Основные понятия теории баз данных.

Глава 2: Основные понятия теории баз данных.                                                                                                       

                                                                                                                                         Глава 1: Информационные системы.

Глава 2: Основные понятия теории баз данных.                                                                                                                     

                                                                                                              Глава 2: Основные понятия теории баз данных (БД).

Глава 3: Архитектура информационной системы                                                                                                                 

                                                                                                                    Глава 3: Архитектура информационной системы

Глава 4: Сетевые базы данных.                                                                                                                                               

                                                                                                                                                Глава 4: Сетевые базы данных.

Глава 5: Иерархические базы данных.                                                                                                                                   

                                                                                                                                     Глава 5: Иерархические базы данных.

Глава 6: Реляционные базы данных.                                                                                                                                       

                                                                                                                                        Глава 6: Реляционные базы данных.

Глава 7: Метод проектирования БД «Сущность-связь».                                                                                                      

                                                                                                       Глава 7: Метод проектирования БД «Сущность-связь».

Глава 8: Постреляционные базы данных                                                                                                                             

                                                                                                                                 Глава 8: Постреляционные базы данных

Глава 9: Объектно-ориентированные базы данных                                                                                                              

                                                                                                               Глава 9: Объектно-ориентированные базы данных

Глава 10: Базы знаний                                                                                                                                                            

                                                                                                                                                             Глава 10: Базы знаний

Глава 11: Язык SQL                                                                                                                                                                

                                                                                                                                                                Глава 11: Язык SQL

Глоссарий                                                                                                                                                                                

                                                                                                                                                                                 Глоссарий

Оглавление                                                                                                                                                                              

                                                                                                                                                                               Оглавление

1. Информационные  системы

 

 

Информацией принято называть сведения, передаваемые людьми устным, письменным или любым другим способом.

 

Информационная система (ИС) служит для сбора и накопления информации, и ее эффективного использования  для разнообразных целей. Применяя вычислительную технику можно автоматизировать информационную систему (ИС). В этом случае информация представляется в виде каких–либо формальных данных и хранится в памяти ЭВМ. Следовательно, при проектировании информационной системы (ИС) приходится решать вопросы двух аспектов: инфологического и датологического.

 

1. Инфологический: какие сведения и для каких целей будут храниться в информационной системе.
2. Датологический: как соответствующие данные будут организованны в памяти ЭВМ и как они будут обрабатываться при эксплуатации ЭВМ.

 

По сфере применения различают  два основных класса информационных систем (ИС): информационно поисковые  системы и системы обработки  данных.

Информационно-поисковые  системы ориентированны на извлечение некоторых подмножеств из множества хранящихся сведений в соответствии с некоторым критерием поиска. В данном случае пользователя интересует извлекаемая информация.

Пример: справочная служба 09, и т.д.

Системы обработки данных. Извлекаемая информация – это не хранимые данные, а результат обработки хранящихся данных (информационная система гостиничного хозяйства, где данные постоянно обновляются и т.д.).

 

2. Основные понятия теории баз данных

 

1. Предметная область

 

Под предметной областью (ПО) понимают часть реального мира.

По отношению к информационным системам предметная область – это та часть реального мира, о которой информационная система собирает информацию.

 

Рис. 2.1 Структура предметной  области

 

Возглавляет предметную область её администратор (директор, начальник, ректор). Предметная область состоит из фрагментов (рис 2.1). Каждый фрагмент предметной области характеризуется множеством объектов и процессов, использующих объект, а также множеством пользователей, объединяемые единым взглядом на предметную область.

 

До недавнего времени автоматизировались отдельные процессы в рамках фрагментов предметной области, то есть разрабатывалось множество локальных приложений. При таком подходе одни и те же данные многократно представлялись в памяти ЭВМ, поскольку локальные приложения разрабатываются и эксплуатируются независимо друг от друга.

 

При переходе от автоматизации отдельных  процессов предметной области к  созданию автоматизированных информационных систем требуется не только увязка локальных приложений, но и качественно  новый подход к организации данных. Этот подход состоит в использовании единого хранилища данных, тогда отдельные пользователи перестают быть владельцами тех или иных данных. Все данные накапливаются и хранятся централизованно.

 

В памяти ЭВМ создается динамически  обновляемая модель предметной области, это хранилище или динамическую модель предметной области и называют базой данных.

 

Пользователи информационных систем имеют возможность обращаться к  интересующим их данным, а одни и  те же данные могут быть представлены в разной форме в зависимости от потребности пользователя. Это обеспечивается использованием программной среды. Важным компонентом автоматизированной информационной системы является СУБД (система управления базой данных) (рис. 2.2).

 

СУБД – это набор программных модулей.

 

Рис. 2.2 Система управления базой  данных (СУБД).

 

2. Интеграция данных

Достоинства интеграции данных

 

1. Интеграция обеспечивает синхронное обновление данных для всех приложений.
2. Устраняется избыточность данных, что приводит к уменьшению требований к внешней памяти.
3. Сокращение дублирования данных приводит к повышению достоверности данных и сокращается время на процедуру их обновления.
4. Хранение данные в БД в унифицированном виде, благодаря этому разработчикам приложений не нужно задумываться над вопросами физического доступа к данным. Эти физические механизмы автоматически поддерживаются СУБД. Прикладной программист лишь подбирает подходящие типы данных и сообщает программе, в каком виде хочет их получить.
5. Применение интегрированых БД обеспечивает высокий уровень независимости приложений (т.е. конкретных задач обработки данных) от организации данных.

Проблемы, связанные с интеграцией  данных

 

В случае нескольких локальных приложений, каждый владелец сам несет полную ответственность за свои данные.	В случае глобальной базы данных владельцы  данных становятся пользователями, а  всю ответственность за целостность  и достоверность данных несет  администратор БД.
Рис. 2.3 Организация обслуживания БД.

 

Владельцы должны быть уверены в  сохранности данных, а значит, возникает потребность в новом подразделении – в службе администратора БД.

 

3. Функции администратора базы данных

 

• Защита данных от разрушения.
• Обеспечение достоверности данных.
• Обеспечение коллективного доступа.
• Анализ эффективности использования ресурсов БД.

Защита данных от разрушения при  сбоях оборудования.

 

Этот вид защиты чаще всего называется обеспечением физический целостности данных. Основной способ защиты в данном случае - резервирование, т.е. периодическое копирование всех данных.

Защита от некорректных обновлений.

 

Некоторые обновления данных могут  привести к неправильному использованию  данных. Такая защита называется логической целостностью данных. Она обеспечивается:

 

• Ограничением доступа пользователя к данным. Отдельным пользователям может быть доступна только часть БД или часть некоторого файла.
• При описании данных некоторые методы СУБД позволяют задавать область допустимых значений и, при вводе данных система автоматически проверяет, принадлежит ли вводимое значение допустимой области.
• Кроме этого важно контролировать осмысленное сочетание значений данных, эта разновидность логической целостности называется семантической целостностью.

Защита данных от несанкционированного доступа.

 

Пользователю предоставляется  доступ, который ограничен администратором БД за счет назначения привилегий.

Обеспечение коллективного доступа  к данным.

 

Здесь возникают проблемы синхронизации  доступа разных пользователей к  одним и тем же данным. Проблемы возникают при обновлении данных. Если один пользователь обновляет какие-либо данные, некоторая часть данных должна быть заблокирована, например весь файл или отдельные записи. Для обеспечения корректного коллективного доступа используются алгоритмы типа двойной транзакции или писатель/читатель.

 

 

 

4. Проектирование и развитие баз данных

 

При традиционном подходе проектирования информационных систем (ИС) (локальных  приложений) организация БД диктуется  потребностями конкретных пользователей, отсюда серия локальных приложений. С переходом к глобальным БД возникает новая проблема – разработка структуры данных, определение ограничения целостности и др. проблемы. Со временем БД несомненно потребует развития. Это произойдет в силу неизбежных изменений предметной области, а так же возрастающих потребностей пользователя. Стоимость соответствующих изменений БД во многом определяется качеством проектирования БД, и возможностью использования СУБД. Гибкая система позволяет избежать сложных реконструкции, при развитии и модификации БД.