Московский Энергетический Институт, Технический Университет

Обзор современных систем управления базами данных

Студент: Дудкина А.

Группа: А-13-07

Предмет: базы данных и экспертные системы

Преподаватель: Сидорова Н.П.

2010 г.

Оглавление.

1. Введение.

2. Обзор основных СУБД:

   1. Oracle

   2. Microsoft SQL Server

   3. IBM DB2

   4. PostgreSQL

   5. Прочие СУБД

3. Заключение: тенденции развития СУБД.

4. Приложение.

Введение

В настоящее время в мире используется достаточно большое количество универсальных промышленных СУБД. Среди них можно выделить трех несомненных лидеров (как по уровню развития технологий, так и по объему рынка – они вместе занимают более 90% мирового рынка СУБД). Это СУБД первого эшелона – Oracle, Microsoft SQL Server, MySQL и IBM DB2, в последнее время быстро становится популярна система с открытым кодом PostgreSQL. Список СУБД второго эшелона довольно велик, сюда относят такие СУБД, как Sybase, Informix, Ingress, Adabas, Interbase, Progress, Cache, Linter, Firebird, Teradata и т д

Существуют также небольшие СУБД для нишевых (специализированных) решений и постоянно появляются прототипы новых специализированных СУБД (объектно-ориентированные СУБД, ХML СУБД, СУБД для обработки потоковых данных, СУБД для работы с текстами и т.д.).

Многие авторы классифицируют СУБД на две большие категории: так называемые "настольные" и "серверные".

Настольные СУБД используются для сравнительно небольших задач (небольшой объем обрабатываемых данных, малое количество пользователей). С учетом этого, указанные СУБД имеют относительно упрощенную архитектуру, в частности, функционируют в режиме файл-сервер, поддерживают не все возможные функции СУБД (например, не ведется журнал транзакций, отсутствует возможность автоматического восстановления базы данных после сбоев и т. п.). Тем не менее, такие системы имеют достаточно обширную область применения. Прежде всего, это государственные (муниципальные) учреждения, сфера образования, сфера обслуживания, малый и средний бизнес. Специфика возникающих там задач заключается в том, что объемы данных не являются катастрофически большими, частота обновлений не бывает слишком высокой, организация территориально обычно расположена в одном небольшом здании, количество пользователей колеблется от одного до 10–15 человек. В подобных условиях использование настольных СУБД для управления информационными системами является вполне оправданным, и они с успехом применяются.

Одними из первых СУБД были так называемые dBase-совместимые программные системы, разработанные разными фирмами. Первой широко распространенной системой такого рода была система dBase III – PLUS (фирма Achton-Tate). Развитый язык программирования, удобный интерфейс, доступный для массового пользователя, способствовали широкому распространению системы. В то же время работа системы в режиме интерпретации обусловливала низкую производительность на стадии выполнения. Это привело к появлению новых систем-компиляторов, близких к системе dBase III – PLUS: Clipper (фирма Nantucket Inc.), FoxPro (фирма Fox Software), FoxBase+ (фирма Fox Software), Visual FoxPro (фирма Microsoft). Одно время достаточно широко использовалась СУБД PARADOX (фирма Borland International).

В последние годы очень широкое распространение получила система управления базами данных Microsoft Access, которая входит в целый ряд версий пакета Microsoft Office(фирма Microsoft).

Для крупных организаций ситуация принципиально меняется. Там использование файл-серверных технологий является неудовлетворительным по описанным выше причинам. Поэтому на передний край борьбы за автоматизацию выходят так называемые серверные СУБД.

Основными производителями таких систем обработки и хранения данных являются 3 корпорации: Oracle, Microsoft и IBM. Диаграмма соотношения объемов продаж соответствующих систем (источник: IDC Report, Май 2006) приводится на рисунке.

Продажи ПО систем хранения данных в мире

Наиболее распространенными клиент-серверными системами здесь соответственно являются системы Oracle (разработчик компания Oracle), MS SQL Server (разработчик компания Microsoft), DB2, Informix Dynamic Server (компания IBM).

Дадим краткую характеристику основным системам.

Oracle

СУБД Oracle – ветеран рынка реляционных СУБД. Разработка этой системы была начата практически в то же время, что и IBM DB2 и по настоящее время эти системы остаются основными конкурентами (что видно из рисунка ).

Oracle занимает лидирующие позиции на рынке СУБД и, что особенно важно, лидирует на платформах Unix и Windows. В России также обозначилось лидерство Oracle, особенно в области крупномасштабных информационных систем. Фактически в нашей стране СУБД Oracle стала стандартом государственных информационных систем.

