Основные системы управления базами данных

СУБД является универсальным программным инструментом создания и обслуживания БД и приложений пользователя для работы с ними в самых разных предметных областях. Такая система обеспечивает многоаспектный доступ к данным и использование одних и тех же данных различными задачами и приложениями пользователей.

Реляционные базы данных включают в себя объекты, имеющие непосредственное отношение к БД: таблицы, запросы, схемы данных. Причем запросы в серверных СУБД могут быть реализованы и в виде представлений, хранимых процедур и функций. Настольные СУБД помимо объектов собственно БД содержат объекты приложения, такие как формы, отчеты, макросы, модули. В серверные СУБД также могут входить компоненты для разработки форм, отчетов.

При решении задач, в которых имеется много видов объектов и соответственно много информационных массивов, связанных друг с другом различными соотношениями, используются такие настольные СУБД, как dBASE, Paradox, Fox Pro, Access.

Для обработки информации в локальных и глобальных вычислительных системах используются СУБД, функционирующие в режиме клиент/сервер. К этому классу относятся следующие СУБД: Oracle - корпорации Oracle, SQL Server - фирмы Microsoft.

dBase и Visual dBase. Первая промышленная версия СУБД dBase — dBase II (принадлежащая тогда компании Ashton-Tate, приобретенной позже компанией Borland) появилась в начале 80-х годов. Благодаря простоте в использовании, нетребовательности к ресурсам компьютера, этот продукт приобрел немалую популярность. Формат данных dBase является открытым, что позволило ряду других производителей заимствовать его для создания dBase-подобных СУБД.

С 1999 г. Visual dBase принадлежит компании dBase, Inc. Его последняя версия — Visual dBase 7.5 имеет следующие средства:

· манипуляции данными dBase и FoxPro всех версий;.

· создания форм, отчетов и приложений;

· публикации данных в Internet и создания Web-клиентов;

· публикации отчетов в Web;

· визуального построения запросов;.

· генерации исполняемых файлов и дистрибутивов.

В настоящее время выпуск Visual dBase прекращен.

Paradox - одна из самых старых локальных СУБД. В отличие от dBase, формат данных Paradox не является открытым, поэтому для доступа к данным этого формата требуются специальные библиотеки.

Система была разработана компанией Ansa Software, и первая ее версия увидела свет в 1985 году. Компания Ansa Software была поглощена фирмой Borland International, которая развивала СУБД Paradox вплоть до 7-й версии включительно. В конце 80-х - начале 90-х годов система Paradox, принадлежавшая тогда фирме Borland, была весьма популярной СУБД, в том числе и в нашей стране, где она одно время занимала устойчивые позиции на рынке средств разработки настольных приложений с базами данных. С июля 1996 года СУБД Paradox принадлежит компании Corel и является составной частью Corel Office Professional.

Последующие 3 версии: 8 -10 выпущены фирмой Corel Corporation. Есть основания предполагать, что Corel не имеет далеко идущих планов в отношении этой базы данных, а объемы ее продаж в чистом виде незначительны, впрочем она входит в поставку некоторых версий Corel Office. Количество таблиц в базе - неограниченно, но одновременно на одном компьютере не может быть открыто более 127 таблиц и 512 физических файлов - размер таблиц - 255 полей, 2000000 записей в таблице. Количество пользователей и количество одновременных подключений - теоретический предел - 300 пользователей, но к этой информации надо относится с известной долей скептицизма, как и любая другая локальная база данных, Paradox в силу своей архитектуры плохо работает в многопользовательском режиме и реальное количество работающих одновременных подключений вряд ли может быть больше 10-20.

В настоящее время Paradox входит в интегрированный пакет Corel WordPerfect Office X5 - Professional Edition. Он является мощной версией офисного пакета, предлагающей программное обеспечение для обработки текстов, электронных таблиц, презентаций, управления базами данных, электронной почты и множеством профессиональных инструментов. Corel WordPerfect Office X5 позволяет повысить производительность и работать в более тесном сотрудничестве с новой поддержкой Microsoft Office SharePoint Server, инструментами PDF и повышением совместимости с Microsoft Office 2010 и Windows 7.

FoxPro (первоначальное название — FoxBASE) разрабатывалась Fox Software, начиная с 1984 года. В 1992 году Fox Technologies объединилась с Microsoft, новые версии продукта обрели ряд новых функций и приставку "Visual".

