­речності, підтримку єдиної політики у використанні даних та необхідного рів­ня їхньої безпеки, збалансовування суперечливих вимог різних користувачів.

♦ Ефективне керування доступом до даних. СКБД надає ефективні механізми керування доступом до даних, незважаючи на складність структур, у яких во­ни зберігаються.

♦ Скорочення часу розробки програмних систем. За наявності засобів створення і обробки даних, які надаються СКБД, усі зусилля розробників програмних систем концентруються на розв'язанні прикладних задач.

♦ Спільне використання даних. Передбачає одночасний доступ до інформації багатьох користувачів та ефективний розподіл ресурсів.

♦ Відновлення бази даних. Жодна непередбачена ситуація — навіть перебій про­грамного чи апаратного забезпечення — не може вивести з ладу базу даних.

♦ Дотримання стандартів. Формати зберігання даних, технологія їхньої оброб­ки, вхідні й вихідні форми можуть бути розроблені з урахуванням єдиних стандартів підприємства або інших нормативних документів.