Причина широкой распространенности Oracle заключается прежде всего в высоких эксплуатационных характеристиках СУБД, большом количестве подготовленных отечественных специалистов по Oracle, наличию поддерживающей инфраструктуры – учебных центров, широкой сети партнеров Oracle, большому числу технических курсов по Oracle в высших учебных заведениях и т.д. Так, только в Москве имеется более десятка учебных центров, предоставляющих широкий спектр технических курсов практически по всем линиям программных продуктов Oracle. Партнерская сеть по всей стране насчитывает более 160 организаций, что гарантирует поддержку ПО Oracle практически в любой точке страны. На русском языке уже издано достаточно много качественных книг по СУБД Oracle.

Служба технической поддержки Oracle построена на профессиональной основе. Служба технической поддержки в России сертифицирована по стандарту ISO 9000.

Кроме того, ведущие компании – партнеры Oracle, такие как FORS, RDTex имеют собственные центры технической поддержки.

Важным является и то, что наряду с СУБД, компания Oracle поставляет центральный инфраструктурный продукт – Internet Application Server, сервер приложений, функционирующих в среде Internet/Intranet, а также CASE-средства, средства быстрой разработки приложений, средства построения хранилищ данных, оперативного анализа данных, выявления сложных зависимостей в данных (Data Mining), что позволяет поставлять не отдельные продукты, но комплексные технологические решения для заказчиков.

С технической точки зрения важно то, что Oracle функционирует практически на всех существующих компьютерных платформах, в том числе и на больших ЭВМ (OS/390) и на еще сохраняющих популярность системах Vax VMS, не говоря уже о Windows NT и различных разновидностях Unix, в том числе Solaris, HP-UX, AIX, Linux, SCO Unix и т.д.

Другой важной характеристикой является поддержка Oracle всех возможных вариантов архитектур, в том числе симметричных многопроцессорных систем, кластеров, систем с массовым параллелизмом и т.д. Очевидна значимость этих характеристик для современных масштабных организаций, где эксплуатируется множество компьютеров различных моделей и производителей. В таких условиях фактором успеха является максимально возможная типизация предлагаемых решений, ставящая своей целью существенное снижение стоимости владения программным обеспечением. Унификация систем управления базами данных – один из наиболее значимых шагов на пути достижения этой цели. 

Ядром СУБД Oracle является сервер базы данных, который поставляется в одном из четырех вариантов в зависимости от масштаба информационной системы, в рамках которой предполагается его применение. Для систем масштаба крупной организации предлагается продукт OracleDatabase Enterprise Edition (корпоративная редакция) [6], для которого имеется целый набор опций, архитектурно и функционально расширяющих возможности сервера. Именно Oracle Database Enterprise Edition устанавливается на кластерах (с опцией Parallel Server, по версию 8i включительно или RAC– Real Application Cluster, начиная с версии 9i и старше), позволяя создавать системы высокой готовности. Продукт Oracle Database Standard Edition(стандартная редакция) [6] ориентирован на организации среднего масштаба или подразделения в составе крупной организации. Для персонального использования предназначен продукт Oracle Database Personal Edition (персональная редакция) [6].

Важнейшим преимуществом Oracle перед конкурентами (и, прежде всего, перед DB2) является идентичность кода различных версий сервера баз данных Oracle для всех платформ, гарантирующая идентичность и предсказуемость работы Oracle на всех типах компьютеров, какие бы не входили в ее состав. Все варианты сервера Oracle имеют в своей основе один и тот же исходный программный код и функционально идентичны, за исключением некоторых опций, которые, например, могут быть добавлены к Oracle Database Enterprise Edition и не могут - к Oracle Database Standard Edition.

Таким образом, для всех платформ существует единая СУБД в различных версиях, которая ведет себя одинаково и предоставляет одинаковую функциональность вне зависимости от платформы, на которой она установлена. Разработку серверных продуктов в составе СУБД выполняет единое подразделение корпорации Oracle, изменения вносятся централизовано, после этого подвергаются тщательному тестированию в базовом варианте, а затем переносятся на все платформы, где также детально проверяются. Возможность переноса Oracle обеспечивается специфической структурой исходного программного кода сервера. Приблизительно 80% программного кода Oracle – это программы на языке программирования C, который (с известными ограничениями) является платформо - независимым. Примерно 20% кода, представляющее собой ядро сервера, реализовано на машинно-зависимых языках и эта часть кода, разумеется, переписывается для различных платформ.

Жесткая технологическая схема разработки Oracle, опирающаяся на принципы идентичности исходного программного кода для различных версий и платформ,  контрастирует со схемами других компаний. Так, СУБД DB/2 представляет собой семейство продуктов, но не единый продукт. Функционально версия DB2 для IBM S/390 столь существенно отличается от DB2 для платформ UNIX и NT, что позволяет говорить вообще о разных продуктах.

Итак, СУБД Oracle скрывает детали реализации механизмов управления данным на каждой из платформ, что дает основание говорить о практически полной унификации базового программного обеспечения.   Дополнительно к этому, архитектура Oracle позволяет переносить прикладные системы, реализованные на одной платформе, на другие платформы без изменений как в структурах баз данных, так и кодов приложений. При этом основным критерием, определяющим возможность переноса тех или иных программных компонентов между платформами является полное исключение их них машинно-зависимого кода.

Microsoft SQL Server

Началом истории Microsoft SQL Server по праву можно считать 1986 год, когда Microsoft и Sybase выпустили совместную версию продукта — SQL Server 1.0 и адаптировали ее для операционной системы OS/2 при поддержке компании Ashton Tate, которая в то время была лидером на рынке СУБД для персональных компьютеров. Выпущенный в 1989 году продукт не получил должного признания из за проблем, связанных с продвижением OS/2. В 1990 году Sybase и Microsoft прервали соглашение с Ashton Tate и выпустили версию SQL Server 1.1 для новой операционной системы Windows 3.0. Microsoft отвечала за клиентские утилиты, программные интерфейсы и средства управления, а Sybase — за разработку ядра базы данных.

В 1992 году началась разработка новой версии продукта — SQL Server on Windows NT, который был выпущен в 1993 году одновременно с серверной операционной системой — Microsoft Windows NT. Тесная интеграция с Windows NT обеспечила продукту высокую производительность, управляемость и впервые у Microsoft появилась система управления базами данных, которая могла конкурировать с аналогичными продуктами на платформе UNIX. В 1994 году Microsoft и Sybase прервали совместное пятилетнее соглашение и бывшие партнеры занялись самостоятельным развитием своих, теперь уже конкурирующих продуктов.

В 1995 и 1996 годах увидели свет версии SQL Server 6.0 и 6.5, но некоторые проблемы с производительностью и управляемостью не позволили этим продуктам завоевать существенную долю рынка корпоративных СУБД. Было принято решение приостановить развитие текущей версии платформы и начать создание продукта «с нуля». Примерно в то же время компания DEC

продала свою систему управления базами данных компании Oracle и Microsoft удалось заполучить ведущих специалистов компании DEC — Джима Грея (Jim Gray), Дэйва Ломета (Dave Lomet) и Фила Бернштейна (Phil Bernstein). Команде разработчиков была поставлена задача — создать новое ядро базы данных с поддержкой масштабируемости, новый процессор обработки запросов, систему самонастройки, самоуправления, а также реализовать поддержку OLAP и ETL с привлечением специалистов из компании Panorama. Разработка новой СУБД заняла около трех лет и в 1998 году был выпущен продукт под названием SQL Server 7.0 — Microsoft начала завоевывать не только рынок реляционных СУБД, но и такие новые рынки, как business intelligence и data warehousing. Параллельно велась работа над SQL Server 2000, который включал в себя поддержку XML, индексированные представления, распределенные разделы на основе представлений, а также более чем 20% ное увеличение производительности для практически всех ключевых компонентов продукта. В 2000 году Microsoft стала полноправным лидером на рынке СУБД для платформы Windows.

Дальнейшее развитие продукта — в версиях SQL Server 2005 и SQL Server 2008 — добавило увеличение производительности, управляемости, расширенную поддержку различных типов данных, интегрированные системы создания отчетов, трансформации данных, расширенные функции анализа и т. п.

Microsoft SQL Server 2008 - это законченное предложение в области баз данных и анализа данных для быстрого создания масштабируемых решений электронной коммерции, бизнес-приложений и хранилищ данных. Оно позволяет значительно сократить время выхода этих решений на рынок, одновременно обеспечивая масштабируемость, отвечающую самым высоким требованиям. В SQL Server включена поддержка языка XML и протокола HTTP, средства повышения быстродействия и доступности, позволяющие распределить нагрузку и обеспечить бесперебойную работу, функции для улучшения управления и настройки, снижающие совокупную стоимость владения.

Платформа бизнес-анализа SQL Server 2008, тесно интегрированная с Microsoft Office, предоставляет развитую маштабируемую инфраструктуру для внедрения мощных возможностей бизнес-анализа в рабочий процесс всех бизнес-подразделений вашей компании, открывая доступ к нужной бизнес-информации через знакомый интерфейс MS Excel и MS Word.

MS SQL Server 2008 поддерживает создание и работу с корпоративным хранилищем данных, объединяющим информацию со всех систем и приложений, позволяющим получить единую комплексную картину бизнеса вашей компании.

MS SQL Server 2008 предоставляет масштабируемый и высокопроизводительный "процессор данных" - для самых ответственных и требовательных бизнес-приложений, тем, кому необходим высочайший уровень надежности и защиты, позволяя при этом снизить совокупную стоимость владения за счет расширенных возможностей по управлению серверной инфраструктурой.

MS SQL Server 2008 предлагает разработчикам развитую, удобную и функциональную среду программирования, включая средства работы с веб службами, инновационные технологии доступа к данным – все, что необходимо для эффективной работы с данными любых типов и форматов

DB2 Universal Database

Сначала немного информации с сервера (http://www-01.ibm.com/software/ru/data/?pgel=ibmhzn):

Универсальный сервер баз данных DB2 Universal Database - это масштабируемая, обьектно-реляционная система управления базами данных с интегрированной поддержкой мультимедиа и Web, работающая на системах от персональных компьютеров и серверов на процессорах Intel до Unix, от однопроцессорных систем до симметричных многопроцессорных систем (SMP) и систем с массовым параллелизмом (MPP), на хостах AS/400 и мейнфреймах. DB2 Universal Database объединяет в себе высокую производительность систем обработки транзакций в режиме on-line, объектно-реляционные расширения, усовершенствованные средства оптимизации с возможностями параллельной обработки и поддержкой очень больших баз данных. DB2 Universal Database также имеет новые встроенные средства для облегчения переноса на свою базу приложений, разработанных на других системах управления базами данных, таких как Oracle, Microsoft, Sybase и Informix. Помимо этого, DB2 Universal Database включает в себя дополнительные средства поддержки систем аналитической обработки в реальном времени (OLAP) и систем поддержки принятия решений, множество простых в использовании расширений (DB2 extenders). DB2 Universal Database доступна на абсолютном большинстве ключевых платформ, что дает заказчикам ту гибкость, которая им необходима.

Система СУБД DB2 – один из “долгожителей” в мире систем управления базами данных. Имея в своей основе классическую реляционную модель данных, система первоначально разрабатывалась для больших ЭВМ. Только впоследствии компания IBM реализовала DB2 для платформы AS/400 (СУБД получила название DB2/400), а несколько позже приступила к выпуску практически нового продукта под названием Universal Data Base (UDB), который, как предполагалось, будет соответствовать стандартам открытых систем и функционировать на широком спектре платформ, включая Unix и Windows.

В настоящий момент позиции СУБД DB2 исключительно сильны в первую очередь на больших ЭВМ. Если сравнить экспертные оценки по эксплуатационным характеристикам, приведенные в таблице 1, то видно, что СУБД DB2 обладает практически наивысшими оценками именно на платформе больших ЭВМ. Показательно и то, что СУБД UDB рассматривается в таблице отдельно. Это как раз показатель того, что под общим брэндомDB2 скрывается три практически различных продукта – DB2 для больших ЭВМ, DB2/400 и универсальная DB2 для других платформ. В контексте современной технической политики, которая требует безусловной и максимально возможной унификации базового программного обеспечения, наличие трех различных программных продуктов является негативным фактором.   

Являясь главным конкурентом СУБД Oracle в Северной Америке, на российском рынке СУБД DB2, несмотря на высокое техническое качество продукта, представлена очень слабо. Возможно, это связано с общей стратегией компании IBM на российском рынке, когда основной акцент сделан на поставках компьютерных платформ. Фактом является то, что в России с DB2 работают лишь группы энтузиастов. Практически нет инфраструктуры, необходимой для широкого распространения продукта, нет достаточного числа обученных специалистов, нет широкой сети учебных центров, отсутствует литература на русском языке. Представительство IBM в России практически не имеет отделения по технической поддержке DB2, что существенно осложняет эксплуатацию СУБД. Инсталляционная база DB2 в России очень ограничена и затрагивает по большей части большие ЭВМ и AS/400. Партнерская сеть IBM по DB2 невелика по сравнению, скажем, с Microsoft или Oracle. DB2 пока не удалось стать стандартом баз данных для платформ UNIX (здесь эта ниша занята Oracle) и Windows NT (ниша занята Microsoft SQL Server и Oracle).

