Банки данных

Банк данных (БнД) – это система специально организованных данных, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Услугами БнД пользуется обычно большое число пользователей. Поэтому в БнД предусматривается специальное средство приведения всех запросов к единой терминологии - словарь данных. Кроме того, используются специальные методы эквивалентных грамматических преобразований запросов для построения оптимальных процедур их обработки, специальные методы доступа к одним и тем же данным различных пользователей при совпадении во времени поступивших запросов - механизм транзакций.
Обычно со стороны внешних пользователей к БнД формулируются следующие требования. БнД должен:

· Удовлетворять актуальным информационным потребностям внешних пользователей, обеспечивать возможность хранения и модификации больших объемов многоаспектной информации.

· Обеспечивать заданный уровень достоверности хранимой информации.

· Обеспечивать доступ к данным только пользователям с соответствующими полномочиями.

· Обеспечивать возможность поиска информации по произвольной группе признаков.

· Удовлетворять заданным требованиям по производительности при обработке запросов.

· Иметь возможность реорганизации и расширения при изменении границ ПО.

· Обеспечивать выдачу информации пользователю в различной форме.

· Обеспечивать простоту и удобство обращения внешних пользователей за информацией.

· Обеспечивать возможность одновременного обслуживания большого числа внешних пользователей.

Преимущества централизации управления данными:

· Сокращение избыточности хранимых данных (минимально необходимых дублирование данных).

· Устранение противоречивости хранимых данных (хранимых в различных файлах).

· Многоаспектное использование данных (принцип однократного ввода данных для разных пользователей и приложений).

· Комплексная оптимизация. (Например, выбор структуры хранения данных, которая обеспечивает наилучшее обслуживание в целом). В максимальной степени удовлетворяются противоречивые требования.

· Обеспечение возможности стандартизации (упрощение обмена данных, контроля и восстановления данных).

· Обеспечение возможности санкционированного доступа к данным. Интеграция данных приводит к тому, что данные, используемые различными пользователями, могут пересекаться различным образом. Следовательно, важно наличие в этих условиях механизма защиты данных от несанкционированного доступа к ним.

БнД через СУБД обеспечивает независимость прикладных программ от данных, чтобы не выполнять трудоемких ручных операций по внесению соответствующих изменений в прикладные программы.
Рассматривая данные как один из ресурсов АС (автоматизированных систем), можно сказать, что БнД централизованно управляет этим ресурсом в интересах всей системы. Наличие централизованного управления данными - главная отличительная черта БнД.

БнД - информационная система, реализующая централизованное управление данных в интересах всех пользователей АС. (Средство интеграции данных).

БнД - может рассматриваться в узком и широком смысле этого понятия. В узком БнД=БД + СУБД. В широком БнД =АС (автоматизированная система).
БнД в узком смысле включает в состав две основные компоненты:

· БД;

· СУБД - для реализации централизованного управления данными, хранимыми в базе, доступа к ним, поддержание их в состоянии, соответствующем состоянию ПО.

В широком смысле БнД - это АС.

Управляет БнД администратор банка данных (АБД).

Словарь данных (СД) представляет собой специальную систему в составе БнД, предназначенную для хранения единообразной информации обо всех ресурсах данных конкретного банка. В словаре содержатся сведения об объектах, их свойствах и отношениях для данной ПО, сведения о данных, хранимых в базе (наименования данных, их структуре, связи с другими данными), об их возможных значениях и форматах представления, об источниках их возникновения, о кодах защиты, разграничениях доступа к данным со стороны пользователей.

Основной функцией АБД является обеспечение структур данных и взаимосвязь между ними, эффективных для обслуживания именно всего коллектива пользователей. Это функция администрирования БД.
БнД отличаются тем, что их внедрение и последующая эксплуатация занимает довольно продолжительное время. Поэтому функции АБД являются долгосрочными и направлены на координацию всех этапов проектирования, реализации и ведения БД.

На стадии проектирования АБД выступает основным идеологом, руководит всеми работами по разработке или приобретению ПО, обучение обслуживающего персонала и т.п.

На стадии эксплуатации отвечает за нормальную эксплуатацию и функционирование БнД, управляет режимом работы, отвечает за сохранность данных.
Функции АБД:

· решать вопросы организации данных об объектах ПО и установлении связей между этими данными с целью объединения информации о различных объектах; согласовывать представления пользователей;

· координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД;

· учитывать текущие и перспективные требования пользователей; следить, чтобы БД удовлетворял актуальным информационным потребностям;

· вопросы расширения БД в связи с изменением границ ПО;

· защита данных от некомпетентного использования, от сбоев ТС, определения степени секретности части информации и разграничения доступа к ним;

· ведение СД, контроль избыточности и противоречивости, достоверность;

· методы хранения данных, пути доступа к ним, связей между данными, определение форматов данных, определять степень влияния изменений в данные на всю БД;
координация вопросов технического обеспечения системы;

· координация работы системных программистов, разрабатывающих дополнительные ПО для улучшения эксплуатационных характеристик системы;

· координация работы прикладных программистов, разрабатывающих новые прикладные программы в рамках состава ПО системы.

Структура БнД:

· информационная база – данные, отражающие состояние определенной предметной области и используемые информационной системой.

Состоит из двух компонент:

1) коллекции записей собственно данных;

2) описания этих данных – метаданных.

Данные могут использоваться (т. е. представляться) по-разному. С одной стороны, разные прикладные задачи требуют разных наборов данных, в совокупности обеспечивающих функциональную полноту информации, а с другой – они должны быть различны для различных категорий субъектов (разработчиков или пользователей). Назначение – представление данных на трех уровнях. В литературе по БД упоминается три уровня представления данных:

o концептуальный -пользователь,

o разработчик ИС,

o внешний (логический) – прикладной программист,

o внутренний (физической) – СУБД.

· лингвистические средства обеспечивают интерфейс пользователей разных категорий с банком данных и базируются на языковых средствах СУБД. Включают в себя ЯОД, описание, модель данных и их отношения и ЯМД – средства запросов к БД и поддержания БД;

· программные средства осуществляют обработку данных и управление этой обработкой в вычислительной среде, а также взаимодействие с операционной системой и прикладными программами. Компоненты: ядро (обеспечивает управление данными во внешней и оперативной памяти, а также протоколирование изменений), процессор языка баз данных (обработка – трансляция или компиляция – и оптимизация запросов на выборку и изменение данных), подсистема (библиотека) поддержки программных вызовов (обслуживает прикладные программы управления данными, взаимодействующие с СУБД через средства пользовательского интерфейса), сервисные программы (системные и внешние утилиты) (обеспечивают настройку СУБД, восстановление после сбоев и ряд дополнительных возможностей обслуживания);

· технические средства служат для обеспечения эффективной и бесперебойной работы баз данных. Должны быть отказоустойчивыми, иметь надежные устройства ввода-вывода и объемные быстродействующие накопители;

· организационно-административные подсистемы и нормативно-методическое обеспечение – не являются технической компонентой системы, однако трудно рассчитывать на устойчивое и долговременное функционирование банка данных, если будут отсутствовать необходимые методические и инструктивные материалы, регламентирующие работу пользователей, различных по своему статусу и уровню полноценности.