1. Информационные системы, базы данных и системы управления базами данных.
Информационная система (ИС):
· предназначена для сбора, хранения и обработки информации;
· ориентирована на конечного пользователя - непрограммиста.
Конкретная ИС всегда связана с конкретной областью применения - предметной областью:
· данные - информация этой области применения;
· процессы (действия над данными) - задачи этой предметной области;
· конечные пользователи - специалисты этой области (бухгалтера, библиотечные работники...).
Информационные системы подразделяются на персональные (однопользовательские), групповые и корпоративные. Персональные ИС ориентированы на раздельное использование индивидуальными конечными пользователями. Групповые - на коллективное использование членами рабочей группы, одновременно решающими взаимосвязанные задачи на общей базе данных. Корпоративные ИС ориентированы на масштаб предприятия, могут поддерживать согласованную работу территориально распределенных подразделений предприятия. Групповые и корпоративные ИС предполагают связывание рабочих станций (персональных компьютеров, терминалов...) в вычислительную сеть.
База данных (БД): набор взаимосвязанных файлов данных, предназначенных для решения набора взаимосвязанных задач предметной области.
Обычно ИС имеет дело с большим количеством данных, которые в предметной области с точки зрения ее специалистов сильно взаимосвязаны. По языку Паскаль мы знаем, что данные полезно группировать (в записи, массивы, файлы...), таким способом часть содержательной информации о взаимосвязи данных запоминается в (формальном!!!) описании структуры данных. Однако остаются взаимосвязи и между данными разных файлов, поэтому нужны более мощные средства их описания и использования - языки описания баз данных (DDL) и манипулирования данными (DML).
При одновременном решении взаимосвязанных задач на общей базе данных вполне могут возникать конфликтные ситуации, поэтому нужны средства управления доступом к данным (DCL).
Система управления базами данных (СУБД) - программный комплекс, предназначенный для обработки баз данных; независимый от предметной области, т.е. это программное обеспечение (ПО) общего назначения.
СУБД (в широком смысле) содержит:
· программный процессор баз данных (СУБД в узком смысле) - системное ядро, непосредственно реализующее операции с БД;
· средства разработки информационных систем;
· средства администрирования базы данных.
Назначение и состав СУБД - системного ядра:
СУБД позволяет обеспечить независимость программ от данных - изменение структуры данных и способа их физического представления (в определенных пределах) не влечет необходимости внесения изменений в прикладные (связанные с предметной областью) программы.
Такая возможность имеет принципиальное практическое значение. Информационные системы развиваются в своем длительном жизненном цикле - усложняются функции ИС и появляются новые функции. Все это неминуемо влечет изменения в структуре БД - появляются новые файлы и новые поля в старых файлах, может измениться тип некоторых полей. Отметим, что программа, написанная на (чистом) языке Паскаль, будет некорректно работать с файлом, даже если изменения произошли только в тех полях, с которыми она непосредственно не работает, - как минимум потребуется изменить описание файла и перетранслировать программу.
Возможность обеспечить независимость по данным открывается благодаря тому, что:
· СУБД имеет информацию о структуре данных (из описания на DDL);
· операторы DML - языка, на котором пишутся прикладные программы, выполняет СУБД.
Технология обеспечения независимости по данным основана на концепции 3-х уровневого представления базы данных (ANSI/SPARC-1975):
· логический (средний) уровень: концептуальное представление базы данных (концептуальная схема БД) - описание структуры БД предметной области в целом, но без деталей физической структуры хранения;
· физический (нижний) уровень: внутреннее представление базы данных (внутренняя схема БД) - описание структуры хранения БД, включая методы доступа;
· пользовательский (верхний) уровень: внешние представления базы данных (внешние схемы, подсхемы) - описания структуры фрагментов БД, локальные для различных подсистем ИС и прикладных процессов этих подсистем; прикладные программы информационной системы используют только соответствующие внешние представления БД.
Конечные пользователи
Хранимая база данных
В рамках этой концепции различаются:
· физическая независимость - в пределах заданного концептуального представления можно вносить изменения во внутреннее представление БД с целью повысить эффективность работы системы в целом;
· логическая независимость - можно пополнять и вносить изменения в концептуальное представление БД, при этом эти изменения не затронут одних внешних представлений, другие достаточно будет только переопределить; все эти изменения не испортят работу прикладных программ ИС, которые манипулируют данными в не изменившихся внешних представлениях.
Пользователи информационных систем и, в общем случае, прикладных систем (Application):
· конечные пользователи - специалисты предметных областей, использующие ИС для решения своих задач; в частности программисты, когда они выступают в роли пользователей систем разработки программного обеспечения;
· прикладные программисты и аналитики - проводят настройку режимов работы ИС и прав доступа пользователей, определяют внешние представления БД и разрабатывают прикладные программы, расширяющие функциональное наполнение ИС;
· системные программисты и администраторы - проводят конфигурирование системной среды, в которой работает ИС, в частности - определяют объемы и размещение доступных ИС ресурсов памяти; настраивают внутреннее представление БД для более эффективной работы комплекса в целом...
2. Архитектура программных систем обработки баз данных (DataBase Applications).
Системное программное обеспечение (СПО) доступа к БД:
§ даже в случае обычной программы ее частью является некое СПО, обеспечивающее работу с физическим устройством, на котором хранятся внешние данные;
§ в более общем случае – Run-Time ядро СУБД.
Две причины усложнения СПО доступа к БД:
§ Многопользовательское предназначение данных. Много пользователей решают много задач. А много задач на сети требуют одновременного доступа к данным на общей БД.
Отсюда возникают задачи синхронизации и прав доступа, повышения скорости доступа и повышения гарантий сохранности БД. Централизация механизмов решения этих задач позволяет локализовать ответственность за решение этих задач, а в итоге повысить надежность приемлемого их решения.
§ Гетерогенность. По происхождению – данные могут поступать из разных источников. Различные программы, с помощью которых эти данные готовили, могли использовать свои различные способы представления.
Отсюда возникает задача преобразования между способами представления. Даже если конкретная система предназначена для работы с БД фиксированного формата, у разработчиков могут быть основания застраховаться – при необходимости сменить базовый формат представления... желательно без излишних трудоемких хлопот...
В простых ситуациях «Программа в целом» может иметь вид цельного загрузочного модуля (.EXE), СПО доступа к БД включено в состав этого загрузочного модуля.
В более сложных случаях «Программа в целом» кроме основного загрузочного модуля может иметь дополнительные компоненты, прежде всего стандартные модули (типа DLL-библиотек) – реализующие именно средства доступа к БД. В определенном смысле, эта ситуация мало отличается от предыдущей, поскольку DLL-библиотека определенном смысле действительно является специально препарированной библиотекой описаний процедур, которые могут быть вызваны загрузочным модулем.
Однако по выше рассмотренным причинам могут быть основания не просто сгруппировать СПО доступа к БД в физически отдельные компоненты (типа DLL-библиотек), а пойти дальше - функционально централизовать доступ к БД (и даже к нескольким БД) от различных пользователей (и даже от различных программных систем).
Для такой организации программных систем сегодня существуют стандартизованные технологии и стандартизованные программные компоненты.
§ Сервер баз данных. Сервер БД – программный комплекс типа Run-Time ядра СУБД, функционирующий как отдельный независимый загрузочный модуль, отдельная независимая задача в операционной системе. Сегодня наиболее распространены SQL-сервера, которые (вполне адекватно) можно понимать как процессор команд обработки БД – операторов языка SQL (Structured Query Language).
Прикладные программные системы (Application), так же функционирующие как отдельные независимые задачи, не имеют возможности прямого доступа к данным БД. Они должны связываться с сервером БД, для того чтобы передать запрос на операцию с БД и получить ответ или другие результаты.
Таким образом, централизуется не только доступ к БД от многих пользователей-задач, но и централизуются сами процессы непосредственной обработки данных БД в одной задаче, обслуживающей запросы многих задач. При такой организации доступа к БД на сети обычно выделяется специальный компьютер для работы на нем сервера БД и хранения самой БД.
§ Программные средства связи (*).
ODBC (Open Database Connectivity) – стандарт «открытого доступа к БД». ODBC-компоненты обеспечивают средства для связи прикладных программных систем с SQL-серверами БД. Использование ODBC не просто облегчает решение проблем связи, но и позволяет обеспечить высокий уровень независимости прикладной системы от конкретных SQL-серверов и их форматов представления БД.
BDE (Borland Database Engine) - это, по сути, низкоуровневое Run-time ядро СУБД. Оформлено оно в виде комплекса DLL-библиотек, на основе которых построены настольные СУБД Borland - Paradox, dBase и др., и на основе которых программные продукты Borland связываются с базами данных других СУБД.
3. Средства обработки БД.
База данных содержит файлы - ПОСТАВЩИКИ, ДЕТАЛИ, ДОГОВОРА, ПОСТАВКИ.
Файл ПОСТАВЩИКИ (PSTS) имеет поля - код поставщика (KPST - уникальный ключ), наименование поставщика (IMPST), адрес поставщика (ADRPST).
Файл ДЕТАЛИ (DET) имеет поля - код детали (KDET - уникальный ключ), наименование детали (IMDET), цвет детали (CVET).
Файл ДОГОВОРА (DOG) содержит сведения о том «кто» - «что» - «в каком количестве» обязался поставить, и имеет поля - код поставщика (KPST), код детали (KDET), количество (KOL), дата начала договора (DTN), дата завершения договора (DTK). (KPST, KDET) – уникальный (составной) ключ этого файла.
В период действия договора поставщик поставляет детали не обязательно «все за раз», а обычно партиями. Файл ПОСТАВКИ (PST) содержит сведения о партиях поставленных деталей: «кто» - «что» - «в каком количестве» - «когда» поставил, и имеет поля - код поставщика (KPST), код детали (KDET), количество (KOL), дата поставки (DTP). (DBLEC\DBLEC.ER1)
Задача. Сформировать список крупных (в количестве > 1000) поставок детали с кодом 1010: наименование поставщика, размер поставки.
3.1. Set-ориентированные средства обработки БД. Язык структурированных запросов SQL (Structured Query Language).
Дополнительный учебный материал по этой теме можно взять: Сетевое окружение > NTSERVER\PROGRAM\SRKDOC\ в каталогах INF(3S)\ и DB(5S)\
Ниже рассматриваются только избранные средства языка SQL в синтаксисе InterBase SQL (имеются небольшие отклонения от стандарта).
