Проектирование базы данных и оценка деятельности предприятия ООО «Управляющая компания «Наш дом Кировский»

- по способу организации хранения данных и выполнения функций обработки  базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.

Системы централизованных баз данных с сетевым  доступом предполагают две основные архитектуры – файл-сервер или  клиент-сервер.

Архитектура файл-сервер. Предполагает выделение  одной из машин сети в качестве центральной (главный сервер файлов), где хранится совместно используемая централизованная база данных. Все  другие машины исполняют роль рабочих  станций. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами  передаются на рабочие станции, где  в основном и производится их обработка. При большой интенсивности доступа  к одним и тем же данным производительность информационной системы падает.

Архитектура клиент-сервер. Эта модель взаимодействия компьютеров в сети для современных  СУБД фактически стала стандартом. Каждый из подключенных к сети и  составляющих эту архитектуру компьютеров  играет свою  роль: сервер владеет  и распоряжается информационными  ресурсами системы, клиент имеет  возможность пользоваться ими. Помимо хранения централизованной базы данных сервер базы данных обеспечивает выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск  и извлечение данных на сервере. Извлеченные  данные транспортируются по сети от сервера  к клиенту. Спецификой архитектуры  клиент-сервер является использование  языка запроса SQL.

Сервер  базы данных представляет собой СУБД, параллельно  обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. Как правило, клиент и сервер территориально отделены друг от друга, и в этом случае они образуют систему распределенной обработки данных.  

Характеристиками  СУБД являются:

- производительность;

- обеспечение целостности данных на уровне баз данных;

- обеспечение безопасности данных;

- возможность работы в многопользовательских средах;

- возможность импорта и экспорта данных;

- обеспечение доступа к данным с помощью языка SQL;

- возможность составления запросов;

- наличие инструментальных средств разработки прикладных программ.

Производительность  СУБД оценивается:

- временем выполнения запросов;

- скоростью поиска информации;

- временем импортирования баз данных из других форматов;

- скоростью выполнения операций (таких как обновление, вставка, удаление);

- временем генерации отчета и другими показателями.

Безопасность  данных достигается:

- шифрованием прикладных программ;

- шифрованием данных;

- защитой данных паролем;

- ограничением доступа к базе данных (к таблице, к словарю и т.д.).

Обеспечение целостности данных подразумевает  наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе  данных всегда остается корректной и полной. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом  данные заносятся в память (в интерактивном  режиме, посредством импорта или  с помощью специальной программы). Используемые в настоящее время  СУБД обладают средствами обеспечения  целостности данных и надежной безопасности.

Система управления базами данных управляет  данными во внешней памяти, обеспечивает надежное хранение  данных  и поддержку  соответствующих языков базы данных. Важной функцией СУБД является функция  управления буферами оперативной памяти. Обычно СУБД работают с базами данных больших размеров, часто превышающими размеры оперативной памяти ЭВМ. В развитых СУБД поддерживается свой набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной их замены.

Наибольшее  распространение в настоящее  время получили системы управления базами данных Microsoft Access и Oracle.

Этапами работы в СУБД являются:

- создание структуры базы данных, т.е.  определение перечня полей, из которых состоит каждая запись таблицы, типов и размеров полей (числовой, текстовый, логический и т.д.), определение ключевых полей для  обеспечения необходимых связей между данными и таблицами;

- ввод и редактирование данных в таблицах баз данных с помощью представляемой  по умолчанию стандартной формы в виде таблицы и с помощью экранных форм, специально создаваемых пользователем;

- обработка данных, содержащихся в таблицах, на основе запросов и на основе  программы;

- вывод информации из ЭВМ с использованием отчетов и без использования отчетов.

Реализуются названные этапы работы с помощью  различных команд.

Централизованная  база данных обеспечивает простоту управления, улучшенное использование данных на местах при выполнении дистанционных  запросов, более высокую степень  одновременности обработки, меньшие  затраты на обработку.

Распределенная  база данных предполагает хранение и  выполнение функций управления данными  в нескольких  узлах и передачу данных между этими узлами в процессе выполнения запросов. В такой базе данных не только различные ее таблицы  могут храниться на разных компьютерах, но и разные фрагменты одной таблицы. При этом для пользователя не имеет значения как организовано хранение данных, он работает с такой базой, как с централизованной⁹.

2.2. Модели данных

    Для реализации учетных задач разработан специальный класс программ –  системы управления базами данных (СУБД).

    Основой любой базы данных является модель данных, с помощью которой, представлены объекты предметной области и  взаимодействия между ними.

    Модель  данных – это совокупность соглашений  о  способах  и  средствах формализованного  описания  объектов  и  их  связей,  имеющих  отношение   к автоматизации  процессов системы.  Вид  модели  и  используемые  в  ней  типы структур  данных  отражают  концепцию  организации   и   обработки   данных, используемую  в  СУБД,  поддерживающей   модель,   или   в   языке   системы программирования,  на  котором  создается  прикладная  программа   обработки данных.

Для задач  учетного типа могут применяться  следующие модели данных: иерархическая, сетевая и реляционная. 

Иерархическая модель данных.

    Иерархическая модель позволяет строить базы данных с иерархической древовидной структурой. Эта структура определяется как дерево, образованное по парными связями¹⁰.

    На  самом верхнем уровне дерева имеется  один узел, называемый корнем. Все другие узлы, кроме корня, связываются только с одним узлом на более высоком по отношению к ним самим уровне.

    Для групповых отношений в иерархической  модели обеспечивается автоматический режим включения и фиксированное членство. Это означает, что для запоминания любой некорневой записи в БД должна существовать ее родительская запись. Для внесения новых данных, связанных с уже имеющимися данными, необходимо строить дополнительные отношения.

    При удалении родительской записи автоматически  удаляются все подчиненные (никакой  потомок не может существовать без  предка).

    Недостатки  иерархических БД:

• частично дублируется информация между парными записями, причем в иерархической модели данных не предусмотрена поддержка соответствия между парными записями;
• ограничение применения, т.к. многие варианты взаимодействия данных невозможно реализовать средствами иерархической зависимости.

    Достоинства:

• простота построения и использования;
• минимальное расходование памяти ЭВМ.

    Сетевая модель данных

    Сетевая модель данных определяется в тех  же терминах, что и иерархическая. Она состоит из множества записей, которые могут быть владельцами  или членами групповых отношений.

    Основное  различие этих моделей состоит в  том, что в сетевой модели запись может быть членом более чем одного группового отношения. Согласно этой модели каждое групповое отношение именуется и проводится различие между его типом и экземпляром. Тип группового отношения задается его именем и определяет свойства общие для всех экземпляров данного типа. Экземпляр группового отношения представляется записью-владельцем и множеством (возможно пустым) подчиненных записей. При этом имеется следующее ограничение: экземпляр записи не может быть членом двух экземпляров групповых отношений одного типа.

    Как и в иерархической модели, обеспечивается только поддержание целостности  по ссылкам (владелец отношения - член отношения).

    Недостатки  сетевой БД:

• сложность построения;
• сложность организации при большом числе веерных отношений.

    Достоинства:

• универсальность;
• возможность доступа к данным через значения к нескольким отношениям.

    Реляционная модель данных.

    В настоящее время реляционная  модель является фактическим стандартом, на который ориентируются практически  все современные коммерческие СУБД ¹¹.

    В реляционной модели достигается  гораздо более высокий уровень  абстракции данных, чем в иерархической  или сетевой. Создатель модели Е.Ф.Кодд утверждает, что "реляционная модель предоставляет средства описания данных на основе только их естественной структуры, т.е. без потребности введения какой-либо дополнительной структуры для целей машинного представления". Другими словами, представление данных не зависит от способа их физической организации. Это обеспечивается за счет использования математической теории отношений (само название "реляционная" происходит от английского relation - "отношение").

    Реляционная модель опирается на систему понятий  реляционной алгебры, важнейшие из которых: таблица, отношение, строка, столбец, первичный ключ. Все операции над реляционной базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами, каждая из которых состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных. Таблица отражает  тип объекта реального мира (сущность), а каждая ее строка (кортеж) - конкретный объект.

    В отличие от иерархической и сетевой моделей данных, в реляционной отсутствует понятие группового отношения. Для отражения ассоциаций между кортежами разных отношений используется дублирование их ключей. Отношение может содержать несколько ключей. Но всегда один из ключей объявляется первичным, его значения не могут обновляться. Все остальные ключи отношения называются возможными ключами.

    Атрибуты, представляющие собой копии ключей других отношений, называются внешними ключами.

    Внешний ключ - это столбец, значения которого однозначно характеризуют сущности, представленные строками некоторого другого отношения, то есть задают значения их первичного ключа. Отношение, в котором определен внешний ключ, ссылается на соответствующее отношение, в котором такой же атрибут является первичным ключом.

    Недостаток  реляционной модели – низкая скорость при обработке данных.

    Преимущества  реляционной модели данных:

• позволяет избежать дублирования информации;
• независимость данных, т.е. изменение структуры реляционной базы данных не приводит к серьезным изменениям программного обеспечения;
• легко организуется связь между данными из разных отношений.

    Завершая  обсуждение моделей данных, подведем некоторые итоги. Преимущества реляционного подхода достаточно очевидны: