Глава 6

ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ

Под базой данных (БД) понимают организованную структуру, предназначенную для хранения информации.

По технологии хранения данных базы делятся на централизо­ванные, размещающиеся в памяти одной вычислительной систе­мы, и распределенные, состоящие из нескольких частей и храни­мые на различных компьютерах.

В операционных системах специальных средств для создания и обработки баз данных, как правило, не предусматривается. По­этому необходим комплекс программ, которые бы обеспечивали автоматизацию всех операций, связанных с решением этих задач. Такой комплекс программ, получивший название системы уп­равления базами данных (СУБД), представляет собой прикладное программное обеспечение, расширяющее возможности операци­онной системы по обработке баз данных.

6.1. ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БД

Система управления базами данных — это наиболее распрост­раненное и эффективное универсальное программное средство, предназначенное для организации и ведения логически взаимо­связанных данных на машинном носителе, а также обеспечиваю­щее доступ к данным.

Основной составной частью СУБД является ее ядро —- управ­ляющая программа для автоматизации всех процессов, связанных с обращением к базам данных. После запуска СУБД ее ядро по­стоянно находится в основной памяти и организует обработку данных, управляет очередностью выполнения операций, взаимо­действует с прикладным программным обеспечением и операци­онной системой, контролирует завершение операций доступа к БД. Важнейшей функцией ядра является организация параллель­ного выполнения запросов.

По способу доступа к данным БД различают системы файл — сервер и клиент — сервер.

159

В системе файл — сервер одна из вычислительных машин слу-жит хранилищем централизованной базы данных, а доступ к базе осуществляется с других машин, которые носят название рабочих станций. Файлы базы данных передаются на рабочие станции, где производится их обработка.

Для этой архитектуры характерен коллективный доступ к об-! щей базе данных на файловом сервере. Запрошенные данные транс­портируются с файлового сервера на рабочие станции, где их об­работка выполняется средствами СУБД.

В системе клиент — сервер кроме хранения базы данных на цен­тральную машину ложатся и функции обработки данных, а на кли­ентских машинах выполняется только представление информации. Запрос на обработку данных выдается клиентом и передается по] сети на сервер баз данных, где осуществляется поиск. Обработан­ные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту.

Информационно-логическая (инфологическая) модель явля­ется логическим представлением взаимосвязей объектов базы дан­ных. Известны три разновидности инфологических моделей: иерар-хическая, сетевая и реляционная.

Иерархическая модель данных основана на графическом спосо-бе связей данных, и схема взаимосвязей объектов имеет вид пере­вернутого дерева. Каждому элементу соответствует только одна связь от элемента более высокого уровня. Поиск данных происходит по одной из ветвей дерева.

Это интересно

Одной из наиболее популярных иерархических СУБД была Information Management System (IMS) фирмы IBM, появившаяся в 1968 г. Она использовалась на больших ЭВМ компании IBM.

Достоинства СУБД иерархической модели — простота, быст-родействие. Правда, если структура данных оказывалась сложнее,] чем обычная иерархия, то простота структуры иерархической базы, становилась ее недостатком.

В связи с этим для таких задач, как обработка заказов, была разработана новая сетевая модель данных. Она стала улучшенной] иерархической моделью.

В сетевой модели данных каждый элемент может иметь более одного порождающего элемента, а графическое представление модели очень напоминает сеть. Она допускает усложнение «дере­ва» без ограничения количества связей, входящих в его вершину.

Это интересно

В 1971 г. на конференции по языкам систем данных был опуб­ликован официальный стандарт сетевых баз данных, который из­вестен как модель CODASYL. В 70-х гг. независимые производи­тели программного обеспечения реализовали сетевую модель в

таких программных продуктах, как IDMS компании Cullinet, Total компании Cincom и СУБД Adabas, которые были в свое время очень популярны.

К достоинствам сетевых баз данных можно отнести гибкость, стандартизацию и быстродействие.

Но и иерархические, и сетевые базы данных были очень жест­кими, наборы отношений и структуру записей приходилось зада­вать наперед, а изменение структуры базы данных обычно озна­чало перестройку всей базы. Ко всему прочему, они были инстру­ментами программистов. Чтобы получить ответ на вопрос типа: «Какой товар наиболее часто заказывает компания XX?», про­граммисту приходилось писать программу для навигации по базе данных. Реализация пользовательских запросов часто затягивалась на недели и месяцы, и к моменту появления запрошенной ин­формации она часто уже оказывалась бесполезной.

Недостатки иерархической и сетевой моделей привели к появ­лению новой реляционной модели, созданной Коддом в 1970 г. и вызвавшей всеобщий интерес. Реляционная модель была попыт­кой упростить структуру базы данных, и теперь все данные пред­ставлялись в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы.

В 1985 г. Кодд написал статью, где сформулировал двенадцать пра­вил, которым должна удовлетворять любая база данных, претендую­щая на звание реляционной. С тех пор двенадцать правил Кодда счи­таются определением реляционной СУБД (Приложение 2).

Можно сформулировать более простое определение.

Реляционной называется база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованы в виде таблиц, а все опе­рации над данными сводятся к операциям над этими таблицами.

