Файл: Управление данными (пособие).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 31.03.2021

Просмотров: 1568

Скачиваний: 23

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

16

Осн

 

и

 

б

о

у

 

с

 

аппаратным

 

обеспечением

 («

железом

») 

по

 

боль

 

о

(

з

и

 

определяются

 

в

 

соответствии

 

с

 

разл

 

устройствах

 

внешней

 

памяти

напр

з

,

ия

ведения

 

и

 

использования

 

баз

 

данных

поср

У

 

а

 

 

уровня

предназначенный

 

для

 

зада

е

 

и

т

и

в

 

к

 

базе

 

данных

дан

и

 

выборки

 

данных

 

и

 

так

 

называемые

 

операции

 

запоминания

а

 

именно

операции

 

ввода

 

данных

их

 

изменения

 

и

 

удаления

овные

 

компоненты

 

ИС с

 

базам

 

данных

 

Информационная система

 

с

 

азой

 

данных

 

бычно

 

включает

 

в

 

себя

 

следующие

 

компоненты

Аппаратные

 

средства

 

компьютерной

 

системы

Для

 

систем

 

с

 

БД

 

главную

 

роль

 

играют

 

след ющие

 

элементы

 

Процессор

 (

процессоры

и

 

основная

 

оперативная

 

память

 

Системы

 

долговременного

 

хранения

 

информации

Обычно

 

это

 

устройства

 

с

 

магнитными

 

дисками

 

с

 

соответствующими

 

контроллерами

 

(

устройствами

 

управления

и

 

каналами

 

ввода

-

вывода

Детали

 

проблем

связанных

шей

 

части

 

не

 

являются

 

специфическими

 

для

 

систем

 

с

 

базами

 

данных

поэтому

 

в

 

данном

 

пособии

 

им

 

не уделяется

 

собого

 

внимания

База

 

данных

 

БД

)

 (Database) – 

это

 

совокупность

 

данных

органи ованная

 

по

 

определенным

 

правилам

предусматривающим

 

общие

 

принципы

 

описания

хранения

 

и

 

манипулирования

 

данным

Данные

представленные

 

в

 

базе

 

данных

можно

 

рассматривать

 

на

 

различных

 

уровнях

 

абстрагирования

которые

ичным

 

целевым

 

назначением

 

использования

 

данных

Например

один

 

уровень

 

абстрагирования

 

данных

 

для

 

пользователя

не

 

имеющего

 

специальной

 

подготовки

другой

 

уровень

 

представления

 

данных

 

для

 

качественного

 

проектирования

 

структур

 

данных

Для

 

решения

 

задач

 

рациональной

 

организации

 

базы

 

данных

 

на

 

запоминающих

имер

 

на

 

магнитных

 

дисках

используется

 

самый

 

нижний

 

уровень

 

абстрагирования

 

называемый

 

физическим

 

уровнем

  (

физическая

 

база

 

данных

). 

Таким

 

образом

при

 

рассмотрении

 

ба

 

данных

 

возникает

 

вопрос

 

о

 

различных

 

моделях

 

представления

 

данных

Система

 

управления

 

базой

 

данных

 

(

СУБД

)

, (Database Management 

System) – 

это

 

специальный

 

комплекс

 

программ

 

и

 

языковых

 

средств

предназначенный

 

для

 

создан

едством

 

которого

 

реализуется

 

централизованное

 

управление

 

базой

 

данных

 

и

 

обеспечивается

 

доступ

 

к

 

данным

.  

В

 

С БД имеются

 

трансляторы

 

и

/

или

 

интерпретаторы

 

с

 

язык описания

 

данных

 

и

 

с

 

языка

 

манипулирования

 

данными

.  

Язык

 

описания

 

данных

 

– 

это

 

язык

 

высокого

ния

 

схемы

 

базы

 

данных

С

 

го

 

помощью

 

описываются

 

типы

 

данных

подлежащих

 

хранению

 

в

 

базе или

 

выборке з

 

нее

с руктура

   

данных

   

их

 

связи

 

между

 

собой

Это

 

язык

 

декларативного

 

(

описательного

типа

а

 

не

 

процедурного

.  

