Основные понятия и определения. Термин «база данных» (database) был введен в обиход в области вычислительной техники примерно в 1962 году

Базы данных

Термин «база данных» (database) был введен в обиход в области вычислительной техники примерно в 1962 году. Этот термин страдает от обилия различных интерпретаций, например,

· «База данных - это самодокументированное собрание интегрирорванных данных».

· «База данных - это централизованное хранилище данных, обеспечивающее хранение, доступ, первичную обработку и поиск информации».

· «База данных – это совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ».

Система управления базами данных (СУБД) - приложение, обеспечивающее создание, хранение, обновление и поиск информации в базах данных. СУБД осуществляют взаимодействие между базой данных и пользователями системы, а также между базой данных и прикладными программами, реализующими определенные функции обработки данных.

«Базой данных» часто упрощённо или ошибочно называют СУБД. Нужно различать набор данных (собственно базу данных) и программное обеспечение, предназначенное для организации и ведения баз данных (СУБД).

Система баз данных (или банк данных в отечественной терминологии) - совокупность одной или нескольких баз данных и комплекса информационных, программных и технических средств, обеспечивающих накопление, обновление, корректировку и многоаспектное использование данных в интересах пользователей.

Термин «база данных» может быть понят только в контексте СУБД путем перечисления основных правил (или требований), которым должны подчиняться базы данных, чтобы называться базами данных. Выполнение этих требований возлагается на СУБД.

Самодокументированность. База данных должна иметь словарь данных – специальное отведенное место в базе данных, которое используется для хранения информации о самой базе данных. Словарь данных может содержать информацию: об архитектуре базы данных, о хранимых процедурах, о пользовательских привилегиях, и др.

Независимость данных от программ. Структура данных должна быть независима от программ, использующих эти данные, чтобы данные можно было добавлять или перестраивать без изменения программ.

Целостность данных. В общем случае целостность данных означает корректность данных и их непротиворечивость. Для обеспечения целостности накладывают ограничения целостности. В частности, эти ограничения могут иметь вид логических выражений, значения которых всегда должны быть «истина». Если значение хотя бы одного логического выражения ограничения целостности данных принимает значение «ложь», то имеет место быть нарушение целостности данных. Ограничения такого вида иногда называют бизнес-правилами. Примеры ограничений: вес детали должен быть положительным; цвет детали должен быть «Красный», «Синий» или «Зеленый»; возраст родителей не может быть меньше возраста их биологического ребенка.

Целостность транзакций. В повседневной практике транзакцией называют банковскую операцию, состоящую в переводе денежных средств с одного счета на другой. В базах данных

под транзакцией понимается неделимая с точки зрения воздействия на базу данных последовательность операторов манипулирования данными (чтения, удаления, вставки, модификации), приводящая к одному из двух возможных результатов: либо последовательность выполняется, если все операторы правильные, либо вся транзакция откатывается, если хотя бы один оператор не может быть успешно выполнен. Обработка транзакций гарантирует целостность информации в базе данных. Таким образом, транзакция переводит базу данных из одного целостного состояния в другое. Поддержание механизма транзакций – показатель уровня развитости СУБД. Корректное поддержание транзакций одновременно является основой обеспечения целостности базы данных. Термин транзакционность означает, что СУБД сама обеспечивает проверку выполнения всей последовательности взаимосвязанных операций и восстанавливает исходное состояние в случае ошибки на одной из промежуточных стадий.

Изолированность. Основу изолированности в многопользовательских системах, где с одной базой данных параллельно могут работать несколько пользователей или прикладных программ, также составляют транзакции. Одна из основных задач СУБД – обеспечение изолированности, т.е. создание такого режима функционирования, при котором каждому пользователю казалось бы, что база данных доступна только ему. Такую задачу СУБД принято называть параллелизмом транзакций.

Поддержание журнала аудита или журналирование. Все операции, выполняемые в СУБД, должны регистрироваться (или записываться) на физическом и логическом уровне в терминах событий, происходящих в базе данных. Для каждого изменения в структурах хранилища заводится отдельная запись, описывающая изменяемую структуру и собственно изменение. Это выполняется способом, позволяющим повторить изменение или, при необходимости, отменить изменение и вернуть все в исходное состояние. Записи хранятся в специальном файле, который называется журналом транзакций.

Восстановление. Восстановление представляет собой процесс воспроизведения в базе данных изменений, описанных в записях журнала, или возврат базы данных к состоянию до этих изменений. Воспроизведение записей журнала называется фазой REDO (или наката) восстановления. Обращение изменений записей журнала называется фазой UNDO (или отката) восстановления. Другими словами, процедура восстановления обеспечиваете для транзакции и всех соответствующих записей журнала либо полное воспроизведение, либо полную отмену.

Восстановление принимает простую форму в случае отмены отдельной транзакции, когда она откатывается, и база данных не испытывает никаких последствий. Более сложную форму имеет восстановление в случае сбоя, когда выходит из строя сервер базы данных (по какой бы то ни было причине), и журнал транзакций необходимо восстановить с целью возврата базы данных в состояние, согласованное с точки зрения транзакций. Это означает, что для всех транзакций, зафиксированных на момент сбоя, необходимо выполнить накат, чтобы результаты этих транзакций были отражены в базе данных. А для всех незавершенных на момент сбоя транзакций необходимо выполнить откат, чтобы результаты этих транзакций не были записаны в базу данных.

Безопасность данных. Защита данных от несанкционированной случайной или намеренной модификации, разрушения или раскрытия.

Поддержка языков баз данных. Для работы с базами данных используются специальные языки, называемые языками баз данных. В ранних СУБД (иерархических и сетевых) поддерживалось несколько специализированных по своим функциям языков. В современных СУБД (реляционных) поддерживается язык SQL (Structured Query Language), содержащий все необходимые средства для работы с базами данных, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс.

Масштабируемость.

Производительность.

К основным функциям СУБД относятся:

· Непосредственное управление данными во внешней и оперативной памяти и обеспечение эффективного доступа к данным в процессе решения задач.

· Поддержание целостности данных и управление транзакциями.

· Ведение системного журнала изменений в базе данных, что обеспечивает восстановление базы данных после технического или программного сбоя.

· Реализация поддержки языка описания данных и языка запросов к данным.

· Обеспечение безопасности данных.

· Обеспечение параллельного доступа к данным нескольких пользователей.

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

· ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журналирование,

· процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

· подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД,

· сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУБД по типу модели данных:

· Дореляционные

o Инвертированные списки (файлы)

o Иерархичекие

o Сетевые

· Реляционные

· Постреляционные

o Объектно-реляционные

o Объектно-ориентированные

o Многомерные

o Прочие (NoSQL)

Дата добавления: 2014-01-06