Информационное обеспечение базы данных

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Уфимский филиал

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

Высшего профессионального  образования

«Оренбургский государственный  университет»

 

Кафедра «УК в ТПС»

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине «Информационное обеспечение базы данных»

 

 

 

 

 

                                                                             

                                                                         

                                                                       

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1.    Что такое реляционная  модель?……………………………………………………3

1.1. Что такое главный (первичный) ключ?....................................................................3

1.2. Что такое внешний ключ?..........................................................................................4

1.3. Что такое ссылочная целостность?...........................................................................5

1.4. Что такое целостность объекта?.........................................................................................6

1.5. Что такое SQL?...........................................................................................................6

2.    Что такое СУБД (примеры)? ………………………………………………………9

3.    Что такое распределенная база данных РБД (определение)?...............................11

4.    Литература………………………………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Что такое реляционная модель?

Реляционная модель данных (РМД) - это логическая модель данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теории множеств и логика первого порядка.

На реляционной модели данных строятся реляционные базы данных.

Реляционная модель данных включает следующие компоненты:

• Структурный аспект (составляющая) — данные в базе данных представляют собой набор отношений.
• Аспект (составляющая) целостности — отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.
• Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).

Кроме того, в состав реляционной  модели данных включают теорию нормализации.

Термин «реляционный» означает, что теория основана на математическом понятии отношение. В качестве неформального синонима термину «отношение» часто встречается слово таблица. Необходимо помнить, что «таблица» есть понятие нестрогое и неформальное и часто означает не «отношение» как абстрактное понятие, а визуальное представление отношения на бумаге или экране. Некорректное и нестрогое использование термина «таблица» вместо термина «отношение» нередко приводит к недопониманию. Наиболее частая ошибка состоит в рассуждениях о том, что РМД имеет дело с «плоскими», или «двумерными» таблицами, тогда как таковыми могут быть только визуальные представления таблиц. Отношения же являются абстракциями, и не могут быть ни «плоскими», ни «неплоскими». ^[1]

Для лучшего понимания РМД следует  отметить три важных обстоятельства:

• модель является логической, то есть отношения являются логическими (абстрактными), а не физическими (хранимыми) структурами;
• для реляционных баз данных верен информационный принцип: всё информационное наполнение базы данных представлено одним и только одним способом, а именно — явным заданием значений атрибутов в кортежах отношений; в частности, нет никаких указателей (адресов), связывающих одно значение с другим;
• наличие реляционной алгебры позволяет реализовать декларативное программирование и декларативное описание ограничений целостности, в дополнение к навигационному (процедурному) программированию и процедурной проверке условий.

1.1. Что такое главный (первичный) ключ?

Главный (первичный) ключ — в реляционной модели данных один из потенциальных ключей отношения, выбранный в качестве основного ключа (или ключа по умолчанию).

Если в отношении имеется единственный потенциальный ключ, он является и первичным ключом. Если потенциальных ключей несколько, один из них выбирается в качестве первичного, а другие называют «альтернативными».

С точки зрения теории все потенциальные  ключи отношения эквивалентны, то есть обладают одинаковыми свойствами уникальности и минимальности. Однако в качестве первичного обычно выбирается тот из потенциальных ключей, который наиболее удобен для тех или иных практических целей, например для создания внешних ключей в других отношениях либо для создания кластерного индекса. Поэтому в качестве первичного ключа, как правило, выбирают тот, который имеет наименьший размер или включает наименьшее количество атрибутов.

Другой критерий выбора первичного ключа — сохранение уникальности со временем. Всегда существует вероятность  того, что некоторый потенциальный  ключ перестанет быть таковым в долговременной перспективе или при изменении  требований к системе. Например, если номер студенческой группы включает последнюю цифру года поступления, то номера групп для идентификации  групп уникальны только в течение 10 лет. Поэтому в качестве первичного ключа стараются выбирать такой  потенциальный ключ, который с  наибольшей вероятностью не утратит  уникальность.

Исторически термин «первичный ключ»  появился и стал использоваться существенно  ранее термина «потенциальный ключ». Вследствие этого множество определений  в реляционной теории были изначально сформулированы с упоминанием первичного (а не потенциального) ключа, например, определения нормальных форм. Также термин «первичный ключ» вошёл в формулировку 12 правил Кодда как основной способ адресации любого значения отношения (таблицы) наряду с именем отношения (таблицы) и именем атрибута (столбца). ^[4]

1.2. Что такое внешний ключ?

Вне́шний ключ — понятие теории реляционных баз данных, относящееся к ограничениям целостности базы данных.

Неформально выражаясь, внешний ключ представляет собой подмножество атрибутов некоторой переменной отношения R₂, значения которых должны совпадать со значениями некоторого потенциального ключа некоторой переменной отношения R₁.

Формальное определение. Пусть R₁ и R₂ — две переменные отношения, не обязательно различные. Внешним ключом FK в R₂ является подмножество атрибутов переменной R₂ такое, что выполняются следующие требования:

1. В переменной отношения R₁ имеется потенциальный ключ CK такой, что FK и CK совпадают с точностью до переименования атрибутов (то есть переименованием некоторого подмножества атрибутов FK можно получить такое подмножество атрибутов FK’, что FK’ и CK совпадают как по именами, так и по типам атрибутов).
2. В любой момент времени каждое значение FK в текущем значении R₂ идентично значению CK в некотором кортеже в текущем значении R₁. Иными словами, в каждый момент времени множество всех значений FK в R₂ является (нестрогим) подмножеством значений CK в R₁.

При этом для данного конкретного  внешнего ключа FK → CK отношение R₁, содержащее потенциальный ключ, называют главным, целевым, или родительским отношением, а отношение R₂, содержащее внешний ключ, называют подчинённым, или дочерним отношением.

Поддержка внешних ключей также  называется соблюдением ссылочной целостности. Реляционные СУБД поддерживают автоматический контроль ссылочной целостности. ^[3]

1.3. Что такое ссылочная целостность?

Ссылочная целостность - необходимое качество реляционной базы данных, заключающееся в отсутствии в любом её отношении внешних ключей, ссылающихся на несуществующие кортежи.

Связи между данными, хранимыми  в разных отношениях, в реляционной  БД устанавливаются с помощью  использования внешних ключей — для установления связи между кортежем из отношения A с определённым кортежем отношения B в предусмотренные для этого атрибуты кортежа отношения A записывается значение первичного ключа (а в общем случае значение потенциального ключа) целевого кортежа отношения B. Таким образом, всегда имеется возможность выполнить две операции:

• определить, с каким кортежем в отношении B связан определённый кортеж отношения A;
• найти все кортежи отношения A, имеющие связи с определённым кортежем отношения B.

Благодаря наличию связей в реляционной  БД можно хранить факты без  избыточного дублирования, то есть в нормализованном виде. Ссылочная целостность может быть проиллюстрирована следующим образом:

Дана  пара отношений A и B, связанных внешним ключом. Первичный ключ отношения B — атрибут B.key. Внешний ключ отношения A, ссылающийся на B — атрибут A.b. Ссылочная целостность для пары отношений A и B имеет место тогда, когда выполняется условие: для каждого кортежа отношения A существует соответствующий кортеж отношения B, то есть кортеж, у которого (B.key = A.b).

База данных обладает свойством  ссылочной целостности, когда для  любой пары связанных внешним  ключом отношений в ней условие  ссылочной целостности выполняется.

Если вышеприведённое условие  не выполняется, говорят, что в базе данных нарушена ссылочная целостность. Такая БД не может нормально эксплуатироваться, так как в ней разорваны логические связи между зависимыми друг от друга фактами. Непосредственным результатом нарушения ссылочной целостности становится то, что корректным запросом не всегда удаётся получить корректный результат.