Язык

 

манипулирования

 

данными

  (

или

 

язык

 

запросо

представлен

 

набором

 

команд

реализующих

 

операции

 

манипулирования

 

ными

Это

 

операци


background image

 

17

 

Фактическим

 

стандартом

 

языка

 

для

 

описания

 

данных

 

и

 

манипулирования

 

и

 

в

 

современных

 

СУБД

  

является

 

язык

 S

им

QL 

(Structured Query Language

 

 

язык

 

 

разг

сбоев

средства

 

контроля

 

дост

 

 

в

 

БД

 

д

ным

Словарь

 

содержит

 

х

 

 

 

а

связи

 

с

 

другими

 

данными

); 

 

контексте

 

конкретной

 

модели

 

данных

 (

см

ниже

). 

ил
сис

х

 

и

 

со

 

спецификой

 

предметной

 

области

 

данной

 

и

м

цен

ы

 

данных

 

входит

 

базы

 

данных

 

в

 

связи

 

с

 

изменением

 

границ

 

 

 

Разработка

 

и

 

реализация

 

мер

 

по

 

обеспечению

 

безопасности

 

данных

их

 

защиты

 

от

 

некомпетентного

 

использования

сбоев

 

технических

 

средств

определение

 

процедур

 

резервного

 

копирования

 

и

 

восстановления

 

данных

 

и

 

т

.

д

 

Координация

 

работы

 

программистов

разрабатывающих

 

новые

 

прикладные

 

программы

выполнение

 

их

 

проверки

 

и

 

включение

 

в

 

состав

 

программного

 

обеспечения

 

системы

 

Взаимодействие

 

с

 

пользователями

обеспечение

 

наличия

 

в

 

базе

 

необходимых

 

им

 

данных

определение

 

отображения

 

данных

 

в

 

соответствии

 

с

 

потребностями

 

пользователей

структурированных

 

запросов

). 

В

 

СУБД

как

 

правило

также

 

имеются

 

специальные

 

средства

 

для

раничения

 

доступа

 

к

 

данным

 

пользователей

 

БД

обеспечения

 

защиты

 

данных

 

от

 

аппаратных

 

и

 

программных

 

оверности

 

и

 

непротиворечивости

 

данных

средства

 

автоматического

 

мониторинга

 

функционирования

 

системы

 

и

 

др

Словарь

  (

справочник

базы

 

данных

 

(Database Directory) 

представляет

 

собой

 

специализированную

подсистему

 

СУБД

предназначенную

 

для

 

централизованного

 

хранения

 

единообразной

 

информации

 

обо

 

всех

 

хранимых

анных

используемой

 

СУБД

 

для

 

доступа

 

к

 

дан

«

данные

 

о

 

данны

»

 (

метаданные

в том

 

числе

 

информацию

об

 

объектах

их

 

свойствах

и

 

отношениях

 

между

 

объектами

 

для

 

данной

 

предметной

 

области

 

о

 

данных

хранимых

 

в

 

БД

  (

их

 

наименование

смысловое

 

описание

тип

структур

 

о

 

возможных

 

значениях

 

и

 

форматах

 

представления

 

данных

о

 

кодах

 

защиты

 

и

 

уровнях

 

доступа

 

к

 

данным

 

со

 

стороны

 

пользователей

Схема

 

базы

 

данных

 (Database Scheme) – 

это

 

описание

 

базы

 

данных

 

в

 

Администратор

 

базы

 

данных

  (

АБД

)

, (Database Administrator)

.

 

Это

 

лицо

 

и

 

группа

 

специалистов

знакомых

 

с

 

теорией

 

построения

 

информационных

 

тем

 

с

 

базами

 

данны

информационной

 

с сте ы

Администратор

 

базы

 

данных

 

осуществляют

 

трализованное

 

управление

 

базой

 

данных

 

посредством

 

конкретной

 

СУБД

В

 

функции

 

администратора

 

баз

 

Определение

 

концептуальной

 

схемы

 

базы

 

данных

Решение

 

вопросов

связанных

 

с

 

расширением

предметной

 

области

согласование

 

представлений

 

пользователей

Координация

 

всех

 

действий

 

по

 

проектированию

реализации

 

и

 

ведению

 

базы

 

данных


background image

 

18

 

Ведение

 

словаря

 

данных

контроль

 

избыточности

 

и

 

против

данных

их

 

достоверности

троль

 

и

 

обеспечение

 

выполнения

 

требований

 

по

 

производительн

темы

Выполнение

 

при

 

необходимости

 

изменений

 

методов

 

хран

оречивости

 

 

Кон

ости

 

сис

ения

 

данных

путей

 

доступа

 

к

 

ним

связей

 

и

 

форматов

 

данных


background image

3. 

д

е

базы

Архитектура

 

систем

 

с

 

базами

 

данных

Понятие

 

модели

 

данных

 

Как

 

уже

 

говорилось

 

выше

для

 

нормальной

 

работы

 

информационных

 

систем

 

с

 

базами

 

данных

 

особенно

 

важно

 

обеспечение

 

независимости

 

прикладных

 

программ

 

от

 

данных

точнее

 

от

 

формы

 

их

 

представления

В

 

основе

 

обеспечения

 

такой

 

независимости

 

лежит

 

следующая

 

идея

пользователям

 

системы

 

требуется

 

информационное

 

содержание

 

данных

а

 

не

 

детали

 

их

 

представления

 

и

 

размещения

 

в

 

памяти

 

компьютерной

 

системы

В

 

связи

 

с

 

этим

 

вводится

 

концептуально

 

важное

 

понятие

 

модели

 

данных

Модель

 

анных

 

позволяет

 

представлять

 

пользователям

 

информационно

 

содержание

 

 

данных

опуская

 

подробности

 

организации

 

физического

 

хранения

 

данных

Появление

 

в

 

начале

 70-

х

 

годов

 

термина

 

модель

 

данных

 (

в

 

приложении

 

к

 

базам

 

данных

связывают

 

с

 

именем

 

американского

 

математика

 

Е

.

Ф

Кодда

 (E.F. 

Codd), 

внесшего

 

большой

 

вклад

 

в

 

развитие

 

информационных

 

систем

 

с

 

базами

 

данных

Схематично

 

место

 

модели

 

данных

 

можно

 

представить

 

следующим

 

образом

 

(

рис

. 3.1). 

Предметная

Модель

Физическая

област

данных

база

 

данных

ь

Это

 

отображение

 

должно

 

реализовываться

 

средствами

 

СУБД

 

Рис

. 3.1. 

Преобразование

 

информации

 

при

 

отображении

 

предметной

 

области

 

в

 

модель

 

данных

 

и

 

физическую

 

базу

 

данных

 

Под

 

моделью

 

данных

 

понимают

 

совокупность

 

правил

 

порождения

 

структур

 

данных

 

в

 

базах

 

данных

операций

 

над

 

ними

а

 

также

 

ограничений

 

целостности

ые

 

определяющих

 

допустим

связи

 

и

 

значения

 

данных

последовательности

 

их

 

изменения

При

 

последующем

 

изложении

говоря

 

о

 

модели

 

данных

мы

 

будем

 

иметь

 

в

 

виду

 

эти

 

три

 

компоненты

 

модели

 

данных

 

структуру

 

данных

 

операции

 

над

 

данными


background image

 

20

 

ограничения

 

целостности

 

данных

 

На

 

рисунке

у

 

представления

 

или

 

отображени

имеет

 

место

 

на

 

уровне

 

физического

 

хранения

 

данных

 

на

 

устройстве

 

памяти

 

реализованы

 

соот
данны
помощь

й

 

модели

 

данных

то

 

есть

 

прикладной

 

прог м
соответ
данных

Дл

я

уровням

 

должна
модели

Сл

СУБ

уровень

 

внутренней

 

моделью

 

базы

 

данных

  (

ВМД

). 

