Критерії вибору СУБД при створенні ІС

Організація типової СУБД і склад її компонентів відповідає набору функцій. Логічно в сучасній СУБД можна виділити внутрішню частину – ядро СУБД (Data Base Engine), компілятор мови БД, підсистему підтримки часу виконання, набір утиліт.

Ядро СУБД відповідає за управління даними в зовнішній пам’яті, управління буферами оперативної пам’яті, управління транзакціями і журналізацію. Відповідно можна виділити і такі компоненти ядра (принаймні, логічно, хоча в багатьох СУБД вони існують явно), як менеджер даних, менеджер буферів, менеджер транзакцій, менеджер журналу. Усі функції взаємозалежні, тому компоненти мають взаємодіяти за продуманими і спланованими протоколами. Ядро СУБД має власний інтерфейс, який не доступний користувачу прямо. При використанні архітектури "клієнт-сервер" ядро є основним складовим елементом серверної час тини системи.

Основна функція компілятора мови БД – компіляція операторів мови БД у деяку виконувану програму. Основною проблемою реляційних СУБД є наявність непроцедурної мови, тобто в операторі такої мови специфікується деяка дія над БД, але ця специфікація не процедура, вона лише описує в певній формі умови здійснення бажаної дії. Тому компілятор повинен спочатку вирішити, яким чином виконати оператор мови, перш ніж зробити програму. Результатом компіляції є здійсненна програма, що подається в деяких системах у машинних кодах, але частіше у виконуваному внутрішньому машинно-незалежному коді. В останньому випадку реальне виконання оператора провадиться з залученням підсистеми підтримки часу виконання, яка є, по суті, інтерпретатором цього внутрішнього коду. В окремі утиліти звичайно виділяють такі процедури, які занадто важко виконувати з використанням мови БД, наприклад, завантаження БД, збір статистики, глобальна перевірка цілісності. Утиліти програмуються з використанням ядра СУБД, а іноді з проникненням усередину ядра. Кожна конкретна СУБД має свої особливості, які необхідно враховувати. Однак, знаючи функціональні можливості будь-якої СУБД, можна уявити узагальнену технологію роботи користувача в цьому середовищі.

Введення і редагування даних. Заповнення таблиць даними можливе як безпосереднім введенням даних, так і в результаті виконання програм і запитів. Практично всі СУБД дозволяють вводити і коректувати дані в таблицях двома способами: 1) за допомогою наданої за замовчуванням стандартної форми у вигляді таблиці; 2) за допомогою екранних форм, спеціально створених для цього користувачем.

Завантаження даних. Як уже було сказано, основне призначення БД – робота з досить стабільними в часі даними, і дані в таких системах дуже рідко вводяться в інтерактивному режимі. Слід зазначити, що дані можуть зберігатися як на постійній основі, так і завантажуватися динамічно – у той момент, коли до них звернеться користувач. Таким чином, є можливість постійно зберігати в БД тільки ту інформацію, яка найчастіше запитується користувачами. Для всіх інших даних зберігаються тільки описи їх структури і програми вивантаження з центральної (звичайно реляційної) БД. І хоча при первинному звертанні до таких віртуальних даних час відгуку може виявитися досить тривалим, таке рішення забезпечує високу гнучкість і потребує більш дешевих апаратних засобів. А якщо згодом виявляється, що інтенсивність звертання до даних, що мають статус тимчасових, висока, їх статус може бути легко змінений.

Обробка даних, які знаходяться в таблицях. Обробляти інформацію, що міститься в таблицях бази даних, можна шляхом використання запитів або в процесі виконання спеціально розробленої програми. Кінцевий користувач одержує при роботі із СУБД такі зручні засоби обробки інформації, як запити. Запит являє собою інструкцію на добір записів.

Більшість СУБД дозволяють використовувати запити таких типів:

– запит-вибірка – призначений для добору даних, що зберігаються в таблицях, і не змінює ці дані;

– запит-зміна – призначений для зміни або переміщення даних; до цього типу запитів належать запит на додавання записів, запит на видалення записів, запит на створення таблиці, запит на відновлення;

– запит із параметром, що дозволяє визначити одну або кілька умов добору під час виконання запиту.

Управління даними в зовнішній пам’яті. Функція управління даними в зовнішній пам’яті містить у собі забезпечення необхідних структур зовнішньої пам’яті – як для збереження безпосередніх даних, так і для службових цілей, наприклад, для прискорення доступу до даних (звичайно використовуються індекси). Існує безліч способів організації зовнішньої пам’яті баз даних. Як і всі рішення, прийняті при створенні баз даних, конкретні методи організації зовнішньої пам’яті необхідно вибирати разом із прийняттям інших рішень.

Управління буферами оперативної пам’яті. СУБД звичайно працюють із базами даних значних розмірів; принаймні цей розмір перевищує доступний обсяг оперативної пам’яті. Зрозуміло, що коли при звертанні до будь-якого елемента даних буде провадитися обмін із зовнішньою пам’яттю, то вся система працюватиме зі швидкістю зовнішньої пам’яті. Єдиним способом реального збільшення швидкості є буферизація даних в оперативній пам’яті. І навіть якщо операційна система робить загальносистемну буферизацію, цього недостатньо для цілей СУБД, що має у своєму розпорядженні набагато більшу інформацію про корисність буферизації тієї чи іншої частини бази даних. У розвинених СУБД підтримується свій набір буферів оперативної пам’яті з власною дисципліною заміни буферів. При керуванні буферами необхідно розробляти і застосовувати погоджені алгоритми буферизації, журналізації і синхронізації.

Імпорт-експорт даних. Ця функція відображає можливість обробки СУБД інформації, підготовленої іншими програмними засобами, а також можливість використання іншими програмами даних, сформованих засобами розглянутої СУБД.

Управління транзакціями. Транзакція необхідна для підтримки логічної цілісності БД (наприклад, об’єднання елементарних операцій над файлами). Підтримка механізму транзакцій – необхідна умова навіть однокористувальницьких СУБД. Проте поняття транзакції набагато важливіше в багатокористувальницьких СУБД. Транзакція – послідовність операцій користувача над базою даних, що зберігає її логічну цілісність.

Або транзакція успішно виконується, і СУБД фіксує зміни БД, зроблені нею, у зовнішній пам’яті, або жодна з цих змін ніяк не позначається на стані БД. Та властивість, що кожна транзакція починається при цілісному стані БД і залишає цей стан цілісним після свого завершення, робить дуже зручним використання транзакції як одиниці активності користувача стосовно БД. При відповідному механізмі управління транзакціями користувач може відчути себе єдиним користувачем СУБД.

Журналізація і відновлення БД після збоїв. Одна з основних вимог до СУБД – надійне збереження даних у зовнішній пам’яті. Під надійністю збереження розуміють спроможність СУБД відновити останній погоджений стан БД після апаратного або програмного збою. Підтримка надійного збереження даних у базі потребує надмірності обсягу пам’яті для збереження даних, причому та їх частина, що використовується для відновлення, має зберігатися особливо надійно. Найбільш поширений метод підтримки такої надмірності – це ведення журналу змін бази даних. В усіх випадках дотримуються "упереджу вального" запису до журналу (так званий протокол Write Ahead Log). Стратегія полягає в тому, що запис про зміну будь-якого об’єкта БД повинен потрапити до зовнішньої пам’яті журналу раніше, ніж він потрапить у зовнішню пам’ять основної частини БД. Відомо, що коли в СУБД коректно дотримується протокол WAL, то за допомогою журналу можна вирішити всі проблеми відновлення БД після будь-якого збою.

Підтримка мов БД. Для роботи з БД використовуються спеціальні мови, які називаються мовами баз даних. У ранніх СУБД дотримувалися дещо спеціалізованих за своїми функціями мов. У сучасних СУБД звичайно підтримується єдина інтегрована мова, що містить усі необхідні засоби для роботи з БД, починаючи від її створення.

Забезпечення цілісності даних на рівні бази даних. Ця функція передбачає наявність засобів, які дозволяють упевнитися, що інформація в базі даних завжди залишається коректною і повною. Мають бути встановлені правила цілісності, і вони повинні зберігатися разом з базою даних і витримуватися на глобальному рівні. Цілісність даних має забезпечуватися незалежно від того, яким чином дані заносяться в пам’ять (в інтерактивному режимі, за допомогою імпорту або за допомогою спеціальної програми).

Деякі СУБД мають добре розроблений процесор СУБД для реалізації таких можливостей, як унікальність первинних ключів, обмеження (припинення) операцій і навіть каскадне відновлення і видалення інформації. У таких системах перевірка коректності, призначувана полю чи таблиці, буде проводитися завжди після зміни даних, а не тільки під час введення інформації за допомогою екранної форми. Цю властивість можна налаштовувати для кожного поля і для запису в цілому, що дозволяє контролювати не тільки значення окремих полів, але й взаємозв’язки між декількома полями даного запису.

Система одержання довідкової інформації. Системи управління базами даних мають у своєму складі електронні довідники, що надають користувачу інструкції про можливості виконання основних операцій, інформацію з конкретних команд меню й інші довідкові дані. Особливістю одержання довідкової інформації за допомогою електронного довідника є те, що вона видає інформацію залежно від ситуації, у якій опинився користувач.

Виведення інформації з бази даних. Практично будь-яка СУБД дозволяє вивести на екран і принтер інформацію, що міститься в базі даних, з режимів таблиці або форми. Кожний користувач, який працює із СУБД, має можливість використання спеціальних засобів побудови звітів для виведення даних. Використовуючи спеціальні засоби створення звітів, користувач одержує такі додаткові можливості виведення даних:

– включати у звіт вибіркову інформацію з таблиць бази даних;

– додавати інформацію, що не міститься в базі даних;

– за необхідності виводити підсумкові дані на основі інформації бази даних;

– розташовувати виведену у звіті інформацію в будь-якому, зручному для користувача, вигляді (вертикальне або горизонтальне розташування полів);

– включати у звіт інформацію з різних зв’язаних таблиць бази даних.

Продуктивність СУБД є важливою характеристикою повноцінного функціонування БД. На продуктивність СУБД впливають дві особливості: СУБД, що стежать за дотриманням цілісності даних, несуть додаткове навантаження, якого не зазнають інші програми; продуктивність власних прикладних програм значно залежить від правильного проектування і побудови бази даних.

Продуктивність СУБД оцінюється:

– часом виконання запитів;

– швидкістю пошуку інформації в неіндексованих полях;

– часом виконання операцій імпортування бази даних з інших форматів;

– швидкістю створення індексів і виконання таких масових операцій, як відновлення, вставка, видалення даних;

– максимальною кількістю паралельних звернень до даних у режимі з багатьма користувачами;

– часом генерації звіту.

Найшвидші програмні вироби зовсім не мають найбільш розвинутих функціональних можливостей на рівні процесора СУБД.

Склад і призначення мовних засобів системи управління базами даних. Функціональні можливості моделей даних стають доступними користувачам СУБД завдяки мовним засобам системи. Реалізація мовних засобів інтерфейсів може бути здійснена різними способами:

– для висококваліфікованих користувачів мовні засоби надаються в їх явній синтаксичній формі;

– в інших випадках функції мов можуть бути доступні непрямим чином, коли вони реалізуються у формі різного роду меню, діалогових сценаріїв або заповнюваних користувачем таблиць. За такими вхідними даними інтерфейсні засоби формують адекватні синтаксичні конструкції мови інтерфейсу і передають їх на виконання або включають у створюваний код мови додатка.

Мовні засоби використовуються для виконання двох основних функцій:

– опису подання бази даних на керованих рівнях архітектури системи;

– ініціювання виконання операцій маніпулювання даними.

Мова опису даних (МОД). її часто називають мовою визначення даних. Опис даних засобами МОД називають схемою бази даних. Вона містить опис логічної структури даних і обмежень цілісності, що накладаються на неї, у рамках тих правил, які регламентовані моделлю даних тієї СУБД, яка використовується. Крім зазначених функцій, МОД деяких СУБД забезпечує обмеження доступу до даних або повноважень користувачів. Крім того, багато систем не мають своїх самостійних мов для специфікації багаторівневих відображень даних. У таких випадках визначення способів відображення також описується засобами МОД одного із суміжних архітектурних рівнів. Вони при цьому включаються в схему бази даних. МОД не завжди синтаксично оформлюється у вигляді самостійної мови. Вона може бути складовою частиною мови даних, що поєднує можливості визначення даних і маніпулювання ними.

Мова маніпулювання даними (ММД) дозволяє запитувати передбачені в системі операції над даними з бази даних, тобто містить набір операторів маніпулювання даними, що дозволяє заносити дані, видаляти, модифікувати або вибирати їх. Аналогічно до МОД ММД не обов’язково виступає як синтаксично самостійна мова СУБД.

Мова запитів SQL (Structured Query Language) реалізована у цілій низці популярних СУБД або як базова, або як альтернативна. У силу свого широкого використання SQL є міжнародним стандартом мови запитів. Мова SQL надає розвинені можливості як кінцевим користувачам, так і фахівцям в галузі обробки даних. Сумісність з SQL-системами відіграє велику роль, коли передбачається проведення роботи з корпоративними даними. СУБД, добре підготовлені до роботи як засоби первинної обробки інформації для SQL-систем, можуть відкрити двері в системи з архітектурою "клієнт-сервер".

Дата добавления: 2014-01-04