Понятие и функции системы управления базами данных

Классификация баз данных.

Понятие и классификация баз данных

Цель любой информационной системы - обработка данных об объектах реального мира. В широком смысле слова база данных - совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Это возможно только если данные структурированы.

Структурирование - введение соглашений о способах представления данных. Структурированными (рисунок 3.1) называются данные, записанные, например, в текстовом файле. В неструктурированных данных сложно организовать поиск данных, а упорядочить подобную информацию почти невозможно. Чтобы автоматизировать поиск и систематизировать эти данные необходимо выработать определённые соглашения или правила о способах представления данных. Например, дату рождения студента нужно записать одинаково для каждого, она должна иметь одинаковую длину и определённое место среди остальной информации.

Рисунок 3.1 - Пример структурированных данных

Пользователями баз данных могут быть различные прикладные программы, программные комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями.

База данных - поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области (например, личное дело студента).

1. По форме представления информации:

· видеосистема;

· аудиосистема;

· система мультимедиа.

Эта классификация показывает, в каком виде информация хранится и выдается пользователям (в виде изображения, звука, движущегося изображения). "Изображение" используется в широком смысле: текст, графика, фото, карты, анимационные изображения.

2. По типу хранимой информации:

· документальные;

· фактографические;

· лексикографические.

В документальных БД единицей хранения является какой либо документ и пользователю в ответ на запрос выдается либо сам документ либо ссылка на него. БД документального типа могут быть организованы по разному: без хранения и с хранением самого исходного документа на машинных носителях. Среди документальных БД различают библиографические, реферативные и полнотекстовые.

Фактографические БД содержат числовую и символьную информацию, которая описывает предметную область. Такие базы данных называются также структурированные. В системах фактографического типа в БД хранится информация об интересующих пользователя объектах предметной области в виде фактов; в ответ на запрос пользователя выдается требуемая информация об интересующем его объекте или сообщение о том, что информация отсутствует. Сведения о процессах или объектах могут поступать из различных сообщений и документов, поэтому здесь выявление нового атрибута (поля) происходит путем анализа каждого нового сообщения или документа, содержащего сведения об объекте.

Лексикографические БД содержат многоязыковые словари классификаторы, многоязычные словари, словари основ слов и т.п.).

В последние годы активно развивается объектно-ориентированный подход к созданию ИС. Объектные БД организованы как объекты и ссылки к объектам. Объект представляет собой данные и правила, по которым осуществляется операция с этими данными. Объект включает метод, который является частью определения объекта и запоминается вместе с объектом. В объектных БД данные запоминаются как объекты, классифицированные по типам классов и организованные в иерархическое семейство классов. Класс - коллекция объектов с одинаковыми свойствами. Объекты принадлежат классу. Классы организованы в иерархии.

3. По охвату программного обеспечения. Эта классификация может проводиться по разным признакам - по территориальному (город, страна), ведомственному, проблемному, временному.

4. По характеру организации данных БД могут быть разделены на:

· неструктурированные;

· частично структурированные;

· структурированные.

Этот классификационный признак относится к информации, представленной в символьном виде. К неструктурированным БД могут быть отнесены БД, организованные в виде семантических сетей. Частично структурированными можно считать БД в виде обычного текста или гипертекстовые системы. Структурированные БД требуют предварительного проектирования и описания структуры БД. Только тогда БД такого типа могут быть заполнены данными.

5. По типу использованных моделей структурированные данные делятся на:

· сетевые;

· иерархические;

· реляционные.

6. По технологии обработки данных:

· централизованные;

· распределенные.

Централизованные данные хранятся в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, то возможен распределенный доступ к такой базе. Такая База данных состоит из нескольких возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).

7. По способу доступа к данным:

· база данных с локальным доступом (т.е. ПК);

· база данных с удаленным (сетевым) доступом.

Система централизованной базы данных с сетевым доступом предполагает различные архитектуры подобных систем:

· файл-сервер;

· клиент- сервер.

Файл-сервер. Здесь предполагается выделение одной из машин в качестве центральной (сервер). На такой машине хранится совместно используемая централизованная база данных. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном производится обработка.

При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут также создавать на рабочих станциях локальные базы данных, которые используются ими монопольно (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Архитектура "файл-сервер"

Клиент-сервер. Здесь помимо хранения централизованной базы данных централизованная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемые клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные транспортируются от сервера к клиенту (рис.3.3).

Рисунок 3.3 - Архитектура "клиент-сервер"

Группа реляционных СУБД представлена на рынке программных продуктов очень широко (Paradox, Clarion, dBase II,III,IV, Clipper, FoxBASE, FoxPro, Clipper, Ms Access).

СУБД - комплекс программ и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их и организации поиска в них необходимой информации.

Централизованный характер управления данными в базе данных предполагает необходимое существование группы лиц (одного лица), на которую возлагается функция администрирования данными, хранимыми в базе данных (администратор базы данных).

Функции СУБД:

1. Обеспечение пользователя средствами, позволяющими оперировать данными.

2. Предоставление пользователю средства описания данных.

3. Обеспечение операционного создания, уничтожения и манипулирования данными (вставка, поиск, редактирование).

4. Обеспечение секретности данных (защита от несанкционированного доступа).

5. Обеспечение целостности данных. Целостность данных гарантируется отсутствием избыточности. Так как данные хранятся в единичном экземпляре, но возможна ситуация, когда при фактических изменениях данных оно оказывается изменено не всех записях.

6. Обеспечивает проверку ограничений, предотвращающих запоминание некорректных данных в базе.

7. Обеспечение синхронизации. При работе в сети несколько пользователей одновременно получают доступ к данным.

8. Обеспечение защиты при аварийных сбоях и восстановление данных.

В настоящее время есть более 50 типов СУБД для IBM PC и совместимых с ними компьютеров.