Соответственно

картина

 

преобразования

 

данных

 

приобретает

 

сл

Модель

 

 

Внутренняя

 

модель

 

 

Физическая

 

база

 

данных

 

тветствующие

 

запросы

 

к

 

файловой

 

системе

 

ОС

Во

 

внутренней

 

модели

 

база

 

данных

 

представлена

 

в

 

виде

 

совокупности

 

файлов

для

 

которых

 

известна

 

структура

 

хранимых

 

записей

определены

 

соответствующие

 

служебные

 

поля

реализующие

 

необходимые

 

связи

 

между

 

записями

и

 

т

.

д

Таким

 

образом

формируется

 

двухуровневая

 

архитектура

 

информационной

 

системы

 

с

 

базой

 

данных

 

представленная

 

на

 

рисунке

 3.2.  

Приведенная

 

двухуровневая

 

схема

 

решает

 

вопрос

 

обеспечения

 

независимости

 

базы

 

данных

 

от

 

используемых

 

технических

 

средств

Однако

 

существенным

 

недостатком

 

двухуровневой

 

является

 

то

что

 

в

 

этом

 

случае

 

каждый

 

внешний

 

пользователь

 

вынужден

 

работать

 

со

 

всем

 

информационным

 

содержимым

 

базы

 

данных

представленным

 

моделью

 

данных

.

 3.1 

модель

 

данных

 

представляет

 

собой

 

форм

я

 

данных

 

более

 

высокоуровневую

чем

 

это

 

Для

 

работы

 

с

 

данными

 

на

 

уровне

 

модели

в

 

ней

 

должны

 

быть

ветствующие

 

языковые

 

средства

 

для

 

описания

 

и

 

манипулирования

 

ми

Запросы

 

к

 

данным

 

в

 

прикладных

 

программах

 

должны

 

выражаться

 

с

 

ю

 

этих

 

языков

 

в

 

терминах

 

принято

ра мист

 

и

 

пользователи

 

работают

 

с

 

записями

 

данных

 

на

 

уровне

 

ствующей

 

модели

 

данных

а

 

не

 

в

 

категориях

связанных

 

с

 

размещением

 

 

на

 

устройствах

 

памяти

я

 

осуществлени

 

преобразования

 

формы

 

представления

 

данных

 

между

 

и

соответствующими

 

модели

 

данных

 

и

 

физической

 

базы данных

СУБД

 

 

располагать

 

информацией

 

о

 

структуре

 

записей

 

данных

 

на

 

уровне

 

 

и

 

структуре

 

хранимых

 

записей

 

физической

 

базы

едует

однако

иметь

 

в

 

виду

что

 

в

 

современных

 

ЭВМ

 

на

 

самом

 

деле

 

Д

 

не

 

работает

 

непосредственно

 

с

 

физическими

 

устройствами

 

долговременного

 

хранения

 

информации

 (

с

 

физической

 

базой

 

данных

). 

Реально

 

СУБД

 

функционирует

 

в

 

среде

 

той

 

или

 

иной

 

операционной

 

системы

 (

ОС

и

 

для

 

работы

 

с

 

физическими

 

данными

 

использует

 

соответствующие

 

средства

 

операционной

 

системы

а

 

именно

 

средства

 

управления

 

файлами

С

 

помощью

 

этого

 

в

 

ЭВМ

 

обеспечивается

 

относительная

 

независимость

 

операций

 

обработки

 

данных

 

от

 

конкретных

 

технических

 

средств

предназначенных

 

для

 

их

 

хранения

Таким

 

образом

фактически

 

в

 

системе

 

вводится

 

еще

 

один

 

 

представления

 

данных

который

 

можно

 

назвать

едующий

 

вид

Система

 

управления

 

базой

 

данных

 

обеспечивает

 

доступ

 

к

 

записям

 

внутренней

 

модели

 

через

 

соо