Взаимодействие с базами данных

Преимущества работы с Базами данных для пользователей окупают затраты и издержки на его создание. Они заключаются в следующем: повы­шается производительность работы пользователей, достигается эф­фективное удовлетворение информационных потребностей; центра­лизованное управление данными освобождает прикладных програм­мистов от организации данных, обеспечивает независимость при­кладных программ от данных; организация банка (базы) данных по­зволяет реализовать другие нерегламентированные запросы, прило­жения; снижаются затраты не только на создание и хранение дан­ных, но и на поддержание их в актуальном динамичном состоянии; уменьшаются потоки данных, циркулирующих в системе, сокращает­ся избыточность и дублирование.

Концепция баз данных — это не только идея интегрированного хранения данных, но и идея отделения описания данных от программ их обработки, интерфейс между которыми обеспечивается системой управления базами данных (СУБД). В основу ее разработки заклады­вают следующие принципы: единство структурно-информационной организации массивов; централизацию процессов накопления, хране­ния и обработки различных видов информации; однократный ввод первичных массивов информации с последующим многоразовым и многоцелевым их использованием; интегрированное использование массивов в различных режимах обработки; оперативность доступа к различным элементам информационных массивов; минимизацию стоимости создания и функционирования.

По организации и технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.

Централизованную базу данных отличает единый массив данных, управляемый СУБД, которые размещены на центральном компьютере вместе с приложением, принимающим входную информацию с пользовательского терминала и отображаю­щим данные на экране пользователя. Предположим, что пользова­тель вводит запрос, требующий последовательного просмотра базы данных (например, запрос на расчет потребности материалов на де­таль в натуральном и стоимостном выражении). СУБД получает этот запрос, просматривает БД, выбирая с диска нужную запись, вычис­ляет значение и отображает результат на экране. Приложение и СУБД работают на одном компьютере, и, поскольку система обслу­живает много различных пользователей, каждый из них ощущает снижение быстродействия по мере увеличения нагрузки на систему.

Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пе­ресекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных компьютерах вычислительной сети. Работа с такой БД осуществляется с помощью системы управления распределенной ба­зой данных (СУРБД).

По способу доступа к данным БД разделяются на БД с локаль­ным доступом и БД с удаленным (сетевым) доступом.

Системы централизованных БД с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем: файл-сервер и клиент-сервер.

Появление персональных компьютеров и локальных вычисли­тельных сетей привело к разработке архитектуры «файл-сервер». При такой архитектуре приложение, выпол­няемое на ПК, может получить прозрачный доступ к файл-серверу, на котором хранятся совместно используемые файлы. Когда прило­жению, работающему на ПК, требуется получить данные из совме­стно используемого файла, сетевое программное обеспечение авто­матически считывает требуемый блок данных с сервера. Наиболее популярные БД для ПК, включая Microsoft Access, Paradox и dBase, поддерживают архитектуру «файл-сервер», при которой на каждом ПК работает своя копия СУБД.

При выполнении обычных запросов эта архитектура обеспечива­ет великолепную производительность, поскольку в распоряжении каждой копии СУБД находятся все ресурсы ПК. Однако рассмотрим приведенный выше пример. Поскольку запрос требует последова­тельного просмотра БД, СУБД постоянно запрашивает все новые блоки данных из БД, которая физически расположена на сервере сети. Очевидно, что в результате СУБД запросит и получит по сети все блоки файла. При выполнении запросов такого типа эта архитек­тура создает слишком большую нагрузку на сеть и уменьшает произ­водительность работы.

Архитектура «клиент-сервер» предполагает объединение ПК в локальную сеть, в которой имеется выделенный сер­вер баз данных, содержащий общие БД. Функции СУБД разделены |на две части. Пользовательские программы, такие, как приложения, для формирования интерактивных запросов и генераторы отчетов, работают на клиентском компьютере. Хранение данных и управление ими обеспечиваются сервером. В этой архитектуре SQL стал стандартным языком, предназначенным для обработки и чтения данных, содержащихся в БД. SQL обеспечивает взаимодействие ме­жду пользовательскими программами и ядром БД.

Вернемся к примеру определения потребности материалов на де­таль. При архитектуре «клиент-сервер» запрос передается по сети на сервер БД в виде SQL-запроса. Ядро БД на сервере обрабатывает запрос и просматривает БД, которая также расположена на сервере. После вычисления результата ядро БД посылает его обратно по кли­ентскому приложению, которое отображает его на экране ПК. Архи­тектура «клиент-сервер» позволяет сократить трафик и распределить процесс загрузки базы данных. Функции работы с пользователем, такие, как обработка ввода и отображение данных, выполняются на ПК пользователя. Функции работы с данными, такие, как дисковый ввод-вывод и выполнение запросов, выполняются сервером БД. Наиболее важно здесь то, что SQL обеспечивает четко определенный интерфейс между клиентской и серверной системами, эффективно передавая запросы на доступ к БД. Эта архитектура используется в современных СУБД Oracle, Informix, Sybase и др.

Математические теории «алгебра отношений» (relation - отношение) и «реляционное исчисление» легли в основу разработки языка запросов к базе данных (SQL). Наиболее часто используемым пользователями информационной системы элементом языка является «запрос» - описание состава требуемых данных и условий выборки их из базы данных на языке близком к естественному. Информационные системы кроме стандартных функций подготовки информации часто предоставляют для подготовленного пользователя (не программиста) возможность формировать запросы для получения специальной информации. Для выборки данных используется команда SELECT, включающая в себя описание требуемого результата выборки, описание источников информации, начинающееся с ключевого слова «FROM» и условия выборки данных после ключевого слова «WHERE». Например:

SELECT поле1, поле2, поле3 FROM таблица1 WHERE поле1= «ЗначениеПоля».