Главная › Настройки › Языки субд. Языковые средства систем управления базами данных. Языковые и программные средства субд

Языки субд. Языковые средства систем управления базами данных. Языковые и программные средства субд

Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных . В ранних СУБД поддерживалось несколько специализированных по своим функциям языков. Чаще всего выделялись два языка - язык определения схемы БД (DDL - Data Definition Language) и язык манипулирования данными (DML - Data Manipulation Language). DDL служил главным образом для определения логической структуры БД, т.е. той структуры БД, какой она представляется пользователям. DML содержал набор операторов манипулирования данными, т.е. операторов, позволяющих заносить данные в БД, удалять, модифицировать или выбирать существующие данные.

В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language), сочетающий средства DDL и DML.

ГЛАВА 2. ТИПОВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННОЙ СУБД

Естественно, организация типичной СУБД и состав ее компонентов соответствует рассмотренному набору функций.

Логически в современной реляционной СУБД можно выделить наиболее внутреннюю часть - ядро СУБД (часто его называют Data Base Engine), компилятор языка БД (обычно SQL), подсистему поддержки времени выполнения, набор утилит. В некоторых системах эти части выделяются явно, в других - нет, но логически такое разделение можно провести во всех СУБД. (Рис. 1)

Ядро СУБД отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию. Соответственно, можно выделить такие компоненты ядра (по крайней мере, логически, хотя в некоторых системах эти компоненты выделяются явно), как менеджер данных, менеджер буферов, менеджер транзакций и менеджер журнала. Функции этих компонентов взаимосвязаны, и для обеспечения корректной работы СУБД все эти компоненты должны взаимодействовать по тщательно продуманным и проверенным протоколам. Ядро СУБД обладает собственным интерфейсом, не доступным пользователям напрямую и используемым в программах, производимых компилятором SQL (или в подсистеме поддержки выполнения таких программ) и утилитах БД. Ядро СУБД является основной резидентной частью СУБД. При использовании архитектуры "клиент-сервер" ядро является основной составляющей серверной части системы.

Основной функцией компилятора языка БД является компиляция операторов языка БД в некоторую выполняемую программу. Основной проблемой реляционных СУБД является то, что языки этих систем (а это, как правило, SQL) являются непроцедурными, т.е. в операторе такого языка специфицируется некоторое действие над БД, но эта спецификация не является процедурой, а лишь описывает в некоторой форме условия совершения желаемого действия. Поэтому компилятор должен решить, каким образом выполнять оператор языка прежде, чем произвести программу. Применяются достаточно сложные методы оптимизации операторов, которые мы подробно рассмотрим в следующих главах.

Результатом компиляции является выполняемая программа, представляемая в некоторых системах в машинных кодах, но более часто в выполняемом внутреннем машинно-независимом коде. В последнем случае реальное выполнение оператора производится с привлечением подсистемы поддержки времени выполнения , представляющей собой, по сути дела, интерпретатор этого внутреннего языка.

Наконец, в отдельные утилиты БД обычно выделяют такие процедуры, которые слишком накладно выполнять с использованием языка БД, например, загрузка и выгрузка БД, сбор статистики, глобальная проверка целостности БД и т.д. Утилиты программируются с использованием интерфейса ядра СУБД, а иногда даже с проникновением внутрь ядра.

Рис. 1.Связь программ и данных при использовании СУБД

Классификация пользователей СУБД

Пользователей СУБД можно разделить на 3 большие группы.

Первая -прикладные программисты, которые отвечают за написание прикладных программ, использующих базу данных. Прикладные программы выполняют над данными все стандартные операции: выборку существующей информации, вставку новой информации, удаление или обновление существующей информации. Все эти функции выполняются через соответствующий запрос к СУБД. Эти программы могут быть простыми программами пакетной обработки или оперативными приложениями, функция которых - поддержка работы конечного пользователя, имеющего непосредственный оперативный доступ к базе данных через рабочую станцию или терминал. Большинство современных приложений относится к оперативным.

