Системы управления базами данных

Системы управления базами данных

 

Основу современной  информационной технологии, обеспечивающей сегодня управление информацией, составляют базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД), история которых  насчитывает более 30 лет. Эволюция СУБД происходит на фоне беспрецедентного роста разнообразных ЭВМ, а технология баз данных в свою очередь обеспечивает необходимый фундамент такого роста. Технология управления данными сформировалась на основе опыта разработки и применения десятков СУБД, многих моделей данных, языков определения и манипулирования данными. Одновременно создавалась теория БД, в которой были развиты такие разделы, как теория моделей данных и методы эквивалентности преобразований, теория функциональных зависимостей в БД, методы эквивалентных представлений БД и схем, проблемы полноты и эквивалентности в реляционном исчислении, теория БД с неполной информацией, методы обеспечения целостности БД в условиях потока конкурентных запросов, методы структурирования памяти для хранения разнообразных данных.

 

Быстрое развитие потребностей применения БД выдвигает ряд новых требований к СУБД:

• поддержка широкого спектра представлений данных и операций над ними в БД (включая фактографические, документальные и картинно-графические данные);
• управление мультибазами данных (в общем случае их неоднородности);
• управление распределенными БД, интеграция неоднородных БД;
• естественные и эффективные представления о моделях данных разнообразных отношений объектов предметных областей;
• развитие техники баз знаний (БЗ), интеграция концепций баз данных и знаний, реализация дедуктивных БД;
• обеспечение целостности БД в широком диапазоне разнообразных предметных областей и операционных обстановок.

 

Системой  управления базами данных (СУБД) называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных для множества приложений; поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективного доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий.

СУБД предназначена, таким образом, для централизованного управления базой данных как социальным ресурсом в интересах всей совокупности пользователей. Доступ к базе данных отдельных пользователей возможен только через посредство СУБД.

 

 

Основные функции  систем управления базами данных

К числу функций  СУБД (с пользой для пользователя) принято относить следующее:

1. управление данными во внешней памяти;
2. управление буферами оперативной памяти;
3. управление транзакциями;
4. журнализация и восстановление базы данных после  сбоев;
5. поддержание языков баз данных.

 

Функция управления данными во внешней памяти включает в себя обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения непосредственных данных, так и для служебных целей; например, для ускорения доступа к данным в некоторых случаях (обычно используются индексы).

СУБД обычно работают с  базами данных значительных размеров; по крайней мере, этот размер превышает  доступный объем оперативной  памяти. Понятно, что если при обращении  к любому элементу данных будет производиться  обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью внешней памяти. Единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти (UNIX).

Транзакция - это последовательность операций над базой данных, рассматриваемых СУБД как единое целое. Если транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует изменение базы данных, произведенные ею, во внешней памяти, базы данных.

Одно из основных требований к СУБД - надежное хранение данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние базы данных после аппаратного или программного сбоя.

Для работы с  базой данных используются специальные  языки, в целом называемые языками баз данных. В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с базой данных, начиная от ее создания обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных реляционных СУБД является язык SQL.

 

Жизненный цикл БД

Как и любой программный  продукт, база данных обладает собственным  жизненным циклом (ЖЦБД). Главной  составляющей в жизненном цикле БД является создание единой базы данных и программ, необходимых для ее работы. Жизненный цикл системы базы данных определяет и жизненный цикл всей информационной системы организации, поскольку база данных является фундаментальным компонентом информационной системы.

На этапе формулирования и анализа требований устанавливаются цели организации, определяются требования к БД. Они состоят из общих требований, определенных в общих требованиях к БД и специфических требований. Для формирования специфических требований обычно используется методика интервьюирования персонала различных уровней управления. Все требования документируются в форме, доступной конечному пользователю и проектировщику БД.

Этап концептуального  проектирования заключается в описании и синтезе информационных требований пользователей в первоначальный проект БД. Исходными данными могут быть совокупность документов пользователя при классическом подходе или алгоритмы приложений (алгоритмы бизнеса) при современном подходе. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление (в виде системы таблиц БД) информационных требований пользователей на основе различных подходов.

В процессе логического  проектирования высокоуровневое представление  данных преобразуется в структуру  используемой СУБД. Основной целью  этапа является устранение избыточности данных с использованием специальных правил нормализации. Сначала выбирается модель БД. Затем с помощью ЯОД (язык описания данных) создается структура БД, которая заполняется данными с помощью команд ЯМД (язык манипулирования данными), систем меню, экранных форм или в режиме просмотра таблиц БД. Здесь же обеспечивается защита и целостность (в том числе ссылочная) данных с помощью СУБД или путем построения триггеров.

На этапе физического  проектирования решаются вопросы, связанные  с производительностью системы, определяются структуры хранения данных и методы доступа.

 

Компоненты  базы данных Access

Компьютерная  база данных представляет собой хранилище  объектов. В одной базе данных может  содержаться несколько таблиц. Например, система складского учета, в которой  используются три таблицы, — это не три базы данных, а одна, содержащая три таблицы.

В базе данных Access таблицы сохраняются в одном  файле вместе с другими объектами, такими как формы, отчеты, макросы  и модули, если только база данных не предназначена специально для использования данных или кода из другого источника. Базы данных, созданные в формате Access 2007, имеют расширение имени файла .accdb. Приложение Access 2007 можно использовать для создания файлов в более ранних форматах файлов (например, Access 2000 и Access 2002-2003).