PostgreSQL

PostgreSQL - объектно-реляционная система управления базами данных (ОРСУБД), разработка которой в различных формах ведется с 1977 года. Работа началась с проекта Ingres в Калифорнийском университете (Беркли). Затем проект Ingres был переведен на коммерческую разработку в корпорации Relational Technologies/Ingres.

В 1986 году другая группа, которую возглавлял Майкл-Стоунбрейкер (Michael Stonebraker) из Беркли, продолжила работу над Ingres и создала объектно-реляционную СУБД Postgres. В 1996 году из-за усовершенствования пакета и перехода на распространение с открытыми исходными текстами было принято новое название — PostgreSQL (в течение непродолжительного времени использовалось название Postgres95). В настоящее время над проектом PostgreSQL активно работает группа разработчиков со всего мира.

PostgreSQL считается самой совершенной СУБД, распространяемой на условиях открытых исходных текстов. В PostgreSQL реализованы многие возможности, традиционно встречавшиеся только в масштабных коммерческих продуктах (за дополнительной информацией обращайтесь к разделу «Возможности PostgreSQL»).

В PostgreSQL реализованы многие возможности, обычно присутствующие только в коммерческих СУБД, таких как DB2 и Oracle. Ниже перечислены основные возможности PostgreSQL версии 7.1.x.

• Объектно-реляционная модель. Работа с данными в PostgreSQL основана на объектно-реляционной модели, что позволяет задействовать сложные процедуры и системы правил. Примерами нетривиальных возможностей этой категории являются декларативные запросы SQL, контроль параллельного доступа, поддержка многопользовательского доступа, транзакции, оптимизация запросов, поддержка наследования и массивов.

• Простота расширения. В PostgreSQL поддерживаются пользовательские операторы, функции, методы доступа и типы данных.

• Полноценная поддержка SQL. PostgreSQL соответствует базовой спецификации SQL99 и поддерживает такие нетривиальные средства, как объединения стандарта SQL92.

• Проверка целостности ссылок. PostgreSQL поддерживает проверку целостности ссылок, обеспечивающую правильность данных в базе.

• Гибкость API. Гибкость API PostgreSQL позволяет легко создавать интерфейсы к РСУБД PostgreSQL. В настоящее время существуют программные интерфейсы для Object Pascal, Python, Perl, PHP, ODBC, Java/JDBC, Ruby, TCL, C/ C+ и Pike.

• Процедурные языки. В PostgreSQL предусмотрена поддержка внутренних процедурных языков, в том числе специализированного языка PL/pgSQL, являющегося аналогом PL/SQL, процедурного языка Oracle. Одним из преимуществ PostgreSQL является возможность использования Perl, Python и TCL в качестве внутренних процедурных языков.

• МУСС. Технология MVCC (Multi-Version Concurrency Control) используется в PostgreSQL для предотвращения лишних блокировок (locking). Каждый, кто хоть раз работал с другими СУБД на базе SQL (например, MySQL или Access), наверняка замечал, что обращение к базе данных для чтения иногда сопровождается задержками, связанными с попытками записи в базу данных. Проще говоря, операции чтения блокируются операциями, производящими обновление записей. Применение технологии MVCC в PostgreSQL полностью решает эту проблему. MVCC лучше низкоуровневой блокировки, поскольку операции чтения никогда не блокируются операциями записи. Вместо этого PostgreSQL отслеживает все транзакции, выполняемые пользователями базы данных, что позволяет работать с записями без ожидания их освобождения.

• Клиент-сервер. В PostgreSQL используется архитектура «клиент-сервер» с распределением процессов между пользователями. В целом она напоминает методику работы с процессами в Apache 1.3.x. Главный (master) процесс создает дополнительные подключения для каждого клиента, пытающегося установить соединение с PostgreSQL.

• Опережающая регистрация изменений. Опережающая регистрация изменений (Write Ahead Logging, WAL) повышает надежность данных. Все изменения данных протоколируются до их непосредственной актуализации в базе. Наличие протокола изменений гарантирует, что в случае сбоя базы данных (что весьма маловероятно) данные можно будет восстановить по запротоколированным транзакциям. После восстановления системы пользователь продолжает работу с состояния, непосредственно предшествовавшего сбою.