Содержание

Введение

     В настоящее время подавляющее  большинство коммерческих организаций  использует различные базы данных для  автоматизации процессов обработки  информации, удобства ее эксплуатации, повышения надежности хранения данных, сокращения числа возможных ошибок в работе, предотвращения избыточности данных, а также в целях повышения производительности. Состав баз данных и их размер определяются направлением деятельности конкретного предприятия и его мощностью.

     В связи с тем, что современные информационные системы оперируют большими объемами и сложными структурами данных, средства управления базами данных можно выделить в отдельную группу информационных систем, отвечающих за управление сложными структурированными данными. Сегодня можно с уверенностью утверждать, что решение широкого круга задач в любой сфере деятельности человека сегодня практически невозможно без использования оперативно управляемых баз данных.

     В данной работе рассматривается одно из направлений применения баз данных -  хранение информации об абонентах Интернет-провайдера. В виду того, что Интернет становится все более доступен и дешев, а спектр услуг провайдеров расширяется, внутри компании-провайдера циркулирует огромный объем различных данных. Эта информация требует систематизации, обработки, хранения. Также должна быть обеспечена простота и скорость доступа к ней, ее защищенность и поддержание в актуальном состоянии.

     Эти задачи становится все труднее решать, т.к. количество клиентов Интернет-провайдеров  по обозначенным выше причинам постоянно увеличивается. Однако их решение критически важно для успешного и качественного предоставления услуг, а, как следствие, стабильной работы и развития организации провайдера в целом. Для эффективного хранения данных используют банки и базы данных, а для удобства управления ими прибегают к т.н. системам управления базами данных (СУБД).

     Таким образом, система управления данными, в частности абонентской базой  данных, Интернет-провайдера должна:

• обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы;
• позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей;
• обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенных задержек;
• выполнять точный и полный анализ данных.

     Современные СУБД в основном являются приложениями Windows, так как данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может в меньше степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ.

     Среди наиболее ярких представителей систем управления базами данных можно отметить: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент-сервер». Фактически, у любой современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой компанией, имеющий аналогичную область применения и возможности, любое приложение способно работать со многими форматами представления данных, осуществлять экспорт и импорт данных благодаря наличию большого числа конвертеров. Общепринятыми, также, являются технологи, позволяющие использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня (чаще – диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного значения на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом «де-факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования Visual Basic, Visual C++, Delphi, которые позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое использование технологии «клиент-сервер».

     Таким образом, на сегодняшний день разработчик не связан рамками какого-либо конкретного пакета, а в зависимости от поставленной задачи может использовать самые разные приложения. Поэтому, более важным представляется общее направление развития СУБД и других средств разработки приложений в настоящее время.

Исследовательский раздел

Обзор аналогичных программных  средств.

     Сформулируем  основные принципы организации данных, лежащие в основе СУБД. А также  рассмотрим кратко и попытаемся сравнить некоторые СУБД, используемые на коммерческих предприятиях для решения названных выше задач.

     Элемент данных (поле) – наименьшая единица поименованных данных.

     Логическая  запись – поименованная совокупность элементов данных (полей).

     Экземпляр логической записи – текущее значение элементов записи.

     База  данных – совокупность экземпляров различных типов записей и отношений между записями и элементами. Базу данных можно определить как совокупность взаимосвязанных хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом. В качестве основного критерия оптимальности функционирования базы данных, как правило, используются временные характеристики реализации запросов пользователей прикладными программами.

     Структуру БД определяет модель, на основе которой она построена. На сегодняшний день стандартом стала реляционная модель хранения данных, как наиболее гибкая и эффективная.

     Реляционная модель данных была предложена Е.Ф.Коддом (Dr. E.F.Codd) в 1969 году. Впервые основные концепции этой модели были опубликованы в 1970 г. , CACM, 1970, 13 N 6).

     Реляционная база данных представляет собой хранилище  данных, содержащее набор двухмерных таблиц. Набор средств для управления подобным хранилищем называется реляционной системой управления базами данных (РСУБД). РСУБД может содержать утилиты, приложения, сервисы, библиотеки, средства создания приложений и другие компоненты.

     Любая таблица реляционной базы данных состоит из строк (записи) и столбцов (поля).

     Строки  таблицы содержат сведения о представленных в ней фактах (однотипных объектах). На пересечении столбца и строки находятся конкретные значения содержащихся в таблице данных.

     Данные  в таблицах удовлетворяют следующим  принципам:

1. Каждое значение, содержащееся на пересечении строки и колонки, должно быть атомарным (то есть не расчленяемым на несколько значений).
2. Значения данных в одной и той же колонке должны принадлежать к одному и тому же типу, доступному для использования в данной СУБД.
3. Каждая запись в таблице уникальна, то есть в таблице не существует двух записей с полностью совпадающим набором значений ее полей.
4. Каждое поле имеет уникальное имя.
5. Последовательность полей в таблице несущественна.
6. Последовательность записей также несущественна.

     Несмотря  на то, что строки таблиц считаются неупорядоченными, любая система управления базами данных позволяет сортировать строки и колонки в выборках из нее нужным пользователю способом.

     Поскольку последовательность колонок в таблице  несущественна, обращение к ним  производится по имени, и эти имена для данной таблицы уникальны (но не обязаны быть уникальными для всей базы данных).

     Роль  интерфейса между прикладными программами  и базой данных, обеспечивающего  их независимость, играет система управления базами данных (СУБД) – программный комплекс поддержки интегрированной совокупности данных, предназначенный для создания, ведения и использования базы данных многими пользователями (прикладными программами).

     Основные функции системы управления базами данных:

1. Определение структуры создаваемой базы данных, ее инициализация и проведение начальной загрузки
2. Предоставление пользователям возможности манипулирования данными (выборка необходимых данных, выполнение вычислений, разработка интерфейса ввода/вывода, визуализация).
3. Обеспечение независимости прикладных программ (логической и физической независимости).
4. Защита логической целостности базы данных.
5. Защита физической целостности.
6. Управление полномочиями пользователей на доступ к базе данных.
7. Синхронизация работы нескольких пользователей.
8. Управление ресурсами среды хранения.
9. Поддержка деятельности системного персонала.

     Рассмотрим  основные виды архитектур построения современных СУБД в хронологическом  порядке.

     Централизованная  архитектура: при использовании этой технологии база данных, СУБД и прикладная программа располагаются на одном компьютере. Для такого способа организации не требуется поддержки сети и все сводится к автономной работе. Подобная архитектура использовалась в первых версиях СУБД DB2, Oracle, Ingres.

      
Технология  с сетью и файловым сервером ("файл-сервер"): эта архитектура предполагает назначение одного из компьютеров сети в качестве выделенного сервера, на котором будут храниться файлы базы данных. В рамках архитектуры "файл-сервер" были выполнены первые версии популярных так называемых настольных СУБД, таких, как dBase и Microsoft Access. 

     Технология "клиент – сервер": предполагает наличие некоторого количества компьютеров, объединенных в сеть, один из которых выполняет особые управляющие функции (является сервером сети). В архитектуре "клиент – сервер" работают так называемые "промышленные" СУБД. Например, MS SQL Server, Oracle, Gupta, Informix, Sybase, DB2, InterBase и ряд других. 

     Трехзвенная (многозвенная) архитектура "клиент – сервер": трехзвенная (в некоторых случаях многозвенная) архитектура (N-tier или multi-tier). Представляет собой дальнейшее совершенствование технологии "клиент – сервер". Рассмотрев архитектуру "клиент – сервер", можно заключить, что она является 2-звенной: первое звено – клиентское приложение, второе звено – сервер БД + сама БД. В трехзвенной архитектуре вся бизнес-логика, ранее входившая в клиентские приложения, выделяется в отдельное звено, называемое сервером приложений. При этом клиентским приложениям остается лишь пользовательский интерфейс. Так, в качестве клиентского приложения в описанном выше примере выступает Web-браузер.

     Проведем  краткий обзор СУБД и классифицируем их по некоторым признакам. Многие авторы классифицируют СУБД на две большие категории: так называемые "настольные" и "серверные". Рассмотрим каждую категорию.

     Настольные  СУБД используются для сравнительно небольших задач (небольшой объем обрабатываемых данных, малое количество пользователей). С учетом этого, указанные СУБД имеют относительно упрощенную архитектуру, в частности, функционируют в режиме файл-сервер, поддерживают не все возможные функции СУБД (например, не ведется журнал транзакций, отсутствует возможность автоматического восстановления базы данных после сбоев и т. п.). Тем не менее, такие системы имеют достаточно обширную область применения. Прежде всего, это государственные (муниципальные) учреждения, сфера образования, сфера обслуживания, малый и средний бизнес. Специфика возникающих там задач заключается в том, что объемы данных не являются катастрофически большими, частота обновлений не бывает слишком высокой, организация территориально обычно расположена в одном небольшом здании, количество пользователей колеблется от одного до 10–15 человек. В подобных условиях использование настольных СУБД для управления информационными системами является вполне оправданным, и они с успехом применяются.

     Одними  из первых СУБД были так называемые dBase-совместимые программные системы, разработанные разными фирмами. Первой широко распространенной системой такого рода была система dBase III – PLUS (фирма Achton-Tate). Развитый язык программирования, удобный интерфейс, доступный для массового пользователя, способствовали широкому распространению системы. В то же время работа системы в режиме интерпретации обусловливала низкую производительность на стадии выполнения. Это привело к появлению новых систем-компиляторов, близких к системе dBase III – PLUS: Clipper (фирма Nantucket Inc.), FoxPro (фирма Fox Software), FoxBase+ (фирма Fox Software), Visual FoxPro (фирма Microsoft). Одно время достаточно широко использовалась СУБД PARADOX (фирма Borland International).