Въведение в системите за управление на бази от данни

2.1.4.Система за управление на база данни

1. 
   Хардуер
   

2. 
   Софтуер
   

3. 
   Данни
   

4. 
   Процедури
   

5. 
   Потребители
   

Съществуващите СУБД работят върху машини от различни класове - от малки персонални компютри до големи мейнфреймове (mainframes). Възможностите, които предлага всяка отделна система са различни и се лимитират от използваната хардуерна конфигурация. БД за големи машини са предимно многопотребителски (multi-user), докато тези за персонални компютри са еднопотребителски (single-user).

2.1.4.1Режими на работа

• 
  Еднопотребителски - във всеки момент със системата може да работи само един потребител;
  
• 
  Многопотребителски - във всеки момент със системата могат да работят повече от един потребители, конкурирайки се за ресурсите на машината.
  

Най-общо данните в една БД могат да бъдат:

• 
  интегрирани;
  
• 
  разпределени.
  

2.1.4.2Свойства на СУБД

1. 
   Цялостност
   

2. 
   Разпределеност
   

За съхранение на данните се използва предимно вторичната памет. Това са обикновено дискови устройства със съответните драйвери, контролери, входно-изходни канали и т.н. Тази проблематика няма да се разглежда в рамките на настоящия курс.

В рамките на една БД софтуерът заема междинния слой между физическата БД (вторичната памет) и потребителите на системата. Обслужващият БД софтуер се нарича СУБД. Заявките на потребителите за достъп до съдържанието на БД се обработват от СУБД. Друга важна функция, която изпълнява СУБД, е защита (екраниране) на потребителите от хардуерните детайли (аналогично на езиците за програмиране), т.е. СУБД предоставя на потребителите поглед върху БД, който е високо над хардуерния слой на системата. Това се реализира предимно чрез така наречените потребителски интерфейси. Този компонент на БД ще бъде разгледан в детайли в рамките на курса.

Потребителите на БД се делят основно на три големи групи:

1. 
   Приложни програмисти - създават приложни програми за работа с БД, като използват различни езици за програмиране (напр. COBOL, PASCAL, C, Java).Такива програми оперират с данните по класически начин - търсене на информация, създаване на нови структури с данни, изтриване и актуализиране на съществуващи данни. Достъпът до физическата БД се регламентира от стандартизиран интерфейс. Допустими са два режима на работа: поточна обработка (batch mode) или интерактивна обработка (on-line mode);
   
2. 
   Крайни потребители - за достъп до БД тези потребители използват on-line терминал. За манипулации в БД те използват потребителски програми (създадени от първата група потребители) или потребителски интерфейси, които са интегрална част на много от предлаганите СУБД. Съществуват различни видове интерфейси:
   

1. 
   интерактивни процесори за езици за заявки (query language), наричат се още командно-ориентирани (напр. SQL);
   

1. 
   меню-ориентирани интерфейси;
   

1. 
   генератори за формуляри.
   

1. 
   Командно-ориентираните интерфейси са за потребители с повече опит и познания в обработката на данни. Те са по-гъвкави средства и предоставят определени функции, които не се поддържат от менютата и формулярите.
   

1. 
   Администратори на БД - техните функции ще бъдат разгледани по-късно.
   

2.2.Данни

2.2.1.Оперативни данни

Като примери за потребители и съответстващи им оперативни данни можем да изброим следните:

• 
  голяма индустриална компания - производствени данни;
  
• 
  банка - информация за различните сметки;
  
• 
  болница - данни за пациенти;
  
• 
  университет - данни за студентите;
  
• 
  държавни учреждения - данни за планиране.
  

2.2.2.Входни данни

2.2.3.Изходни данни

В следващия пример ще представим информационен модел на производствена фирма – фигура 2-1.

В БД трябва да се съхраняват данни за проектите, по които се произвеждат изделията, информация за детайлите, които се доставят от външни партньори, информация за наличностите в склада, данни за работниците и служителите във фирмата и т.н. На Фиг. 2-1 са показани базовите информационни единици, за които ще се съхранява информация в БД.

Важно е да се отбележи, че освен информацията, характеризираща отделните единици, е необходима информация и за обекти от друго естество - това са релациите (връзките) между базовите единици. В нашия случай релациите са двупосочни (bidirectional), т.е. те могат да бъдат интерпретирани и в двете посоки.
Нека дефинираме две заявки към БД:

• 
  за служителя X да се намери отдела, в който той работи;
  
• 
  за отдела Y да се намерят служителите, работещи в него.
  

Фигура 2-1 илюстрира още няколко аспекта:

1. 
   Тройна релация - въпреки, че болшинството от релациите са двоични (binary - бинарни), съществува и една релация, която включва три типа обекти - доставчици, детайли и проекти. Обичайната интерпретация е “определени доставчици доставят определени детайли за определени проекти”. Ако разгледаме по-внимателно тази релация ще се убедим, че тя в общия случай не е еквивалентна на комбинацията на трите двоични релации:
   
   • 
     доставчици доставят детайли;
     
   • 
     детайлите се използват в проекти;
     
   • 
     проектите се обслужват от доставчици.
     

• 
  Иван доставя болтове (2);
  
• 
  Болтове се използват в проекта 'CAR' (3);
  
• 
  Проектът 'CAR' се обслужва от Иван (4).
  

Не можем коректно да изведем заключението (1) знаейки само (2), (3) и (4), т.е. ние можем да заключим, че:

• 
  Иван доставя болтове за някой проект Px (от 2);
  
• 
  Някой доставчик DOx доставя болтове за проекта 'CAR';
  
• 
  Иван доставя някакъв детайл DEx за проекта 'CAR'.
  

2. 
   Унарна релация - съществува релация, която включва само един обект. Това означава, че два детайла се комбинират, за да се получи нов детайл.
   

2.3.Каква БД?

За да бъдем по-коректни в отговора си трябва да разширим въпросите с допълнението за вида на БД - еднопотребителска или многопотребителска. Още тук можем да кажем, че многопотребителските БД предоставят допълнителни предимства.

Ще разгледаме първо еднопотребителските БД. Техните предимства са:

• 
  компактност - отпада необходимостта от килограми хартия;
  
• 
  скорост - системата може да търси необходимата информация, да актуализира съществуващите данни и с това да отговаря на различни заявки много бързо и “в движение”;
  
• 
  автоматизиране на механичната работа - редуцира се досадната механична работа;
  
• 
  валидност - във всеки момент информацията е актуална, защото се променя само от един потребител.
  

Нека развием по-подробно концепцията за централизиран контрол. Тя предполага наличието на оторизиран специалист, който носи главната отговорност за оперативните данни - това е администраторът на БД. Той трябва да бъде с богат технически опит и да разбира и интерпретира изискванията на потребителя на високо управленческо ниво. На практика тази функция се изпълнява не от един човек, а от екип от специалисти.

• 
  излишеството от информация може да бъде редуцирано - отпада необходимостта всяко приложение да създава собствени файлове. Не трябва да се мисли, че излишеството може да се елиминира напълно. При необходимост обаче, създаваните копия могат да бъдат внимателно контролирани;
  
• 
  могат да се избягнат несъвместимости - това е естествена последица от предишната точка - нека да допуснем, че даден факт от реалния свят е представен чрез два обекта в БД. Да допуснем също, че СУБД не забелязва тези дубликати (т.е. излишеството не се контролира). При определени обстоятелства двата обекта могат да не хармонират - актуализиран е само единият от тях. В такъв момент БД е “несъвместима” и могат да се получат конфликти при работата на потребителите. Една възможност да се избегне несъвместимост е ако всеки реален факт се представя само с един обект в БД (забранява се излишество). Друга възможност - допуска се контролирано излишество (т.е. СУБД гарантира, че БД ще бъде винаги съвместима). В този случай при промяна всички копия се актуализират автоматично. Този процес е познат под името 'propagating updates';
  
• 
  данните могат да се разпределят - съществуващите данни могат да се използват от нови приложения, без да е необходимо да се създават отново;
  
• 
  може да се наложи използването на стандарти - при представянето на данните се съблюдават определени съществуващи стандарти. Стандартизираните формати на данните са желани при обмен на данните между различни потребители или при пренасяне на БД върху различни системи. Стандартите подпомагат също така разпределението на данните и улесняват прочитането на информацията;
  
• 
  могат да се прилагат ограничения с цел сигурност - имайки пълномощия над оперативните данни администраторите на БД са в състояние да подсигурят регламентиран достъп до БД. Също така те могат да дефинират контроли за сигурност, които се прилагат при заявки за достъп до “чувствителни” данни;
  
• 
  подпомага се поддържането на целостността;
  
• 
  могат да се балансират противоречащи си изисквания на потребителите - познавайки всички изисквания на потребителя администраторите могат да структурират системата така, че тя да бъде най-приемлива за съответната фирма.
  

2.4.Независимост от данните

Качеството “независимост” може да бъде най-лесно разбрано ако разгледаме зависимост на данните. Много от днешните приложения са зависими от данните. С други думи начина, по който данните са организирани върху вторичната памет и начина, по който се осъществява достъп до тях се налага от изискванията на конкретното приложение. Така значителна информация за организацията на данните и за техниките за достъп се вгражда в логиката на приложенията и в кода на програмите.

В една БД обаче е нежелателно да се разрешава приложенията да бъдат зависими от данните, най-малко по следните две причини:

• 
  различните приложения ще се нуждаят от различни гледни точки (views) върху едни и същи данни;
  
• 
  администраторите на БД трябва да имат свободата за промяна на начина на запомняне на данните и на стратегията за достъп до тях при промяна на изискванията, без да се налага промяна на съществуващите приложения. Напр. нови типове данни могат да се добавят в БД, нови стандарти могат да се адаптират, могат да се променят приоритетите на приложенията, могат да се въвеждат нови типове на запомнящи устройства и т.н. Ако приложенията са зависими от данните, всяка такава промяна ще предизвиква необходимост от съответна промяна в програмите.
  

От всичко това следва, че независимостта от данните е важно качество на БД. Независимост от данни означава имунитет на приложенията срещу промяна на структурата на съхранение и на стратегията за достъп до данните.

2.5.Видове бази данни

Разграничават се основно два вида от гледна точка на управлението на базите от данни:

• 
  Операционни бази данни;
  
• 
  Аналитични бази данни.
  

В днешно време операционните бази данни са основата на много компании, организации и институции навсякъде по света. Този вид бази данни се използват при обработка на транзакции в реално време – OLTP – On-Line Transaction Processing, т.е. в ситуации, където е налице ежедневно събиране, променяне и поддържане на данни. Типът данни, който се съхранява в такава база данни е динамичен, което означава, че той се променя постоянно и винаги отразява най-новата информация. Такъв тип бази данни използват магазини и складове за продажба на стоки, банки, телекомуникационни компании и др.

За разлика от тях аналитичните бази данни се използват главно при аналитична обработка в реално време – OLAP – On-Line Analytical Processing, където има нужда да се съхраняват и проследяват минали и зависещи от времето данни. Една такава база данни е ценно предимство, когато има нужда да се следят тенденциите, да се извлича статистическа информация за определен период и да се правят тактически и стратегически бизнес прогнози. Този вид бази данни съхраняват статични данни, което означава, че данните не се променят или се променят много рядко. Такива бази данни намират приложение в компаниите за маркетингови анализи, изследователски лаборатории, състезателни отбори от Формула 1 и др.

Аналитичните бази данни често използват операционните бази данни като основен източник на данни, затова често съществува връзка между двата типа бази данни на дадена компания. Но въпреки това тези два типа бази данни са предназначени да задоволяват съвсем различни нужди и създаването на техните структури изисква коренно различни дизайнерски методологии.

По време на курса ще спрем вниманието си на операционните бази данни, защото те са най-широко използвания вид в световен мащаб към момента.

2.6.Релационни системи

Повечето от БД, разработени в последните години, са релационни. Релационният модел е най-важната разработка в цялата история на БД.

Какво означава една система да е релационна? Тук ще дадем неформален и първоначален отговор на този въпрос. Накратко, една релационна система е такава система, в която:

• 
  данните се съхраняват в двумерни таблици, наречени в теорията релации;
  
• 
  операторите, с които потребителят разполага, генерират нови таблици от старите.
  

Системите за релационни бази данни използват математическата теория на множествата, за да организират ефективно данните.

Освен релационните системи съществуват още:

• 
  йерархични - данните се представят като множества от дървовидни структури, а предоставените оператори могат да манипулират такива структури;
  
• 
  инвертирани списъци - в отделни таблици се съхранява информация, подпомагаща достъпа до оперативните данни;
  
• 
  мрежови структури - данните се представят в мрежови структури;
  
• 
  дедуктивни - комбинация между релационна БД и логически компонент;
  
• 
  обектно-ориентирани - поддържат обектно-ориентирани структури и механизми;
  
• 
  обектно-релационни – релационна база данни, поддържаща и обектно-ориентирани структури и механизми.
  

Релационните бази данни имат доста предимства пред изброените по-горе други типове бази данни. Някои от тях са:

• 
  вградена цялост на много нива – на ниво поле, за да се осигури точността на данните; на ниво таблица, за да се гарантира, че няма да има дублиращи се записи; на ниво релация; на бизнес ниво, за да се осигури, че данните са точни от гледна точка на самия бизнес;
  
• 
  логическа и физическа независимост на данните от приложенията за бази данни;
  
• 
  гарантирана съгласуваност и точност на данните – следствие от различните нива на цялост;
  
• 
  лесно извличане на данни.
  

Каталог: sites -> default -> files
files -> Образец №3 справка-декларация
files -> Р е п у б л и к а б ъ л г а р и я
files -> Отчет за разкопките на праисторическото селище в района на вуз до Стара Загора. Аор през 1981 г. ХХVІІ нац конф по археология в Михайловград, 1982
files -> Медии и преход възникване и развитие на централните всекидневници в българия след 1989 година
files -> Окръжен съд – смолян помагало на съдебния заседател
files -> Семинар на тема „Техники за управление на делата" 18 19 юни 2010 г. Хисар, Хотел „Аугуста спа" Приложение
files -> Чинция Бруно Елица Ненчева Директор Изпълнителен директор иче софия бкдмп приложения: програма
files -> 1. По пътя към паметник „1300 години България

Изтегляне 1.28 Mb.

Сподели с приятели: