Режимы работы с базами данных

Обычно с базами данных работают две категории исполнителей. Первая категория – проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласовании ее с заказчиком. Кроме таблиц, проектировщики разрабатывают и другие объекты базы данных, предназначенные для автоматизации работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкретными данными (заказчик может считать их конфиденциальными и не предоставлять посторонним лицам). Исключение составляет экспериментальное наполнение модельными данными на этапе отладки объектов базы.

Вторая категория исполнителей, работающих с БД, – пользователи. Они получают исходную БД от проектировщиков и занимаются ее наполнением и обслуживанием. В общем случае пользователи не имеют средств доступа к управлению структурой базы – только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на конкретном рабочем месте.

Соответственно, СУБД имеет два режима работы: проектировочный и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы и создания ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.

Предметная область – это область конкретной практической деятельности. В зависимости от круга рассматриваемых во взаимосвязи объектов и, соответственно, круга решаемых задач предметная область может быть узкой или очень широкой. Она может охватывать объекты и задачи производственной технологии в отдельном цехе или отделе, некоторые сферы деятельности предприятия, например экономику и финансы, а, возможно, и все предприятие.

Информационная система – это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем.

Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Программы, с помощью которых пользователи работают с базой данных, называются приложениями. В общем случае с одной базой данных могут работать множество различных приложений. Например, если база данных моделирует некоторое предприятие, то для работы с ней может быть создано приложение, которое обслуживает подсистему учета кадров, другое приложение может быть посвящено работе подсистемы расчета заработной платы сотрудников, третье приложение работает как подсистема складского учета, четвертое приложение посвящено планированию производственного процесса. При рассмотрении приложений, работающих с одной базой данных, предполагается, что они могут работать параллельно и независимо друг от друга, и именно СУБД призвана обеспечить работу множества приложений с единой базой данных таким образом, чтобы каждое из них выполнялось корректно, но учитывало все изменения в базе данных, вносимые другими приложениями.

В мире существует множество СУБД. Несмотря на то, что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий.

Основными средствами СУБД являются:

· средства задания (описания) структуры базы данных;

· средства конструирования экранных форм, предназначенных для ввода данных, просмотра и их обработки в диалоговом режиме;

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

· средства создания отчетов из базы данных для вывода на печать результатов обработки в удобном для пользователя виде;

· языковые средства – макросы, встроенный алгоритмический язык (Dbase, Visual Basic или другой), язык запросов (QBE – Query By Example, SQL) и т.п., которые используются для реализации нестандартных алгоритмов обработки данных, а также процедур обработки событий в задачах пользователя;

· средства создания приложений пользователя (генераторы приложений, средства создания меню и панелей управления приложениями), позволяющие объединить различные операции работы с БД в единый технологический процесс.

Основные функции СУБД – это определение данных (описание структуры баз данных), обработка данных и управление данными:

а) определение данных: прежде чем заносить данные в таблицы, нужно определить структуру этих таблиц. Под этим понимается не только описание наименований и типов полей, но и ряд других характеристик (например, формат, критерии проверки вводимых данных). Кроме описания структуры таблиц, обычно задаются связи между таблицами. Связи в реляционных базах данных определяются по совпадению значений полей в разных таблицах. Например, клиенты и заказы связаны отношением "один-ко-многим", т.к. одной записи в таблице, содержащей сведения о клиентах, может соответствовать несколько записей в таблице заказов этих клиентов. Если же рассмотреть отношение между преподавателями и курсами лекций, которые они читают, это будет отношение "многие-ко-многим", т.к. один преподаватель может читать несколько курсов, но и один курс может читаться несколькими преподавателями. И последний тип связей между таблицами – это отношение "один-к-одному". Такой тип отношений встречается гораздо реже. Как правило, это бывает в двух случаях: запись имеет большое количество полей, и тогда данные об одном типе объектов разносятся по двум связанным таблицам, или нужно определить дополнительные атрибуты для некоторого количества записей в таблице, тогда создается отдельная таблица для этих дополнительных атрибутов, которая связывается отношением "один-к-одному" с основной таблицей;

б) обработка данных: любая СУБД позволяет выполнять четыре простейшие операции с данными:

- добавлять в таблицу одну или несколько записей;

- удалять из таблицы одну или несколько записей;

- обновлять значения некоторых полей в одной или нескольких записях;

- находить одну или несколько записей, удовлетворяющих заданному условию.

Для выполнения этих операций используется механизм запросов. Результатом выполнения запросов является либо отобранное по определенным критериям множество записей, либо изменения в таблицах. Запросы к базе формируются на специально созданном для этого языке, который так и называется язык структурированных запросов (SQL – Structured Query Language);

в) управление данными: под управлением данными обычно понимают защиту данных от несанкционированного доступа, поддержку многопользовательского режима работы с данными и обеспечение целостности и согласованности данных.

Защита от несанкционированного доступа обычно позволяет каждому пользователю видеть и изменять только те данные, которые ему разрешено видеть или менять.

Средства, обеспечивающие многопользовательскую работу, не позволяют нескольким пользователям одновременно изменять одни и те же данные.

Средства обеспечения целостности и согласованности данных не дают выполнять такие изменения, после которых данные могут оказаться несогласованными. Например, когда две таблицы связаны отношением "один-ко-многим", нельзя внести запись в таблицу на стороне "многие" (ее обычно называют подчиненной), если в таблице на стороне "один" (главной) отсутствует соответствующая запись.

Таким образом, к основным свойствам СУБД и базы данных можно отнести:

· отсутствие дублирования данных в различных объектах модели, обеспечивающее однократный ввод данных и простоту их корректировки;

· непротиворечивость данных;

· целостность БД;

· возможность многоаспектного доступа;

· всевозможные выборки данных при аварийных ситуациях, аппаратных и программных сбоях, ошибках пользователя;

· защита данных от несанкционированного доступа средствами разграничения доступа для различных пользователей;

· возможность модификации структуры БД без повторной загрузки данных;

· обеспечение независимости программ от данных, позволяющей сохранить программы при модификации структуры БД;

· реорганизация размещения данных базы на машинном носителе для улучшения объемно-временных характеристик БД;

· наличие языка запросов высокого уровня, ориентированного на конечного пользователя, который обеспечивает вывод информации из БД по любому запросу и предоставление ее в виде соответствующих отчетных форм, удобных для пользователя.