Данные, накопленные в БД, должны быть оптимальным образом организованы для их компьютерного хранения и обработки, должна обеспечиваться их целостность и непротиворечивость. Дублирование данных в БД сводится к минимуму, к нему прибегают только для ускорения доступа к данным или при создании резервной копии для восстановления базы данных в случае ее разрушения. Используя функции стандартных файловых систем, а также текстовых процессоров или процессоров электронных таблиц, невозможно добиться нужной производительности при решении таких задач. Поэтому создание базы данных, поддержание ее в актуальном состоянии и обеспечение эффективного доступа пользователей и их приложений к содержащейся в ней информации осуществляется с помощью специального программного инструментария – системы управления базами данных.
Системы управления базами данных появились в конце 60-х – начале 70-х годов. СУБД первого поколения были ориентированы на мэйнфрэймы, доминировавшие в то время. Возможности первых СУБД были ограниченными, они имели много недостатков, однако АИС на их базе используются до сих пор. СУБД постоянно совершенствовались – возникали новые подходы к хранению и обработке данных, организации процесса разработки баз данных и приложений на их основе. Сегодня системы управления базами данных представляют собой совершенные инструменты, которые могут быть успешно применены в различных областях человеческой деятельности.
Система управления базами данных(СУБД, DBMS – DataBase Management System) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и конкурентного использования базы данных многими пользователями.
Основные функции СУБД:
· проектирование БД – определение состава и структуры данных, подлежащих хранению в БД, создание схемы данных;
· создание БД – первоначальная загрузка данных, сопровождаемая максимально возможной проверкой их правильности;
· получение справок из БД – доступ к данным по различным запросам пользователя, отбор и извлечение по заданным критериям отбора некоторой части данных, их редактирование, обработка и выдача пользователю;
· обновление некоторых частей БД без изменения структуры данных (критерии определения обновляемой части обычно аналогичны критериям отбора данных и задаются пользователем).
Специальные средства СУБД реализуют следующие служебные функции:
· обеспечение целостности данных;
· защита данных.
Обеспечение целостности и согласованности информации означает защиту от некорректных действий и непредсказуемого взаимодействия конкурентных процессов, приводящих к случайному или преднамеренному разрушению данных, а также от отказов оборудования.
Защита данных – возможность СУБД контролировать правомочность доступа пользователей к определенным порциям хранимых данных и способы использования этих данных. Механизм защиты данных обычно устраняет также возможность одновременного обновления одной и той же порции данных несколькими пользователями, параллельно обратившимися в базу данных.
Большинство современных БД работают под надзором администратора базы данных – человека, несущего ответственность за сохранность БД, ее своевременную и правильную актуализацию. Администратор базы данных составляет схему данных на основании требований предполагаемых групп пользователей БД и их прав на доступ к данным и (или) их обработку с использованием операций, производимых над базой данных. При этом устанавливается санкционированный доступ к базе данных для различных категорий пользователей и программ, ограниченный паролями.
Схема данных определяет структуру и взаимосвязи данных, хранимых в БД, описывает подсхемы – описания фрагментов БД, доступных различным группам пользователей в соответствии с решаемыми задачами и правами доступа (разрешение просмотра, модификации данных или изменения их структуры).
Доступ к базе данных удаленный— доступ к базе данных (БД) одного или более пользователей, работающих за удаленным терминалом или на удаленной ЭВМ. Терминалы или ЭВМ считаются удаленными по отношению к БД, если требуется применение средств дистанционной связи. Д. к БДу. использует способность БД обслуживать более одного пользователя одновременно (коллективный доступ к БД).
Транзакция –последовательность инструкций, которая должна быть выполнена либо вся целиком, либо не выполнена вообще. Выполняется над минимальной единицей хранения информации – записью.
Структура данных СУБД определяется используемой моделью данных, определяющей способ отображения объектов, их атрибутов и связей на структуры данных.
Модель данных СУБД — фиксированная система понятий и правил для представления структуры данных, состояния и динамики предметной области в базе данных.
Широкое распространение получили сетевая, иерархическая и реляционная модели данных. Иерархическая модель — представление данных в виде деревьев объектов (иерархий). Каждый объект может иметь несколько “подчиненных” объектов, но только один “старший”. Если в модели каждый “подчиненный” объект может иметь более одного “старшего”, то такая модель называется сетевой. В ней каждый объект может быть связан с любым другим, без каких-либо ограничений. Сетевая БД состоит из набора записей, соответствующих каждому экземпляру объекта предметной области, и набора связей между ними. В реляционных базах данных вся информация представляется в виде прямоугольных таблиц.
Иерархические и сетевые структуры могут быть преобразованы в реляционную. Иерархическая база данных, записями которой являются элементарные данные, преобразуется путем размножения ее узлов, причем полный путь к каждому узлу представляет собой запись полученной таблицы. Затем именуются столбцы данных и сама таблица. Сетевые структуры сначала приводятся к иерархической структуре, а затем – к реляционной (табличной) форме.
