Системы управления базами данных

Подход на основе БД предусматривает использование в качестве по­средника между пользователем и сохраняемой информацией специаль­ного программного обеспечения - системы управления базами данных (СУБД). Так называют совокупность лингвистических и программных средств, предназначенных для создания, ведения, поддержки баз данных на ЭВМ, обеспечения доступа к ним пользователей (рис. 44).

Программные составляющие СУБДвключают ядрои сервисные сред­ства. Ядро - это набор программных модулей, необходимый и достаточ­ный для создания и поддержки БД. Сервисные программы предоставляют пользователям ряд дополнительных возможностей по обслуживанию БД - такие, как форматированиефайлов БД (подготовка внешней памяти к загрузке данных), копирование БД, ведение системного журнала и др.

Рис. 44. Подход с использованием СУБД

Две основные функции любой СУБД- это, во-первых, помощь пользователю в манипулировании данными, а во-вторых, их защита от некорректных и нелегитимных действий пользователя.

Помощь пользователю осуществляется в основном путем обеспечения его командами или готовыми программами, выполняющими стандартные функции поиска и модификации информации. Это уменьшает объем работ, которые должны быть выполнены для создания новых приложе­ний, а следовательно, увеличивает производительность традиционно дефицитного ресурса - компьютерных программ. Хорошие СУБДумеют создавать различное представление информации из базы данных для разных пользователей. Часть информации, которая не нужна для данного приложения, может быть скрыта от пользователя, а структура остальной части может быть преобразована в вид, требуемый для него.

Дополнительная помощь пользователям осуществляется путем под­ключения модулей (или команд), выполняющих определенные действия с базой данных без написания программ - например, получение отчетов (печать информации из базы по запросу).

Хотя управление данными является сложной проблемой, основные его функции до удивления просты. Существуют лишь четыре основные операции: ввод в БД новой информации, поиск нужной информации в базе, удалениеиз нее ненужной информации и корректировка (моди­фикация, обновление, актуализация) содержимого базы.

Кроме этих основных операций, СУБДследит за хранением информа­ции внутри БД, защищает ее от случайного или неумелого вмешательства и следит за тем, чтобы одновременно производимые различными поль­зователями запросы не мешали друг другу.

Защита данных осуществляется в первую очередь самой СУБД. Любой запрос пользователя на ввод, поиск, модификацию информации может быть исполнен лишь в том случае, если он корректно оформлен в виде допустимой команды СУБД. Другими словами, не существует прямого доступа пользователя (или запускаемого им приложения) к информации, хранимой в БД, минуя СУБД. Это позволяет последней оценивать каждый запрос и решать, может ли он быть выполнен. Решение принимается на

основе критериев авторизации (имеет ли данный пользователь разре­шение на выполнение данной операции) и целостности (не повредит ли исполнение данного запроса БД в целом).

К функциям СУБДтакже относятся:

определение структуры БД, инициализация БД и начальная загрузка данных;

управление ресурсами среды хранения;

обеспечение логической независимости данных (это позволяет при необходимости изменять представление данных в базе без соответству­ющей модификации их физического представления);

обеспечение физической независимости данных (возможность реорга­низации среды хранения данных без внесения изменений в их логическое представление);

поддержка логической целостности (непротиворечивости) БД;

обеспечение физической целостности БД (защиты и возможности восстановления БД после различного рода сбоев);

управление доступом путем разграничения прав отдельных групп пользователей на получение информации, ее удаления из базы, обновле­ния и т.д. (обычно осуществляется с помощью паролей);

организация параллельного доступа пользователей к БД.

Различают два основных класса СУБД: общего назначения и спе­циализированные. Системы общего назначения не ориентированы на какую-либо конкретную предметную область и предлагаются многим потенциальным пользователям как коммерческое изделие. Вместе с тем они обладают возможностью настройки на работу с конкретной базой данных в соответствующих условиях. Использование таких СУБД для создания автоматизированных информационных систем (АИС) позволя­ет существенно сокращать сроки их разработки и экономить трудовые

ресурсы.

Специальные СУБДразрабатывают для конкретного применения под определенные требования заказчика. Такая ситуация возникает, если СУБД общего назначения не позволяют добиться требуемой произво­дительности или не удовлетворяют заданным ограничениям по объему памяти, предоставляемой для хранения БД. Решение этих проблем дости­гается благодаря знанию (и учету при программировании) специфических особенностей конкретной предметной области. Вместе с тем создание специализированной СУБД — дело сложное и дорогое, так что к этому средству прибегают в достаточно редких случаях.

Для работы с СУБДиспользуют алгоритмические языки различного назначения: один - для описания данных в терминах БД и манипулирования ими, другой - для написания прикладных программ.

Языкописания данных (ЯОД) - это язык высокого уровня, предна­значенный для создания схемы БД. С его помощью описываются типы данных, методы их использования (подлежащих хранению в базе или выборке из базы), структуры данных и связи между данными. Впрочем, в большинстве СУБДдля ПК языки описания данных перестают суще­ствовать как явные лингвистические средства. Их функции реализуются главным образом с помощью различных интерактивных интерфейсов — утилит, меню, заполняемых пользователем экранных форм и т.п.

Языкманипулирования данными (ЯМД, язык запросов к БД) предна­значен для выражения операций доступа к БД из прикладных программ. Он обычно представлен системой команд манипулирования данными.

По способу реализации указанных языков СУБДразделяют на две группы: с включающим и с базовым языком. В первом случае прикладная программапишется на общепринятом алгоритмическом языке (Pascal, С и др.). Во втором случае используется собственный алгоритмический язык, позволяющий, кроме операций манипулирования данными, вы­полнять также арифметические и иные операции. Большинство СУБД, разрабатываемых для ПК, относятся ко второй группе.