Вторая -конечные пользователи, которые работают с системами баз данных непосредственно через рабочую станцию или терминал. Конечный пользователь может получить доступ к базе данных, используя одно из оперативных приложений, упомянутых выше, или же воспользоваться интегрированным интерфейсом программного обеспечения самой системы баз данных. Такой интерфейс также поддерживается оперативным приложением, но это приложение не создается пользователем, оно являетсявстроенным в систему баз данных. В большинстве систем есть, по крайней мере, одно такое встроенное приложение, а именно:процессор языка запросов, который позволяет пользователю указывать команды или выражения высокого уровня (такие как select или insert) для данной СУБД. Язык SQL, упомянутый выше, - типичный пример языка запросов для базы данных.

Замечание. Общепринятый термин "язык запросов" не совсем точно отражает рассматриваемое понятие, поскольку слово "запрос" подразумевает лишь выборку, в то время как с помощью этого языка выполняются также операции обновления, вставки и удаления (а возможно, и многие другие).

Кроме языка запросов, в большинстве систем также предоставляются дополнительные встроенные интерфейсы, в которых пользователь в явном виде не использует команд, таких как select. Для работы с базой данной пользователь, например, выбирает необходимые команды меню или заполняет поля в формах. Такие интерфейсы, основанные на меню и формах, облегчают работу с базами данных тем, кто не имеет опыта работы с информационными технологиями (ИТ; часто употребляется также сокращение ИС - информационные системы, эти понятия практически эквивалентны). Командныйинтерфейс, т.е. язык запросов, напротив, требует некоторого опыта работы с ИТ (возможно, не очень большого). Однако командный интерфейс обычно более гибок, чем основанный на меню и формах; кроме того, в языках запросов обычно есть определенные функции, которые не поддерживаются интерфейсами, основанными на меню и формах.

Третья группа -администраторы базы данных, илиАБД.

Рассмотрим более подробно концепцию централизованного управления. Предполагается, что при централизованном управлении на предприятии, использующем систему баз данных, есть человек, который несет основную ответственность за данные предприятия. Этоадминистратор данных, или АД, упомянутый ранее в этой главе. В связи с тем, что данные (как отмечено выше) - одна из главных ценностей предприятия, администратор должен разбираться в данных и понимать нужды предприятия по отношению к данным на уровне управления высшего руководства предприятием. Таким образом, в обязанности администратора данных входит: принимать решение, какие данные необходимо вносить в базу данных в первую очередь, а также обеспечивать поддержание порядка при обслуживании данных и использовании их после занесения в базу данных. Например, он должен указывать, кто, при каких условиях, над какими данными и какие операции может выполнять. Другими словами, он должен обеспечивать безопасность данных .

Очень важно, чтобы администратор данных работал как управляющий, а не как специалист по техническим вопросам (хотя он, конечно, должен иметь хорошее представление о возможностях баз данных на техническом уровне). Технический специалист, ответственный за реализацию решений администратора данных, - этоадминистратор базы данных, илиАБД. Итак, администратор базы данных, в отличие от администратора данных, должен быть профессиональным специалистом в области информационных технологий. Работа АБД заключается в создании самих баз данных и техническом контроле, необходимом для осуществления решений администратора данных. АБД также несет ответственность за обеспечение необходимого быстродействия системы и ее технического обслуживания. Обычно у АБД есть штат из системных программистов и технических ассистентов (т.е. на практике функции АБД выполняются командой из нескольких человек, а не одним служащим). Однако для простоты удобно считать, что администратор базы данных - один человек.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЯЗАННОСТЕЙ В СИСТЕМАХ С БАЗАМИ ДАННЫХ.

Одним из компонентов среды СУБД являются пользователи.

Среди пользователей СУБД можно выделить 4 различные группы: администраторы данных и баз данных, разработчики баз данных, прикладные программисты и конечные пользователи.

Администраторы данных и администраторы баз данных.

База данных и СУБД являются корпоративными ресурсами, которыми следует управлять так же, как и любыми другими ресурсами. Обычно управление данными и базой данных предусматривает управление и контроль СУБД и помещенными в нее данными.

Администратор данных, или АД (Data Administrator - DA), отвечает за управление данными, включая планирование базы данных, разработку и сопровождение стандартов, бизнес-правил и деловых процедур, а также за концептуальное и логическое проектирование базы данных. АД консультирует и дает свои рекомендации руководству высшего звена, контролируя соответствие общего направления развития базы данных установленным корпоративным целям.

