Компьютерные системы управления базами данных

Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей БД, ис­пользуемой для решения множества задач. Подобные системы служат для поддержания БД в актуальном состоянии и обеспечи­вают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных пользователям полномочий.

К наиболее популярным СУБД для вычислительных систем класса персональных компьютеров относятся dBASE IV, Microsoft Access, FoxPro, Paradox. Для более мощных систем предназначены СУБД Oracle, Informix. В определенной степени возможности управления данными имеются и у большинства современных таб­личных процессоров.

По степени универсальности различают два класса СУБД:

— системы общего назначения;

— специализированные системы.

СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности какой- либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализу­ется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе.

Специализированные СУБД создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД об­щего назначения.

СУБД общего назначения — это сложные программные комп­лексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией БД информа­ционной системы. Используемые в настоящее время СУБД обла­дают средствами обеспечения целостности данных и надежной безопасности, что дает возможность разработчикам гарантиро­вать большую безопасность данных при меньших затратах сил на низкоуровневое программирование. Продукты, функционирую­щие в среде Windows, выгодно отличаются удобством пользова­тельского интерфейса и встроенными средствами повышения производительности.

Рассмотрим основные характеристики некоторых СУБД — ли­деров на рынке программ, предназначенных как для разработчи­ков информационных систем, так и для конечных пользователей.

 

Производительность СУБД

 

Производительность СУБД оценивается:

— временем выполнения запросов;

— скоростью поиска информации в неиндексированных полях;

— временем выполнения операций импортирования БД 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:

— СУБД, которые следят за соблюдением целостности данных, несут дополнительную нагрузку, которую не испытывают другие программы;

— производительность собственных прикладных программ силь­но зависит от правильного проектирования и построения БД.

Обеспечение целостности данных на уровне БД

 

Эта характеристика подразумевает наличие средств, позво­ляющих удостовериться, что информация в БД всегда остается корректной и полной. Должны быть установлены правила целост­ности, и они должны храниться вместе с БД и соблюдаться на гло­бальном уровне. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью спе­циальной программы).

К средствам обеспечения целостности данных на уровне СУБД относятся:

— встроенные средства для назначения первичного ключа, в том числе средства для работы с типом полей с автоматическим прира­щением, когда СУБД самостоятельно присваивает новое уникаль­ное значение;

— средства поддержания ссылочной целостности, которые обес­печивают запись информации о связях таблиц и автоматически пресекают любую операцию, приводящую к нарушению ссылоч­ной целостности.

Некоторые СУБД имеют хорошо разработанный процессор СУБД для реализации таких возможностей, как уникальность первич­ных ключей, ограничение (пресечение) операций и даже каскадное обновление и удаление информации. В таких системах проверка корректности, назначаемая полю или таблице, будет проводиться всегда после изменения данных, а не только во время ввода инфор­мации с помощью экранной формы. Это свойство можно настраи­вать для каждого поля и для записи в целом, что позволяет контро­лировать не только значения отдельных полей, но и взаимосвязи между несколькими полями данной записи.

Обеспечение безопасности

 

Некоторые СУБД предусматривают средства обеспечения безо­пасности данных. Такие средства обеспечивают выполнение сле­дующих операций:

— шифрование прикладных программ;

— шифрование данных;

— защиту паролем;

— ограничение уровня доступа (к БД, к таблице, к словарю, для пользователя).

Работа в многопользовательских средах

Обработка данных в многопользовательских средах предпола­гает выполнение программным продуктом следующих функций:

— блокировку БД, файла, записи, поля;

— идентификацию станции, установившей блокировку;

— обновление информации после модификации;

— контроль за временем и повторение обращения;

— обработку транзакций (транзакция — последовательность операций пользователя над БД, которая сохраняет ее логическую целостность);

— работу с сетевыми системами.

Импорт-экспорт

Эта характеристика отражает:

— возможность обработки СУБД информации, подготовленной другими программными средствами;

— возможность использования другими программами данных, сформированных средствами СУБД.

Возможности запросов и инструментальные средства разработки прикладных программ СУБД, ориентированные на разработчиков, обладают развиты­ми средствами для создания приложений. К элементам инстру­ментария разработки приложений можно отнести:

— мощные языки программирования;

— средства реализации меню, экранных форм ввода-вывода данных и генерации отчетов;

— средства генерации приложений (прикладных программ);

— генерацию исполнимых файлов.

Функциональные возможности доступны пользователю СУБД благодаря ее языковым средствам.

Реализация языковых средств интерфейсов может быть осу­ществлена различными способами. Для высококвалифицирован­ных пользователей (разработчиков сложных прикладных систем) языковые средства чаще всего представляются в их явной синтак­сической форме. В других случаях функции языков могут быть доступны косвенным образом, когда они реализуются в форме различного рода меню, диалоговых сценариев или заполняемых пользователем таблиц. По таким входным данным интерфейсные средства формируют адекватные синтаксические конструкции языка интерфейса и передают их на исполнение или включают в генерируемый программный код приложения. Интерфейсы с не­явным использованием языка широко используются в СУБД для персональных ЭВМ. Примером такого языка является язык QBE (Query-By-Example).

Языковые средства используются для выполнения двух основ­ных функций:

— описания представления БД;

— выполнения операций манипулирования данными.

Первая из этих функций обеспечивается языком описания (оп­ределения) данных (ЯОД). Описание БД средствами ЯОД называ­ется схемой базы данных. Оно включает описание структуры БД и налагаемых на нее ограничений целостности в рамках тех пра­вил, которые регламентированы моделью данных используемой СУБД. ЯОД некоторых СУБД обеспечивают также возможности задания ограничений доступа к данным или полномочий пользо­вателей.

ЯОД не всегда синтаксически оформляется в виде самостоя­тельного языка. Он может быть составной частью единого языка данных, сочетающего возможности определения данных и мани­пулирования данными.

Язык манипулирования данными (ЯМД) позволяет запраши­вать предусмотренные в системе операции над данными из БД.

Имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяю­щих возможности описания данных и манипулирования данными в единых синтаксических рамках. Популярным языком такого ро­да является реляционный язык SQL (Structured Query Language).