Microsoft Visual FoxPro включает в себя визуальную среду разработки СУБД, использующую в качестве языка программирования основы FoxPro. На протяжении длительного периода Visual FoxPro (VFP) оставался одним из наиболее популярных инструментов создания баз данных. Именно с его помощью было написано поистине колоссальное количество разного рода экономических, бухгалтерских и иных приложений, разработанных для расчета и хранения информации.

Версия Visual FoxPro 9.0 полностью совместима с предыдущими версиями продукта. Производители могут использовать инструменты Visual FoxPro 8.0 для развертывания приложений, созданных в среде Visual FoxPro 9.0. С помощью Visual FoxPro 9.0 можно делать web-сервисы и COM-компоненты, а также без усилий организовывать их взаимодействие с.NET-приложениями. В версии 9.0 реализованы новые типы данных, сняты многие ограничения языка SQL, введены дополнительные типы индексов, упрощена работа с удаленными данными и т. д.

Последней версией является 9.0. Использует язык программирования FoxPro. Поддержка версии VFP 9.0 в стандартном варианте заканчивается в январе 2010 года, а в расширенном - в январе 2015 года.

Microsoft Access. Первая версия СУБД Access появилась в начале 90-х годов. Это была первая настольная реляционная СУБД для 16-разрядной версии Windows. Популярность Access значительно возросла после включения этой СУБД в состав Microsoft Office 4.3.

MS Access - одна из самых мощных, гибких и простых в использовании СУБД. В ней можно создавать большинство приложений, не написав ни единой строки программы, но если нужно создать нечто очень сложное, то на этот случай MS Access предоставляет мощный язык программирования - Visual Basic for Application.

Популярность СУБД Microsoft Access обусловлена следующими причинами:

· доступность в изучении и понятность позволяют Access являться одной из лучших систем быстрого создания приложений управления базами данных;

· СУБД полностью русифицирована;

· возможность использования OLE технологии;

· интегрированность с пакетами Microsoft Office;

· поддержка WWW-идеологии;

· визуальная технология позволяет постоянно видеть результаты своих действий и корректировать их; кроме того, работа с конструктором форм может существенно облегчить дальнейшее изучение таких систем программирования, как Visual Basic или Delphi;

· широко и наглядно представлена справочная система;

· наличие большого набора "мастеров" по разработке объектов.

Большие изменения в интерфейсе программы-приложения произошли в MS Access 2007. Этот же интерфейс поддерживается и в следующей версии MS Access 2010. Теперь все объекты представлены в области переходов окна БД MS Access. все операции по работе с объектами собственно БД и приложений начинаются в этом окне.

Таблицы создаются пользователем для хранения данных об одной сущности - одном информационном объекте модели данных предметной области. Таблица состоит из полей и записей. База данных MS Access может включать в себя до 32768 объектов (в том числе формы, отчеты и т.д.). Одновременно может открываться до 2048 таблиц.

Формы являются основным средством создания диалогового интерфейса приложения пользователя. Форма может создаваться для ввода и просмотра взаимосвязанных данных базы на экране в удобном виде, соответствующем привычному для пользователя виду документа. В формы могут вставляться рисунки, диаграммы, звуковые фрагменты, видео. В форму могут включаться процедуры обработки событий, которые позволяют управлять процессом ввода, просмотра и корректировки данных. Такие процедуры хранятся в модуле формы. Возможна разработка форм с набором кнопок, с каждой из которых связано выполнение той или иной функции приложения. Такие формы могут использоваться для создания панелей управления в приложении.

Запросы служат для выборки нужных данных из одной или нескольких связанных таблиц. Результатом выполнения запроса является таблица. В запросе можно указать, какие поля исходных таблиц следует включить в таблицу запроса, как на их основе сформировать записи и отобрать нужные.

Таблица запроса может быть использована наряду с другими таблицами базы при обработке данных. Запрос может формироваться с помощью конструктора запросов или инструкции SQL. Запросы на изменение позволяют обновлять, удалять или добавлять данные в таблицы, а также создавать новые таблицы на основе существующих.

Схемы данных определяют, с помощью каких полей таблицы связываются между собой, как будет выполняться объединение данных этих таблиц, нужно ли проверять связную целостность при добавлении и удалении записей, изменения ключей таблиц. Схемы данных в области переходов в окне БД отображаются только в проектах MS Access, работающих с БД сервера.

Схема данных наглядно отображает логическую структуру БД: таблицы и связи между ними, а также обеспечивает использование установленных в ней связей при обработке данных.

Связи, определенные в схеме данных, автоматически используются для объединения таблиц при разработке многотабличных форм, запросов, отчетов, существенно упрощая процесс их конструирования. В схеме данных связи могут устанавливаться для любой пары таблиц, имеющих одинаковое поле, позволяющее объединять эти таблицы.

Для отображения схемы данных в базах данных MS Access используется команда Схема данных, размещенная на вкладке ленты Работа с базами данных в группе команд Показать или скрыть.

Отчеты предназначены для формирования на основе данных базы выходных документов любых форматов, содержащих результаты решения задач пользователя, и вывода их на печать. Как и формы, отчеты могут включать процедуры обработки событий. Использование графических объектов позволяет дополнять данные отчета иллюстрациями.

Макросы являются программами, состоящими из последовательности макрокоманд, которая выполняется по вызову или при наступлении некоторого события в объекте приложения или его элементе управления. Макросы позволяют автоматизировать некоторые действия в приложении пользователя. Создание макросов осуществляется в диалоговом режиме путем выбора нужных макрокоманд и задания параметров, используемых ими при выполнении.

Модули содержат процедуры на языке Visual Basic for Applications. Могут создаваться процедуры-подпрограммы, процедуры-функции, которые разрабатываются пользователем для реализации нестандартных функций в приложении пользователя, и процедуры для обработки событий. Использование процедур позволяет создать законченное приложение, которое имеет собственный графический интерфейс пользователя, позволяющий запросить выполнение всех функций приложения, обработать все ошибки и нестандартные ситуации.

Все таблицы, а также другие объекты базы данных Access - запросы, формы, отчеты, макросы и модули, построенные для этой базы, и внедренные объекты могут размещаться на диске в одном файле (формата accdb в Access 2007 и mdb в предыдущих версиях). Это упрощает технологию ведения БД и приложения пользователя, обеспечивается высокая компактность размещения всех объектов БД и эффективность обработки данных.

В MS Access активно развиваются технологические направления, составляющие основу корпоративных многопользовательских БД. Сохраняя реализованную в предыдущих версиях возможность создания клиентских приложений - проектов, подключенных к базам данных SQL Server, в MS Access поддерживается технология "клиент-сервер". Благодаря возможности разрабатывать клиентские приложения для доступа к данным сервера, MS Access активно применяется на средних и крупных предприятиях.

Oracle. Появилась первая система компании Эллисона - Oracle 2 В июне 1979 года. Главным конкурентным преимуществом СУБД Oracle была высокая скорость обработки огромных массивов информации, которую тогда отметили все эксперты. Oracle является исторически первой и одной из наиболее развитых на сегодняшний день реализацией архитектуры клиент/сервер. Открытость (переносимость + масштабируемость) всегда была основной идеей разработчиков Oracle. Современное положение компании на рынке СУБД, безусловно, является прямым следствием открытости системы.

Следующая версия - Oracle 3, выпущенная на рынок в 1983 году, — была уже полностью написана на языке C. Решение использовать язык C и поддерживать одно множество исходных кодов стало ключом к решению проблемы переносимости Oracle на широкий спектр платформ.

В настоящее время Oracle Corporation распространяет версию Oracle 11g Release 2, выпущенную в 2009 году. Чтобы понимать, как работает СУБД Oracle 11g, нужно понимать, что такое OLAP (OnLine Analytical Prosessing - обработка данных в реальном времени) сервер, что такое кубы и измерения, что такое грид-вычисления.

В Oracle-сервере данные хранятся не в виде таблиц, связанных между собой, а в виде кубов и измерений. Куб (он может быть многомерным) - это хранилище фактов. Измерение - это объект, в котором прописана иерархия подобъектов. Грид-вычисления - это форма распределенных вычислений, в которой "виртуальный суперкомпьютер" представлен в виде кластера соединенных с помощью сети, слабосвязанных компьютеров, работающих вместе для выполнения огромного количества заданий (операций, работ). Эта технология применяется для решения научных, математических задач, требующих значительных вычислительных ресурсов. Кластер - это группа связанных между собой компьютеров, объединенных высокоскоростными каналами связи. Чтобы во всем разобраться, следует порекомендовать книгу: Гринвальд Р, Стаковьяк Р, Стерн Дж. Oracle 11g. Основы. М.: Символ-Плюс, 2009. - 464 с. Итак, Oracle Database 11g - новый этап в развитии технологии баз данных - расширяет преимущества grid-вычислений с целью обеспечить высший уровень управляемости, доступности, производительности и безопасности, минимизируя сложность вычислений и сокращая суммарные затраты на них.

Объектно-ориентированные базы данных (ООБД). Новые области использования вычислительной техники, такие как научные исследования, автоматизированное проектирование и автоматизация учреждений, потребовали от баз данных способность хранить и обрабатывать не только данные, а новые объекты - документы, аудио- и видеоинформацию. Основные трудности объектно-ориентированного моделирования данных заключаются в том, что развитой математический аппарат, на который могла бы опираться общая объектно-ориентированная модель данных, пока слабо разработан.

Когда сложный объект заносится в реляционную базу, обязательна процедура декомпозиции его данных для их размещения в таблице. При чтении объекта из реляционной базы он собирается из отдельных элементов и только затем пригоден для использования. В объектных СУБД все иначе. Данные объекта, а также его методы помещаются в хранилище как единое целое.

ООБД появились совсем недавно как естественное развитие объектно-ориентированных языков программирования. На сегодняшний день ООБД пока не имеют сколько-нибудь широкого распространения, но, несомненно, они в ближайшее время будут бурно развиваться. Это подтверждает и тот факт, что разработчики многих реляционных БД включают в свои базы средства работы с объектными типами данных. Такие базы данных получили название объектно-реляционных. По этому пути, в частности, развивается и Oracle. Бывшая ранее чисто реляционной базой, Oracle, начиная с 8-й версии, поддерживает возможность хранения и обработки объектов и безо всякой натяжки может быть отнесена к объектно-реляционному классу баз данных.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под базой данных (БД)?

2. Какие функции выполняет система управления базами данных (СУБД)?

3. Какие компоненты включает в себя СУБД?

4. В чем разница между банком данных и базой данных?

5. Какие структурные компоненты включает в себя банк данных?

6. Что понимается под концептуальным, логическим, физическим уровнями представления данных?

7. В чем сущность и особенность реляционной модели данных по сравнению с другими типами моделей данных?

8. Какие основные понятия присущи реляционной модели данных?

9. Какие типы ключей имеют реляционные модели данных?

10. Какие виды связей существуют между записями двух таблиц?

11. Что понимается под нормализацией баз данных?

12. В чем отличие технологии "клиент-сервер" от "файл-сервер"?

13. В чем заключается популярность СУБД MS Access?

14. В чем отличие объектно-ориентированных баз данных от реляционных баз данных?

Литература

1. Кумскова И.А. Базы данных. - М.: Кнорус, 2010. - 488 с.

2. Фуфаев Э.В. Базы данных. - М.: Академия, 2009. - 320 с.

3. Кузин А.В. Базы данных. - М.: Академия, 2008. - 316 с.

4. Гурвиц Г.А. MS Access 2010. Разработка приложений на реальном примере. - СПб.: БХВ, 2010. - 493 с.

5. Гринвальд Р. и др. Oracle 11g. Основы. - СПб.: Символ, 2009. - 455 с.

6. Шутенко Ю.Т. Visual FoxPro для профессионалов. - СПб.: БХВ, 2009. - 569 с.

7. Сигель Ч. Paradox - это очень просто. - М.: БорАГ, 1993. - 399 с.

8. http://msdn.microsoft.com/ru-ru/librarv/ms165730.aspx - создание БД.

9. http://it.kgsu.ru/MSAccess/oglav.html - СУБД Access.

10. http://vtit.kuzstu.ru/books/shelf/170/doc/n3.html - создание БД.

11. http://www.codenet.ru/progr/vbasic/vb db/index.php - базы данных.

12. http://www.mstu.edu.ru/education/materials/zelenkov/toc.html - введение в базы данных.

13. http://www.intuit.ru/department/database/dbmdi/2/ - БД.

14. http://www.emanual.ru/download/693.html - основы современных баз данных.

15. http://www.rea.ru/hotel/it/Publications/database/database.htm - уч. пос. по БД.

16. http://citforum.ru/database/dbguide/index.shtml - проектирование БД.