1.3.16.17.20. Система управления базами данных (субд), Назначение и основные функции.
База данных – это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется система управления базами данных (СУБД). СУБД используются для упорядоченного хранения и обработки больших объемов информации.
СУБД организует хранение информации таким образом, чтобы ее было удобно:
просматривать,
пополнять,
изменять,
искать нужные сведения,
делать любые выборки,
осуществлять сортировку в любом порядке.
Классификация баз данных:
По характеру хранимой информации: — Фактографические (картотеки), — Документальные (архивы)
По способу хранения данных: — Централизованные (хранятся на одном компьютере), — Распределенные (используются в локальных и глобальных компьютерных сетях).
По структуре организации данных: — Табличные (реляционные), — Иерархические,
Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.
В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.
Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу. Столбцы таблицы называются полями: каждое поле характеризуется своим именем и топом данных. Поле БД – это столбец таблицы, содержащий значения определенного свойства.
В реляционной БД используются четыре основных типов полей:
Числовой,
Символьный (слова, тексты, коды и т.д.),
Дата (календарные даты в форме «день/месяц/год»),
Логический (принимает два значения: «да» - «нет» или «истина» - «ложь»).
Строки таблицы являются записями об объекте. Запись БД – это строка таблицы, содержащая набор значения определенного свойства, размещенный в полях базы данных.
Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определенным критериям и т. п.
Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы. Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним. Популярные СУБД - FoxPro, Access for Windows, Paradox. Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:
хранение большого объема информации;
быстрый поиск требуемой информации;
добавление, удаление и изменение хранимой информации;
вывод ее в удобном для человека виде.
2.
Персональные
СУ БД
обычно обеспечивают возможность создания
персональных БД и недорогих приложений,
работающих с ними. Персональные СУБД
или разработанные с их помощью приложения
зачастую могут выступать в роли клиентской
части многопользовательской СУБД. К
персональным СУБД, например, относятся
Visual FoxPro, Paradox, Clipper, dBase, Access и др.
Многопользовательские
СУБД
включают в себя сервер БД и клиентскую
часть и, как правило, могут работать в
неоднородной вычислительной среде (с
разными типами ЭВМ и операционными
системами). К многопользовательским
СУБД относятся, например, СУБД Oracle и
Informix.
По используемой
модели данных СУБД (как и БД), разделяют
на иерархические, сетевые, реляционные,
объектно-ориентированные и другие типы.
Некоторые СУБД могут одновременно
поддерживать несколько моделей данных.
С точки зрения
пользователя, СУБД реализует функции
хранения, изменения (пополнения,
редактирования и удаления) и обработки
информации, а также разработки и получения
различных выходных документов.
Для
работы с хранящейся в базе данных
информацией СУБД предоставляет программам
и пользователям следующие два типа
языков:
язык
описания данных - высокоуровневый
непроцедурный язык декларативного
типа, предназначенный для описания
логической структуры данных;
язык
манипулирования данными - совокупность
конструкций, обеспечивающих выполнение
основных операций по работе с данными:
ввод, модификацию и выборку данных по
запросам.
Названные
языки в различных СУБД могут иметь
отличия. Наибольшее распространение
получили два стандартизованных языка:
QBE (Query By Example) - язык запросов по образцу
и SQL (Structured Query Language) - структурированный
язык запросов. QBE в основном обладает
свойствами языка манипулирования
данными, SQL сочетает в себе свойства
языков обоих типов - описания
и манипулирования
данными.
Перечисленные
выше функции СУБД, в свою очередь,
используют следующие основные функции
более низкого уровня, которые назовем
низкоуровневыми:
управление
данными во внешней памяти;
управление
буферами оперативной памяти;
управление
транзакциями;
ведение
журнала изменений в БД;
обеспечение
целостности и безопасности БД. Дадим
краткую характеристику необходимости
и особенностям реализации перечисленных
функций в современных СУБД.
Реализация
функции управления
данными во внешней памяти
в разных системах может различаться и
на уровне управления ресурсами (используя
файловые системы ОС или непосредственное
управление устройствами ПЭВМ), и по
логике самих алгоритмов управления
данными. В основном методы и алгоритмы
управления данными являются "внутренним
делом" СУБД и прямого отношения к
пользователю не имеют. Качество реализации
этой функции наиболее сильно влияет на
эффективность работы специфических
ИС, например, с огромными БД, со сложными
запросами, большим объемом обработки
данных.
Необходимость
буферизации данных и как следствие
реализации функции
управления буферами
оперативной памяти обусловлено тем,
что объем оперативной памяти меньше
объема внешней памяти.
4. Основные категории пользователей
Пользователей СУБД можно разбить на три категории:
администратор сервера баз данных. Он ведает установкой, конфигурированием сервера, регистрацией пользователей, групп, ролей и т.п. Администратор сервера имеет имя ingres. Прямо или косвенно он обладает всеми привилегиями, которые имеют или могут иметь другие пользователи.
администраторы базы данных. К этой категории относится любой пользователь, создавший базу данных, и, следовательно, являющийся ее владельцем. Он может предоставлять другим пользователям доступ к базе и к содержащимся в ней объектам. Администратор базы отвечает за ее сохранение и восстановление. В принципе в организации может быть много администраторов баз данных. Чтобы пользователь мог создать базу и стать ее администратором, он должен получить (вероятно, от администратора сервера) привилегию creatdb.
прочие (конечные) пользователи. Они оперируют данными, хранящимися в базах, в рамках выделенных им привилегий.
В последующих разделах будет детально проанализирована система привилегий СУБД INGRES. Здесь мы отметим только, что администратор сервера баз данных, как самый привилегированный пользователь, нуждается в особой защите. Компрометация его пароля фактически означает компрометацию сервера и всех хранящихся на нем баз данных. Поручать администрирование различных баз данных разным людям имеет смысл только тогда, когда эти базы независимы и по отношению к ним не придется проводить согласованную политику выделения привилегий или резервного копирования. В таком случае каждый из администраторов будет знать ровно столько, сколько необходимо. Можно провести аналогию между пользователем ingres и администраторами баз данных с одной стороны, и суперпользователем операционной системы (root в случае ОС UNIX) и служебными пользователями (в ОС UNIX это могут быть bin, lp, uucp и т.д.) с другой стороны. Введение служебных пользователей позволяет администрировать функциональные подсистемы, не получая привилегий суперпользователя. Точно так же информацию, хранящуюся на сервере баз данных, можно разделить на отсеки, так что компрометация администратора одного отсека не означает обязательной компрометации другого.