Въведение в базите данни информационни системи



страница7/15
Дата24.03.2017
Размер1.01 Mb.
#17636
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15

Предназначение


Съществуват приложения със сложни, взаимосвързани данни, чието управление изисква получаване на информация разпределена във времето.

            Компютърно проектиране(CAD –Computer Aided Design )

Използват се компютъризиране процеса на разработка на сложни изделия. CAD базата данни съхранява данни, свързани с проектиране различни електронни или механични конструкции (сгради, машини, интегрални схеми и т.н.).

          Средства за автоматизирано проектиране (CASE - Computer Aided  Software Engineering )

Използват се автоматизиране процеса на проектиране и разработка на информационни системи и софтуер. БД съдържа данни, свързани с жизнения цикъл на разработваната информационна система – потребителски изисквания, анализ, проектиране, моделиране, тестване, документация и т.н.

Компютъризирано производство (CAM - Computer Aided Manufacturing)


Използват се за управление на производството. БД съдържа данни за произвежданите продукти, заедно с данни за самото производство. Приложенията трябва да дават отговори в реално време и да следят за оптимално протичане на процесите. Използва се комбинации от стандартни алгоритми и правила, за да се реагира на различни условия.

Мултимедийни системи ( Multimedia Sistems)

Използват се различни области, основно за управление и представяне на бизнеса. БД съдържа данни от различен и разнороден тип –текст, аудио, видео, анимация, графика и т.н. Тяхната структура обикновено е описана на специализиран език HTML, XML.


Същност


Обектния модел на данните реализира целия набор функции, присъщи на съвременните СУБД плюс възможностите на обектното програмиране. По този начин се интегрират преимуществата на СУБД с мощен обектен език за програмиране обектите на БД.

 

Обектно-ориентирано  програмиране (ООП)

Метод за програмиране, при който главен елемент на програмата се явява обект.

Обект


Елементарна единица в ООП, включваща в себе си както описващите обекта данни, така и средствата за обработка на тези данни.

Клас


Обобщено описание на набор  обекти, притежаващи някои еднакви методи и структури от данни.

Подклас


По-подробно описание, отнасящо се към някакво специализирано подмножество на набор от обекти, от описания клас. Понякога подклас наричат също производни или дъщерни класове.

Инкапсулация

Обединяване на данните с процедурите и функциите в рамките на единно цяло - обекта;

В ООП обектът представлява запис, която съединява данните и процедурата, т.е. обектът притежава определени свойства и поведение.

При ООП в обекта е капсулиран механизма на едно или друго явление, което дава възможност на програмистите да използват този обект, при необходимост, без да се замислят как той е създаден.

Типичен пример на този подход е използването на елементи за управление (ActiveX-компоненти).

Наследяване

Възможност за създаване йерархия на обектите с използване наследяване на техните характеристики.

Обектите могат да наследяват свойства и поведение от други обекти, които се наричат родителски обекти. Това води до повторно използване на вече написан код.

При наследяване новият обект има всичко с което разполага стария родител, плюс новите свойства определени от създателя му.



Полиморфизъм

Задаване име на действие, което се предава нагоре и надолу по йерархията на обектите, с реализация на действието по начин, съответстващ на всеки обект в йерархията.

Терминът произхожда от гръцки и означава много форми.

Обектите, разполагащи с едноименни методи или свойства, могат с лекота да се управляват в хода на програмата, независимо от това, че тези едноименни свойства и методи изпълняват абсолютно различни действия. Например, свойството Font, широко разпространено в много компоненти.

 Идентификация на обектите

Присвояване на обекта уникален идентификатор, което прави всеки обект в СУБД уникален. Обикновено идентификаторът е невидим за потребителя и не се променя при никакви обстоятелства.

 

Достъп до обектната ориентирана база данни(ООБД )

 

 



 

До ООБД се осигурява достъп от различни източници на данни:



  • Релационни СУБД;

  • Интерфейси на СУБД с различни езици за програмиране C++, Java, Smalltalk и други;

  • Набор ActiveX-елементи (модули, възприемащи команди от високо ниво от приложения на VisualBasic, Delphi и т. н.);

  • Драйвер ODBC (Open Database Connectivity - към данните на ООБД получават достъп програми, използващи структуриран език за заявки SQL;

  • ORB-модул (Object Request Broker - брокер на обектни заявки, който осигурява взаимодействие с обектни приложения по протокола CORBA(Common Object Request Brokers Architecture - обща архитектура на брокерите за обектни заявки). Чрез модула се обезпечава работа в Интернет.

 

Стандартизация

В основата на развитието на всяка технология стои нейната стандартизация. През 1992 година водещите в областта разработчици създават групата Object Database Management Group (ODMG) за съгласуване и изработване на стандарти. На този етап са разработени стандарти по езиците за запитвания, по езиците за управление и описание на обектите.

 

 

 



Същност

Всяка система за управление на бази от данни (СУБД) е програмна система, чиито предназначение е да създава и управлява данните, организирани в БД.

Под управление трябва да се разбира търсене и обработка на данни, както и поддържането им в актуалност. Последната функция на СУБД изисква наличие на операции за добавяне на нови данни, изменение и отстраняване на съществуващи данни в БД.

Характеристики

Контрол на излишеството

Всяка логическа единица от данни се съхранява на едно единствено място и не подлежи на дублиране. На потребителите се осигуряват унифицирани средства за достъп до нея.



Устойчивост на съхраняваните данни

Съхраняваните данни са устойчиви, защото не се променят след направените върху тях обработки.



Поддържане на каталог

БД съдържа не само данните, но и описание на всяка информационна единица, както и на различните ограничения, наложени върху нея. Тази информация се нарича метаданни и се съхранява в системния каталог на СУБД. Това дава възможност СУБД да работи с една или повече БД стига описанието им да се съдържа в каталога.



Моделиране на данни

СУБД използва модел на данните, чрез който данните се представят пред потребителя в абстрактен вид (например: обекти, атрибути и връзки).  Използването на модел скрива от потребителите подробности за съхранението на данните.



Поддържане на ограничения за цялостност

При проектиране и използване на БД се работи с правила, които се извеждат от семантиката на данните, съответстват на изискванията на предметната област. Зададените ограничения се контролират автоматично от СУБД при работа с БД.

            Осигуряване независимост между данни и програми

Отделянето на логическата структура на данните от тяхното физическо представяне обуславя независимостта на данни от програми. СУБД организира данните, като не отчита спецификата на различните приложения, които ги използват. Процедурите за достъп остават еднакви за всички приложения и в този смисъл за са независими от данните.



Работа с различни потребителски представи

Потребителска представа – разбиране на всеки от потребителите на БД за структурата и съдържанието и.

Потребителската представа се явява подмножество на БД или съдържа виртуални данни, които са извлечени от БД без да се съдържат явно в нея. За поддържане на потребителските групи, СУБД включва различни потребителски представи върху една и съща БД. Те се реализират чрез различни интерфейси за работа с БД.

Споделяне на данните

Системи обработващи интерактивни ( в реално време) заявки – приложения при които много потребители работят едновременно с една и съща база данни.

СУБД осигурява споделянето на интегрираните в БД данни между различни потребители. Тя управлява едновременното обновяване на данните чрез средства за контрол на паралелния достъп.

            Управление правата за достъп до данните

При работа на множество потребители с БД се налага управление на правата им за достъп, както допустимите операции, които могат да извършват с БД.

За целта се използва специализиран модул на СУБД за защита и контрол на достъпа до БД. Правата на отделните потребители се установяват чрез използване на пароли.



Защита на данните

СУБД разполага със средства за възстановяване на данните при появата на грешки или повреди.



Налагане на стандарти

Стандартизираното представяне и обработка на данните прави възможен обмена им между различни потребители или прехвърлянето им в други системи.



Основни функции на СУБД

Работата с данните се улеснява, благодарение на трите основни функции, които притежава всяка програма за управление на БД:



  • Селекция – избор на определени редове от таблицата. Има две възможности – или визуално да бъдат прегледани всички записи в таблицата, или да се използват възможностите на системата за управление на база данни (СУБД).

  • Проекция – избор на определени колони от таблицата.

  • Релациониране – свързване на данни от две и повече таблици.

 

ОСНОВНИ ФУНКЦИИ НА СУБД


 

 

 




Управление данните във външната памет

Включва осигуряване на необходимите структури на външната памет:

  • За съхраняване на данните въведени в БД

  • За съхраняване на служебни данни, например, за  ускоряване на достъпа към данните (обикновено за това се използват индекси).

В някои реализации на СУБД за целта активно се използват възможностите на съществуващите файлови системи, в други се стига до ниво на директно управление на външната памет.

В развитите СУБД потребителите във всички случаи не се интересуват от  конкретната реализация.

 

Управление буферите на оперативната памет

СУБД обикновено работи с обемни БД, т.е в повечето случаи този размер е значително по-голям от достъпния обем на оперативната памет. Естествено е в при тези условия, при всяко обръщение към елемент от данните, да се извършва обмен с външната памет, като това значително намалява скоростта на обработките.

Практически единствен начин за увеличаване на скоростта се явява буферизация на оперативната памет. При това, даже ако операционната система извършва общо системна буферизация (както е в случая с ОС UNIX), това е недостатъчно за целите на СУБД, която разполага със значително по-голяма информация за полезността от буфериране на една или друга част от БД.

Поради това в развитите СУБД се поддържа собствен набор от буфери в оперативната памет със собствени правила за управлението им.

Съществува отделно направление в СУБД, което е ориентирано към постоянно присъствие на БД в оперативната памет. То се базира на предположението, че обемът на оперативната памет на компютъра ще бъде достатъчен и няма да е необходима буферизация.

 

Управление на транзакциите

Транзакция

Последователност от операции с БД, разглеждана от СУБД като единно цяло.


Транзакциите са необходими за поддържане логическата цялостност на БД, при въвеждане на данни касаещи няколко таблици. Поддържането на механизма на транзакции се явява задължително дори за едно потребителските СУБД. 

Това че всяка транзакция започва при състояние на цялостност на БД и я оставя в състояние на цялостност след завършването си, прави много удобно използването на понятието транзакция като единица за активност на потребителя

по отношение на БД.

 

Дневник


Едно от основните изисквания към СУБД се явява надеждността на съхраняване на данните във външната памет.

Надеждност на съхранение

СУБД трябва да е в състояние да възстанови последното съгласувано състояние на БД след всеки апаратен или програмен грешка дефект.



  • Апаратни дефекти

  • Лек дефект – внезапно спиране работата на компютъра (например, аварийно изключване на захранването);

  • Голям дефект – загуба на информация във външната памет.

  • Програмни дефекти

Примери за програмни дефекти могат да бъдат:

  • Аварийно завършване работата на СУБД (причина – грешка в програмата или в резултат на апаратен дефект);

  • Аварийно приключване на потребителската програма, в резултат на което остава незавършена някоя транзакция.

  • Дневник на измененията в БД

Поддържането на надеждност в съхранението на данните изисква съхранение на допълнителни данни (излишък), чрез които да бъде възстановено състоянието на данните при възникване на дефект. Естествено е тази част от данните да се съхранява особено надеждно. Най-разпространен метод за поддържане на такъв излишък се явява воденето на дневник на измененията.

 

Водене на дневник

Особена част от БД, недостъпна за потребителите на  СУБД и поддържана с особено внимание (понякога се поддържат две копия на дневника, разположени на различни физически дискове), в която постъпват записите за всички изменения в основната част на БД.

В различните СУБД измененията на БД са записват на различни нива. Във всички случаи се използва стратегията за  "изпреварващ" запис в дневника (протокол Write Ahead Log - WAL). Най общо, тази стратегия се състои в това, че записът за изменение на всеки обект от БД трябва да попадне в дневника преди променения обект да попадне в основната част на БД.

Ако в СУБД коректно се съблюдава протокола WAL, то с помощта на дневника може да се реши всеки проблем по възстановяване на БД след всеки дефект.

 

Поддръжка езиците на БД


За работа с БД се използват специални езици.

 

Ранни СУБД

Поддържат се няколко специализирани по своите функции езици. Най често се използват два езика:


  • Език за определяне на схемата на БД (SDL - Schema Definition Language) Служи основно за определяне логическата структура на БД, т.е. тази структура на БД, която се представя на потребителите.

  • Език за манипулиране на данните (DML - Data Manipulation Language)  Съдържа набор от оператори за манипулиране на данните, т.е. оператори, позволяващи да се записват, изтриват, модифицират или селектират данните в БД.

Съвременни СУБД

Поддържат единен интегриран език, съдържащ всички необходими средства за работа с БД, започвайки от нейното създаване, и осигурявайки базовия потребителски интерфейс с БД.

Стандартизиран език за най-разпространението релационни СУБД се явява езикът SQL (Structured Query Language).

 

Основни функции на SQL

Поддържат се на "езиково" ниво и се реализират в SQL интерфейса.

 

              Съчетаване възможностите на SDL и DML



Позволява да се определя схемата на релационната БД и да се манипулират данните. При това именоването на обекти на БД (таблици и техните колони) се поддържа на езиково ниво в смисъл, че компилатора на езика SQL извършва преобразуване на имената на обектите в техни вътрешни идентификатори на база специално поддържани служебни таблици-каталози. Вътрешната част на СУБД (ядро) не работи с имената на таблиците  и техните колони.

 

                Ограничаване на целостта



Езикът SQL съдържа специални средства  за определяне ограниченията в целостта на  БД. Тези ограничения се съхраняват в специални таблици – каталози и осигуряват контрол за целостта на БД.

 

                 Авторизация на достъпа



Достъпа до обектите на БД се извършва на база специален набор от SQL оператори.  За изпълнение на SQL оператори от различен вид потребителят трябва да има различни пълномощия.

 

                              Пълномощия



Потребителят създал таблицата на БД притежава пълен набор пълномощия за работа с тази таблица. Той има право да предава всички или част от своите пълномощия на други потребители. Пълномощията но потребителите се описват в специални таблици каталози, като контрола се реализира на езиково ниво.

 

   ЯДРО НА СУБД



 

 

Често го наричат Data Base Engine. Включва компилатор на езика на БД (обикновено SQL), подсистема за поддържане времето за изпълнение и набор ютилита (помощни програми). В някои системи тези части са ясно разделени, в други – не са.



 

Характерни особености

  • Ядрото на СУБД притежава собствен интерфейс, не достъпен за потребителите и използван в програмите, изпълнявани от SQL компилатора (или в подсистемата за  поддръжка изпълнението на тези програми) и ютилитата на БД.

  • Ядрото на СУБД се явява основна резидентна част на СУБД.

  • При използване архитектурата "клиент-сървър", ядрото се  явява основна съставляваща на сървърната част на системата.

 

Основни функции

В съответствие с основните функции на СУБД могат да се определят следните компоненти на ядрото:



  • Мениджър на данните – отговаря за управление на данните във външната памет;

  • Мениджър на буфера – управлява буферите на оперативната памет;

  • Мениджър на транзакциите – управлява транзакциите;

  • Мениджър на дневника – управлява дневника.

Функциите на тези компоненти са взаимосвързани и за осигуряване коректна работа на СУБД те трябва да взаимодействат по добре измислен и проверен протокол.

Компоненти

Компилатор на езика на БД

Извършва компилация на операторите на езика на  БД в изпълнимата програма. Основен проблем на релационните СУБД се явява това, че езиците на тези системи (като правило SQL) се явяват  непроцедурни, т.е. се специфицира някакво действие, но то не е процедура, а само описано в някаква форма условие за извършване на действието. Това налага  от компилатора да се използват сложни методи за оптимизация на операторите.

 

Подсистема за поддръжка времето на изпълнение

Резултат от компилацията се явява изпълнима програма, най често в изпълним вътрешно машинно-независим код.  Реалното изпълнение на оператора се извършва от подсистемата за поддръжка времето за изпълнение, която се явява интерпретатор на този вътрешен език.

 

Ютилита на БД

Предназначени са изпълнение на такива процедури, които е неудобно да се изпълняват на езика на БД – например зареждане и изключване на БД, събиране на статистика, проверка на целостта на БД и т.н.

 

 


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


Сподели с приятели:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница