Призначення та функції систем управління базами даних

 

Діяльність з пошуку прийнятних засобів для автоматизованої обробки інформації сприяла створенню на початку 60-х років ХХ ст. спеціальних програмних комплексів, "Систем управління базами даних" (СУБД), які повинні надавати користувачеві способи введення, збереження даних, а також опису структури даних.

СУБД повинна також надавати механізми пошуку даних за запитами користувачів, забезпечувати захист даних від некоректного оновлення та несанкціонованого доступу, підтримувати бази даних в актуальному стані.

Інформація в реляційних базах даних зберігається у табличній формі. Це може бути одна або декілька таблиць. Під час роботи з даними декількох таблиць встановлюються зв ’я зки між таблицями.

Сучасні СУБД забезпечують:

· набір засобів для підтримки таблиць і співвідношень між зв ’ язаними таблицями;

· введення, модифікацію інформації, пошук і подання інформації у текстовому або графічному вигляді;

· засоби програмування, за допомогою яких ви можете створювати власні додатки.

Отже, для створення бази даних і роботи з нею, крім комп’ютера, потрібно мати відповідний програмний продукт - СУБД.

До функцій СУБД прийнято відносити такі:

Безпосереднє управління даними у зовнішній пам'яті

Ця функція включає забезпечення необхідних структур зовнішньої пам'яті як для зберігання даних, що безпосередньо входять у БД, так і для службових цілей, наприклад, для прискорення доступу до даних в деяких випадках (звичайно для цього використовуються індекси). У деяких реалізаціях СУБД активно використовуються можливості існуючих файлових систем, в інших робота проводиться аж до рівня пристроїв зовнішньої пам'яті. Але користувачі у будь-якому випадку не зобов'язані знати, чи використовує СУБД файлову систему і якщо використовує, то як організовані файли. Зокрема, СУБД підтримує власну систему іменування об'єктів БД.

Управління буферами оперативної пам'яті

СУБД, як правило, працюють з БД значного розміру; принаймні цей розмір звичайно істотно більший за доступну ємність оперативної пам'яті. Зрозуміло, що якщо при зверненні до будь-якого елемента даних проводитиметься обмін із зовнішньою пам'яттю, то вся система працюватиме із швидкістю пристрою зовнішньої пам'яті. Практично єдиним способом реального збільшення цієї швидкості є буферизація даних в оперативній пам'яті.

Управління транзакціями

Транзакція - це послідовність операцій над БД, що розглядаються СУБД як єдине ціле. Або транзакція успішно виконується, і СУБД фіксує зміни БД, проведені цією транзакцією, в зовнішній пам'яті, або жодна з цих змін ніяк не відображається на стані БД. Поняття транзакції необхідне для підтримки логічної цілісності БД.

Журналізація

Однією з основних вимог до СУБД є надійність зберігання даних у зовнішній пам'яті. Під надійністю зберігання розуміють те, що СУБД повинна бути у змозі відновити останній узгоджений стан БД після будь-якого апаратного або програмного збою. Звичайно розглядаються два можливі види апаратних збоїв: так звані м'які збої, які можна трактувати як раптовий зупин роботи комп'ютера (наприклад, аварійне виключення живлення), і жорсткі збої, що характеризуються втратою інформації на носіях зовнішньої пам'яті.

У будь-якому випадку для відновлення БД потрібно мати у своєму розпорядженні деяку додаткову інформацію. Іншими словами, підтримка надійності зберігання даних у БД вимагає надмірності зберігання даних, причому та частина даних, яка використовується для відновлення, повинна зберігатися особливо надійно. Найбільш поширеним методом підтримки такої надмірної інформації є ведення журналу змін БД.

Журнал - це особлива частина БД, недоступна користувачам СУБД і підтримувана з особливою ретельністю (іноді підтримуються дві копії журналу, що розміщуються на різних фізичних дисках), до якої надходять записи про всі зміни основної частини БД. У різних СУБД зміни БД журналізуються на різних рівнях: іноді запис у журналі відповідає деякій логічній операції зміни БД (наприклад, операції видалення рядка з таблиці реляційної БД), іноді - мінімальної внутрішньої операції модифікації сторінки зовнішньої пам'яті; у деяких системах одночасно використовуються обидва підходи.

У всіх випадках дотримуються стратегії "попереднього" запису в журнал (так званого протоколу Write Ahead Log - WAL). Ця стратегія полягає у тому, що запис про зміну будь-якого об'єкта БД повинен потрапити у зовнішню пам'ять журналу раніше, ніж змінений об'єкт потрапить у зовнішню пам'ять основної частини БД. Відомо, що якщо в СУБД коректно дотримується протокол WAL, то за допомогою журналу можна вирішити усі проблеми відновлення БД після будь-якого збою.

Найпростіша ситуація відновлення - індивідуальний відкат транзакції. Строго кажучи, для цього не потрібен загальносистемний журнал змін БД.

Для відновлення БД після жорсткого збою використовують журнал і архівну копію БД.

Архівна копія - це повна копія БД до моменту початку заповнення журналу.

Підтримка мов БД

Для роботи з базами даних використовуються спеціальні мови, у цілому звані мовами баз даних.

У сучасних СУБД, як правило, підтримується єдина інтегрована мова, що містить усі необхідні засоби для роботи з БД, починаючи від її створення, і забезпечує базовий призначений для користувача інтерфейс з базами даних. Стандартною мовою найбільш поширених у даний час реляційних СУБД є мова SQL (Structured Query Language).

5.4 Створення зв’язків між таблицями. Індекси та ключі

 

Кожна таблиця повинна містити одне або декілька полів, за допомогою яких можна однозначно визначити кожен запис у таблиці. Такі поля називаються первинним ключем. Ключі у реляційних СУБД використовують для зв’язування таблиць.

У MS ACCESS можна визначити первинні ключі трьох типів:

Простий ключ. Як простий ключ можна призначити поле, яке не містить порожніх значень і значень, які повторюються.

Складовий ключ. Використовується у тих випадках, коли неможливо однозначно визначити кожен запис таблиці лише за допомогою одного поля. Складовий ключ складається з двох або більшої кількості полів.

Ключові поля лічильника. Якщо складно визначити ключове поле таблиці, то можна за первинний ключ вибрати поле Лічильник. Це поле, в яке при заповненні таблиці даними, автоматично вноситься порядковий номер запису, що гарантує унікальність його значень.

Впорядкування записів таблиці за значенням ключа називають індексацією, а отриманий образ таблиці – індексом. Взагалі фізично таблиці та індекси можуть зберігатися у різних файлах. У MS Access всі об¢єкти бази даних (у тому числі й індекси) зберігаються в одному файлі.

Створення зв’язків між таблицями

Після створення таблиць необхідно встановити зв’язок між ними, використовуючи який, можна об’єднувати дані з різних таблиць. При встановленні зв'язку між таблицями насамперед визначають, яка з двох таблиць буде базовою, а яка – зв'язаною. У базовій таблиці поле, за яким встановлюється зв'язок, повинно бути ключовим або індексованим без повторів. Зв’язок між таблицями встановлює відношення між значеннями, що збігаються, у ключових полях, як правило, між полями, які мають однакові імена в обох таблицях. Здебільшого з ключовим полем однієї таблиці, яке є унікальним ідентифікатором кожного запису, зв’язується зовнішній ключ іншої таблиці. Поля, які зв’язуються, повинні мати однаковий тип даних, за винятком випадку, коли поле первинного ключа є полем типу Лічильник. Поле Лічильник  зв’язується з числовим полем, якщо значення властивості Р о зм і р обох полів збігаються. Наприклад, допускається зв’язування поля Лічильник з числовим полем, якщо властивість Р о зм і р обох полів має значення довге ціле.

Таблиці зв’язуються так, що інформація з однієї таблиці доступна для іншої таблиці. У системах, спроектованих в ACCESS, як правило, є декілька зв’язаних таблиць.

Існує декілька типів зв’язку:

1 Один до одного – кожному запису першої таблиці відповідає тільки один запис другої таблиці і навпаки. Відношення цього типу використовуються нечасто, оскільки більшу частину даних, які зв’язані таким способом, можна розмістити у одній таблиці. Можливе використання у тому разі, коли таблиця має велику кількість полів і виникла необхідність її розділити. (Наприклад, перша таблиця має поля – код співробітника, прізвище, адреса, телефон, фото; друга таблиця має поля – код співробітника, ідентифікаційний код).

2 Один до багатьох – кожному запису першої таблиці відповідає декілька записів другої таблиці. Але запису у другій таблиці відповідає лише один запис першої таблиці. (Один постачальник доставляє декілька товарів, але даний товар надійшов від конкретного постачальника).

3 Багато до багатьох – кожному запису першої таблиці відповідає декілька записів другої таблиці і кожному запису другої таблиці відповідає декілька записів першої таблиці.

Для створення зв’язків між таблицями існує спеціальне діалогове вікно, яке називається СХЕМА ДАННЫХ. Вікно відкривають клацнувши на однойменній кнопці панелі інструментів або командою СЕРВИС/ СХЕМА ДАННЫХ.

Основні об’єкти бази даних

До об’єктів баз и даних належать:

1 Таблиці – це набір даних з однієї визначеної теми. Наприклад, дані про студентів, їх прізвища, адреси, телефони. Рядки двовимірних таблиць називають записами, стовпчики – полями. У термінах реляційних СУБД подібні таблиці називаються відношеннями, їх записи – кортежі відношень, поля – атрибути відношень. Записи відрізняються своїм номером, а поля – своїм ім¢ям. Основні умови щодо змісту таблиць такі:

а) однакові записи забороняються;

б) всі записи повинні мати однакову кількість полів;

в) значення полів атомарні, тобто таблиця не може мати своїми компонентами інші таблиці.

2 Форми – використовуються для введення нових даних і перегляду існуючих у вказаному форматі. Можна використовувати кнопкову форму для відкриття інших форм або звітів. Форми – основний засіб побудови інтерфейсу користувача, що забезпечує найбільш зручний спосіб перегляду та редагування даних, а також контроль за ходом виконання прикладної програми. Таким чином, форми будуються для:

а) в иведення та редагування даних. Це найбільш поширений спосіб використання форм. Вони забезпечують виведення на екран монітора даних у необхідному вигляді. Використання таких форм значно спрощує редагування даних, їх введення та видалення з бази даних. При цьому деякі дані можна зробити доступними лише для перегляду, а деякі – зовсім не демонструвати. Крім цього, є можливість у таких формах забезпечити процес обчислення полів в залежності від параметрів, які задає користувач;

б) к ерування ходом виконання прикладної програми. Сучасні прикладні програми, як правило, мають оболонку для надання користувачеві можливості виконувати ті чи інші дії у певній послідовності. Таку оболонку можна побудувати за допомогою форм, а саме: кнопкових форм. Такі форми містять кнопки, що викликають при їх виборі дію певного макроса або процедури VBA. Ці кнопки називаються командними. Командні кнопки можуть використовуватись і для виклику іншої форми, а також багатьох інших дій, що пов¢язані з ходом виконання прикладної програми, а саме: виконувати запити, команди меню, фільтрувати дані, друкувати звіти тощо;

в) в ведення даних. Можна побудувати форми, які призначені лише для введення в базу даних нових значень, які автоматизують виконання програми за певним алгоритмом;

г) виведення повідомлень. Такі форми забезпечують інформацією події, що пов¢язані з виконанням прикладної програми, наприклад, повідомлення про різноманітні помилки;

д) д рук інформації. Як правило, для друку призначені звіти, але надрукувати інформацію можна і за допомогою форм. Очевидно для введення та виведення даних діють різні параметри, тому у таких формах інструментально підтримується їх подвійна роль.

3 Запити – вимоги на відбір даних, що зберігаються у таблицях, або вимога на виконання певних дій з даними. За допомогою запитів дані упорядковують, фільтрують, об’єднують, аналізують.

4 Звіти – об'єкти бази даних Microsoft Access, призначені для відображення даних, організованих і відформатованих відповідно до вимог користувача. За допомогою звітів складаються комерційні відомості, списки телефонів або списки розсилання. Звіти використовуються для відображення інформації у друкованому вигляді.

5 Макроси – містять одну або декілька макрокоманд, які використовуються для автоматичного виконання деяких операцій.

6 Модулі – містять програми на VISUAL BASIC. Дозволяють розширити можливості системи, якщо написати для цього необхідні програми.