Приложение Access предоставляет следующие возможности:

• добавление новых данных в базу данных (например, новой позиции в складскую опись);
• изменение существующих данных в базе данных (например, изменение текущего размещения позиции на складе);
• удаление сведений (например, если позиция продана или отбракована);
• организация и просмотр данных различными способами;
• совместное использование данных посредством отчетов, сообщений электронной почты, внутренней сети или Интернета.

 

К компонентам баз данных Access относятся:

• Таблицы
• Формы
• Отчеты
• Запросы
• Макросы
• Модули

 

Таблицы

По внешнему виду таблица базы данных сходна с  электронной таблицей, в которой  данные располагаются в строках  и столбцах. Поэтому электронные  таблицы обычно легко импортируются в таблицы базы данных. Основное различие между хранением данных в электронной таблице и в базе данных — способ организации данных.

Чтобы обеспечить наибольшую гибкость базы данных, необходимо распределить данные по таблицам так, чтобы избежать их избыточности. Эта процедура называется нормализацией. Например, если в базе хранятся сведения о сотрудниках, каждого из них следует один раз внести в таблицу, которая предназначена исключительно для хранения данных о сотрудниках. Данные о продуктах будут храниться в отдельной таблице, а данные о филиалах — в другой.

Каждую строку в таблице называют записью. Запись — это место хранения отдельного элемента информации. Каждая запись состоит из одного или нескольких полей. Поля соответствуют столбцам таблицы. Например, в таблице с именем «Сотрудники» каждая запись (строка) может содержать сведения об определенном сотруднике, а каждое поле (столбец) — сведения определенного типа, например имя, фамилию, адрес и т.п.

Поля должны быть определены как конкретный тип  данных: текст, дата или время, число или какой-либо иной тип.

 

Формы

Формы иногда называются окнами ввода данных. Это интерфейсы, которые используются для работы с данными и часто содержат кнопки для выполнения различных  команд. Базу данных можно создать  без помощи форм, просто вводя в таблицу данные в режиме таблицы. Однако большинство пользователей баз данных предпочитают просматривать, вводить и редактировать данные таблиц при помощи форм.

Формы позволяют  работать с данными в удобном  формате; кроме того, в них можно добавлять функциональные элементы, например кнопки команд. Программным путем этим кнопкам можно назначить выполнение разнообразных задач, таких как определение данных, отображаемых в форме, или открытие других форм или отчетов.

Например, можно создать форму с именем «Форма клиента» для работы с данными клиента. В форме клиента может присутствовать кнопка, открывающая форму заказа, в которой создается новый заказ для данного клиента.

Формы также  позволяют задавать условия работы других пользователей с информацией, содержащейся в базе данных.

Например, можно  создать форму со строго ограниченным набором отображаемых полей и  разрешенных операций. Это помогает защитить данные и гарантировать  правильность их ввода.

 

Запросы

Запросы являются основным рабочим инструментом базы данных и могут выполнять множество различных функций. Самая распространенная функция запросов — извлечение определенных данных из таблиц. Данные, которые необходимо просмотреть, как правило, находятся в нескольких таблицах; запросы позволяют представить их в одной таблице. Кроме того, поскольку обычно не требуется просматривать все записи сразу, с помощью запросов можно, задав ряд условий, «отфильтровать» только нужные записи. Часто запросы служат источником записей для форм и отчетов.

Некоторые запросы предусматривают возможность обновления: это означает, что данные в основных таблицах можно изменять через таблицу запроса. Работая с запросом с возможностью обновления, следует помнить, что изменения фактически вносятся не только в таблицу запросов, но и в соответствующие таблицы базы данных.

Существует  два основных вида запросов: запросы на выборку и запросы на изменение. Запрос на выборку просто извлекает данные и дает возможность пользоваться ими. Результаты такого запроса можно просмотреть на экране, распечатать или скопировать в буфер обмена. Кроме того, их можно использовать в качестве источника записей для формы или отчета.

Запрос на изменение, как следует из его названия, выполняет  действия с данными. Запросы на изменение  можно использовать для создания новых таблиц, добавления данных в существующие таблицы, обновления или удаления данных.

 

Отчеты

Отчеты служат для сбора и представления  данных, содержащихся в таблицах. Обычно отчет позволяет ответить на определенный вопрос, например: «Сколько денег было получено от каждого клиента в этом году?», «В каких городах есть клиенты нашей компании?»

Каждый отчет  можно отформатировать так, чтобы  представить сведения в наиболее удобном виде.

Отчет можно  запустить в любое время, и  он всегда будет отражать текущие сведения в базе данных. Обычно отчеты форматируют для печати, но их можно также просматривать на экране, экспортировать в другую программу или отправлять в виде сообщений электронной почты.

 

Макросы

Макросы в приложении Access можно рассматривать как упрощенный язык программирования, который позволяет добавлять функциональные возможности в базу данных. Например, кнопке команды в форме можно назначить макрос, который будет запускаться при нажатии этой кнопки. Макрос содержит последовательность действий для выполнения определенной задачи, например для открытия отчета, выполнения запроса или закрытия базы данных. Большинство операций с базой данных, выполняемых вручную, можно автоматизировать с помощью макросов, которые позволяют существенно экономить время.