Структура данных

[править]Сверхбольшие базы данных

Сверхбольшая база данных (англ. Very Large Database, VLDB) — это база данных, которая занимает чрезвычайно большой объём на устройстве физического хранения. Термин подразумевает максимально возможные объёмы БД, которые определяются последними достижениями в технологиях физического хранения данных и в технологиях программного оперирования данными.

Количественное определение понятия  «чрезвычайно большой объём» меняется во времени; в настоящее время  считается, что это объём, измеряемый по меньшей мере петабайтами. Для сравнения, в 2005 г. самыми крупными в мире считались базы данных с объёмом хранилища порядка 100 терабайт.^[11]

Специалисты отмечают необходимость  особых подходов к проектированию сверхбольших БД. Для их создания нередко выполняются специальные проекты с целью поиска такихсистемотехнических решений, которые позволили бы хоть как-то работать с такими большими объёмами данных. Как правило необходимы специальные решения для дисковой подсистемы, специальные версии операционной среды и специальные механизмы обращения СУБД к данным.^[12]

Исследования в области хранения и обработки сверхбольших баз данных VLDB всегда находятся на острие теории и практики баз данных. В частности, с 1975 года проходит ежегодная конференция International Conference on Very Large Data Bases («Международная конференция по сверхбольшим базам данных»). Большинство исследований проводится под эгидой некоммерческой организации VLDB Endowment (Фонд целевого капитала «VLDB»), которая обеспечивает продвижение научных работ и обмен информацией в области сверхбольших БД и смежных областях.

 

 

 

Система управления базами данных

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных^[1].

Содержание   [убрать]  1 Основные функции СУБД 2 Классификации СУБД 2.1 По модели данных 2.2 По степени распределённости 2.3 По способу доступа к БД 3 См. также 4 Примечания 5 Литература 6 Ссылки 6.1 На русском языке 6.2 На английском языке

[править]Основные функции СУБД

• управление данными во внешней памяти (на дисках);
• управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
• журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
• поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

• ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти, и журнализацию,
• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,
• подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД
• а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

[править]Классификации СУБД

[править]По модели данных

Примеры:

• Иерархические
• Сетевые
• Реляционные
• Объектно-ориентированные
• Объектно-реляционные

[править]По степени распределённости

• Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)
• Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

[править]По способу доступа к БД

• Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно  на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.

На данный момент файл-серверная  технология считается устаревшей.

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.

• Клиент-серверные

Клиент-серверная СУБД располагается  на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном  режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной  СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных  СУБД состоит в повышенных требованиях  к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной  сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокаябезопасность.

Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Informix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Caché, ЛИНТЕР.

• Встраиваемые

Встраиваемая СУБД — СУБД, которая  может поставляться как составная  часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы.

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

введение

Базы данных всегда были важнейшей темой при  изучении информационных систем. Однако в последние годы всплеск популярности Интернета и бурное развитие новых  технологий для Интернета сделали  знание технологии баз данных для  многих одним из актуальнейших путей  карьеры. Технологии баз данных увели  Интернет-приложения далеко от простых брошюрных публикаций, которые характеризовали ранние приложения. В то же время Интернет-технология обеспечивает пользователям стандартизированные и доступные средства публикации содержимого баз данных. Правда, ни одна из этих новых разработок не отменяет необходимости в классических приложениях баз данных, которые появились еще до развития Интернета для нужд бизнеса. Это только расширяет важность знания баз данных. 
Многие студенты считают этот предмет приятным и интересным, даже несмотря на его сложность. Проектирование и разработка базы данных требуют и искусства, и умения. Понимание пользовательских требований и перевод их в эффективный проект базы данных можно назвать творческим процессом. Преобразование этих проектов в физические базы данных с помощью функционально полных и высокопроизводительных приложений — инженерный процесс. Оба процесса полны сложностей и приятных интеллектуальных головоломок. Поскольку сейчас существует большая необходимость в развитии технологии баз данных, навыки, которые вы разовьете, и знания, которые вы получите в процессе изучения этого курса, будут востребованы. Цель книги — предоставить твердое обоснование фундаментальных положений технологии баз данных, чтобы вы могли начать успешную карьеру в этой области, если вам этого захочется. В этой главе мы обсудим, что, как и почему в базах данных. Мы поймем, почему используются базы данных, расскажем, какие существуют компоненты системы базы данных и как разрабатывать такие системы. Глава завершится экскурсом в историю баз данных.

 

 

Функции СУБД

В противоположность прикладным программам, которые часто пишутся  самими компаниями, их использующими, почти все СУБД являются коммерческими  продуктами. К коммерческим СУБД относятся  Oracle от корпорации Oracle, DB2 от корпорации IBM, а также Access и SQL Server от корпорации Microsoft. Существуют десятки СУБД, но эти четыре захватили львиную долю рынка. Функции СУБД перечислены на рис. 1.6. СУБД используется для создания самой базы данных, таблиц и других поддерживаемых структур — например, индексов. 
Следующие две функции СУБД — чтение и изменение данных в базе данных. Для этого СУБД получает запросы SQL (или какие-нибудь другие запросы) и преобразует их в действия по отношению к базе данных. Другая функция СУБД — поддержка всех структур базы данных. Например, время от времени может понадобиться изменить формат таблицы или другую поддерживаемую структуру. Для таких изменений программисты используют СУБД. 
При работе с большинством СУБД можно устанавливать правила, касающиеся значений данных. Например, рассмотрим рис. 1.3: что случится, если пользователь ошибочно введет значение 4 в столбец ContractorID (идентификатор подрядчика) в таблице RENTAL? Такого подрядчика нет, и это значение вызовет множество ошибок. Чтобы предотвратить такую ситуацию, можно объявить СУБД, что любое значение ContractorID в таблице RENTAL должно уже быть значением идентификатора в таблице CONTRACTOR. Если такого значения нет, вставка и запрос о модификации разрешаться не будут. Такие правила, которые называются ограничениями ссылочной целостности, устанавливаются СУБД. 
Последние три функции СУБД, указанные на рис. 1.6, относятся к управлению базой данных. СУБД контролирует работу, следя, чтобы изменения одного пользователя не пересекались с изменениями другого. Эта важная (и сложная) функция будет обсуждаться в главе 9. Кроме того, СУБД содержит систему безопасности, которая используется для проверки того, что только авторизованные пользователи выполняют определенные действия с базой данных. Пользователям могут не позволить знакомиться некоторыми данными, а также ограничить их действия только определенными изменениями в определенных данных. Наконец, база данных, как централизованное хранилище данных, является ценным имуществом организации. Рассмотрим, например, ценность базы данных книг в компании типа Amazon.com. Ввиду крайней важности этой базы данных нужно принимать меры по предотвращению потерь данных из-за случайных ошибок, проблем аппаратного обеспечения или природных катастроф. СУБД обеспечивает возможность резервного копирования данных из базы данных и восстановления их в случае необходимости.

 

 

Банк данных является сложной  человеко-машинной системой, включающей различные взаимосвязанные и  взаимозависимые компоненты (рис. 1.3).

Банк данных (БнД) является современной формой ор-ганизации хранения и доступа к информации. Существует множество определений банка данных

1.     Компоненты банка  данных              

     Банк данных (БнД) - это одна из форм информационных систем.

Банком данных называют систему специальным образом организованных баз

данных, программных, технических, языковых и организационно- методических

средств, предназначенных  для обеспечения централизованного  накопления и

                коллективного многоцелевого использования  данных.               

В этом определении  обозначены характерные основные черты  БнД:

Базы данных создаются  обычно для решения не одной, нескольких связанных

задач, не одним, а  группой пользователей;

В БнД имеются специальные средства, облегчающие для пользователей работу с

данными (СУБД).

Централизованное  управление данными имеет преимущества по

сравнению с обычной  файловой системой:

- сокращение избыточности  хранения данных;

- сокращение трудоемкости  разработки, эксплуатации и модернизации  ИС;

-обеспечение удобного  доступа к данным как пользователям

- профессионалам  в области обработки данных, так  и конечным пользователям.

Основные требования, предъявляемые к БнД:

- адекватность отображения  предметной области (полнота,  целостность и

- непротиворечивость  данных, актуальность информации;

- возможность взаимодействия  пользователей разных категорий,  высокая

эффективность доступа  к данным;

- дружелюбность интерфейсов,  малое время на обучение;

- обеспечение секретности  и разграничение доступа к  данным для разных

пользователей;

- надежность хранения  и защита данных.

Ядром БнД является база данных (БД). База данных - это

поименованная совокупность взаимосвязанных данных, находящихся  под управлением

СУБД. Метаинформация включает в себя описание структуры БД

(схемы и подсхемы), модель предметной области, информацию  о пользователях и их

правах, описание формы входных и выходных документов. Централизованное

хранилище метаинформации называется словарем данных

. Особенно большое значение имеют словари данных в системах

автоматизированного проектирования ИС.

       Программные средства СУБД подразделяют на:

     ядро СУБД, которое обеспечивает ввод, вывод , обработку и хранение данных в БД;

     трансляторы, обеспечивающие перевод языка СУБД на

некоторый внутренний язык, используемый ядром;

     утилиты, которые служат для настройки системы,

отладки программ, архивирования  и восстановления БД, сбора статистики;