Правильно спроектированная и поддерживаемая база данных не допускает возможности  нарушения ссылочной целостности. Тем не менее, такие нарушения  могут появиться в ходе эксплуатации базы по целому ряду причин. Некоторые из них:

• Некорректная работа прикладного программного обеспечения. Понятно, что при ошибке в программе, выполняющей модификацию базы данных, база может быть модифицирована недопустимым образом, в результате чего образуются «висящие» ссылки. Программа может совершать ошибки следующих видов:
• Неполная запись объектов. Данные объекта размещаются в записях нескольких таблиц, а программа не записывает некоторые из них.
• Некорректная правка ссылки. Значение внешнего ключа изменяется на такое, которому не соответствует ни одна запись в связанной таблице.
• Правка первичного ключа без каскадного обновления. В таблице, на которую есть ссылки, правится первичный ключ, но при этом внешние ключи в связанных с ней таблицах остаются без изменения.
• Удаление записи без каскадного обновления. Из таблицы удаляется запись, на которую имеются ссылки по внешним ключам других таблиц, при этом в связанных записях внешние ключи не меняются. В результате все ссылающиеся на неё записи других таблиц становятся некорректными.
• Сбои в работе системного программного обеспечения и оборудования. Даже когда прикладное программное обеспечение работает совершенно правильно, возможно нарушение ссылочной целостности. Например, если при добавлении объекта в базу нужно добавить несколько связанных записей в несколько таблиц, очевидно, что ссылочная целостность будет нарушена в процессе добавления данных (когда часть связанных записей уже добавлена, а часть — ещё нет), и восстановится только после завершения операции. Если во время выполнения операции она будет прервана (из-за переполнения диска, сбоя питания, или по каким-то другим причинам), часть записей будет добавлена в БД, часть — нет. Часть добавленных записей останется с некорректными ссылками. ^[2]

1.4. Целостность объекта?

Понятие «целостность объекта» - используется в контексте терминологии информационной безопасности (объектом может быть информация, специализированные данные, ресурсы автоматизированной системы). В частности, свойство целостности информации (ресурсов автоматизированной системы) — является одним из трех основных критериев информационной безопасности объекта.

Обычно свойство целостности требуется  наряду с конфиденциальностью и доступностью. Иногда к списку необходимых свойств информационной безопасности объекта добавляют безотказность, подотчётность, аутентичность, подлинность, достоверность. ^[4]

 

1.5. Что такое SQL?

SQL является, прежде всего, информационно-логическим языком, предназначенным для описания, изменения и извлечения данных, хранимых в реляционных базах данных. SQL нельзя назвать языком программирования.

Изначально, SQL был основным способом работы пользователя с базой данных и позволял выполнять следующий набор операций:

• создание в базе данных новой таблицы;
• добавление в таблицу новых записей;
• изменение записей;
• удаление записей;
• выборка записей из одной или нескольких таблиц (в соответствии с заданным условием);
• изменение структур таблиц.

Со временем SQL усложнился — обогатился новыми конструкциями, обеспечил возможность описания и управления новыми хранимыми объектами (например, индексы, представления, триггеры и хранимые процедуры) — и стал приобретать черты, свойственные языкам программирования.

При всех своих изменениях, SQL остаётся единственным механизмом связи между  прикладным программным обеспечением и базой данных. В то же время, современные СУБД, а, также, информационные системы, использующие СУБД, предоставляют  пользователю развитые средства визуального  построения запросов.

Каждое предложение SQL — это либо запрос данных из базы, либо обращение к базе данных, которое приводит к изменению данных в базе. В соответствии с тем, какие изменения происходят в базе данных, различают следующие типы запросов:

• запросы на создание или изменение в базе данных новых или существующих объектов (при этом в запросе описывается тип и структура создаваемого или изменяемого объекта);
• запросы на получение данных;
• запросы на добавление новых данных (записей)
• запросы на удаление данных;
• обращения к СУБД.