В реляционной базе данных информация организована в виде таблиц, разделенных на строки и столбцы, на пересечении кото­рых содержатся значения данных. У каждой таблицы имеется свое уникальное имя, описывающее ее содержание.

Строки реляционной таблицы являются записями и хранят ин­формацию об одном экземпляре объекта данных, представленно­го в таблице. Одинаковых записей в таблице не должно быть. Ос­новное требование к реляционной базе данных состоит в том, что значения полей (столбцов таблицы) должны быть элементарны­ми и неделимыми информационными единицами, что создает воз­можность применять в целях обработки информации математи­ческий аппарат реляционной алгебры. Наиболее популярны реля­ционные СУБД — dBase, FoxBase, FoxPro, Clarion, Paradox, Oracle, Access и др.

Примером реляционной базы данных может служить таблица «Сотрудники» (табл. 6.1), где одна строка (запись) — сведения об одном из сотрудников.

160

161

Таблица 6.1

Табельный №	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения
1278	Петров	Олег	Сергеевич	15.02.1954
8562	Сидоров	Иван	Петрович	23.02.1976
4625	Панин	Петр	Борисович	07.09.1986

Поле (столбец таблицы) — элементарная единица логической орга­низации данных. Каждое поле таблицы имеет уникальное имя, при этом каждое из полей однородно, т. е. данные в нем имеют одинако­вые тип и длину. Для описания поля используют имя и тип данных.

Поле, значение которого однозначно определяет соответству­ющую запись, называется ключевым полем. Если ключевое поле одно, то это — простой ключ, если ключевых полей несколько, то ключ называется составным.

Запись —- это совокупность значений связанных элементов дан­ных. Экземпляр записи — это отдельная строка таблицы, содер­жащая конкретные значения ее полей.

Таблица базы данных — это совокупность экземпляров записей одной структуры. Описание структуры базы данных содержит пе-речень полей записи и их основные характеристики.

6.2. ОБОБЩЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТЫ С БД

Технология работы с базами данных имеет несколько этапов, а| именно: построение инфологической модели БД, создание струк-туры таблиц базы данных, обработку данных, содержащихся в] таблицах, и вывод информации из БД.

На первом этапе создания базы данных строится инфологиче-ская модель.

Для построения инфологической модели необходимо сделать! анализ существующей базы данных, определить источник дан-ных, посмотреть решаемые с помощью базы задачи и продумать; проблемы, которые следует решать в будущем. Идентифицировав данные и задачи, которые следует решать, необходимо разделить их на группы, которые впоследствии станут таблицами БД.

Создание структуры таблиц базы данных предполагает опре­деление групп и типов данных, которые будут храниться в табли­цах, задание размера полей в каждой таблице и определение об-щих элементов таблиц-ключей.

Ввод и редактирование данных могут производиться двумя спо-собами: с помощью специальных форм и непосредственно в таб-лице без использования форм.

Обработка информации в базе данных производится путем вы­полнения запросов или в процессе выполнения специально раз­работанной программы.

Запрос — это команда, формулируемая для СУБД, которая тре­бует представить определенную, указанную в запросе информа­цию. Язык SQL — это структурированный язык запросов (Structured Query Language). Запросы являются наиболее часто используемым аспектом SQL. Все запросы в SQL конструируются на базе коман­ды SELECT (выбор).

Результатом выполнения запроса является таблица с времен­ным набором данных (динамический набор). Записи динамичес­кого набора могут включать поля из одной или нескольких таблиц. На основе запроса можно построить отчет или форму.

Для вывода информации из базы данных существует специаль­ное средство — отчеты. Они позволяют:

• включать в отчет выборочную информацию из таблиц базы данных;

• добавлять информацию, не содержащуюся в базе;

• выводить итоговую информацию из базы данных;

• располагать выводимую информацию в любом удобном виде;

• включать в отчет информацию из разных таблиц.

6.3. ВЫБОР СУБД ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Широкий спектр применений программных средств накопле­ния и хранения информации диктует необходимость разработки СУБД, отличающихся друг от друга функциональными возмож­ностями и предназначенных для широкого круга пользователей: от новичка до системного программиста.

Современные базы данных можно разделить на три категории:

1. Программные продукты корпоративного направления — Oracle и MS SQL Server;

2. СУБД, предназначенные для работы с информационными массивами в небольших компаниях, — MS Access и Borland Interbase;

3. СУБД для Web, реализующих создание web-сайтов с неболь­шими базами данных, — MySQL и опять-таки Borland Interbase.

Какими свойствами должна обладать СУБД в зависимости от этих категорий?

СУБД корпоративного направления должны быть надежными, что обеспечивается резервным копированием; безопасными — иметь защиту от несанкционированного доступа; работать с ог­ромными объемами данных и обладать широкими функциональ-ными возможностями.

162

163

Для небольших компаний программы работы с базами данных должны обладать не только надежностью и функциональностью но и работать без выделенного сервера.

СУБД для Web присуща высокая скорость обработки данных, нетребовательность к ресурсам и удобное удаленное администри­рование. •

Сегодня наиболее популярными СУБД являются Oracle, MS SQL Server-2000, Borland InterBase, MySQL и MS Access-2000.