Администратор базы данных, или АБД (Database Administrator - DBA), отвечает за физическую реализацию базы данных, включая физическое проектирование и воплощение проекта, за обеспечение безопасности и целостности данных, за сопровождение операционной системы, а также за обеспечение максимальной производительности приложений и пользователей. По сравнению с АД, обязанности АБД носят более технический характер, и для него необходимо знание конкретной СУБД и системного окружения. В одних организациях между этими ролями не делается различий, а в других важность корпоративных ресурсов отражена именно в выделении отдельных групп персонала с указанным кругом обязанностей.

Администрирование данных и администрирование баз данных.

Администратор данных (АД) и администратор базы данных (АБД) отвечают за управление действиями, связанными с корпоративными данными и корпоративной базой данных соответственно. Рассмотрим цели и задачи, входящие в круг обязанностей АД и АБД в некоторой организации. В следующей таблице представлены этапы жизненного цикла приложений баз данных и указан вклад АД и АБД на каждом из них (или исполняемые ими роли (основные или вспомогательные)).

Таблица 1. Этапы жизненного цикла базы данных с указанием роли АД и АБД

Этап	Основная роль	Вспомога-тельная роль
Планирование разработки базы данных	АД	АБД
Определение требований к системе	АД	АБД
Сбор и анализ требований пользователей	АД	АБД
Концептуальное проекти-рование базы данных	АД	АБД
Выбор целевой СУБД	АБД	АД
Логическое проектирование базы данных	АД	АБД
Разработка приложений	АБД	АД
Физическое проектирование базы данных	АБД	АД
Создание прототипов	АБД	АД
Реализация	АБД	АД
АБД	АД
Квотирование	АБД	АД
Эксплуатация и сопровождение	АБД	АД

Администратор Данных принимает более активное участие в работе на ранних стадиях жизненного цикла - от планирования базы данных до этапа ее логического проектирования, тогда как Администратор Базы Данных выполняет более активную роль на поздних стадиях - от проектирования приложений и физического проектирования базы данных до этапа эксплуатации и сопровождения готовой системы.

Языковые средства СУБД используются для выполнения функций описания представления базы данных (язык описания данных), для выполнения операций манипулирования данными (язык манипулирования данными) и предоставления данных пользователям о их запросам (язык запросов).

Функции СУБД

1. Управление данными во внешней памяти;
2. управление буферами во внешней памяти:

буферизация состоит в том, чтобы сгладить разно скоростную работу между внешней и внутренней памятью.

При работе с БД СУБД может установить большую или меньшую актуальность каких-то данных. Наиболее актуальные данные могут всё время храниться в буфере. Эта функция повышает эффективность обработки данных.

3 . управление транзакциями(transactions):

транзакция - последовательность операций над данными из БД, которая рассматривается СУБД как логическое единое целое. Под логическим единым целым понимается то, что СУБД фиксирует начало набора операций и его конец. Эта функция необходима, чтобы поддерживать целостность и логическую непротиворечивость данных, а также безопасное управление данными. Транзакция должна закончиться либо фиксацией нового состояния(commit), либо восстановлением предыдущего состояния(rollback). Существует возможность параллельного выполнения нескольких транзакций (но иногда это невозможно). Сериальное выполнение транзакций - выполнение в соответствии с так называемым сериальным планом. Сериальный план - план выполнения транзакций, при котором эффект смеси транзакций эквивалентен их последовательному выполнению. Алгоритмы сериализации основаны на сериальных (синхронизационных) захватах. Цель таких захватов: построение сериального плана.

4. журнализация - ведение каких-то журналов:

существует два вида сбоев:

- мягкий, связанный с пропаданием питания, аварийной остановкой работы машины, сбоем ОС;
- жёсткий - характеризуется потерей информации на внешних носителях (авария HD).

При любом виде сбоев необходимо предусматривать восстановление информации. Это подразумевает хранение избыточной дополнительной информации. Такая информация, необходимая для восстановления, хранится в журналах. Журнал - это часть СУБД, которая недоступна пользователю, и которая поддерживается с особой тщательностью. Журнал хранится либо в нескольких копиях, либо на нескольких носителях. Журнал используется, чтобы фиксировать к нём все изменения, которые производятся над данными. С этой точки зрения можно рассмотреть две версии журнала:

- журнал локальных изменений - фиксирует отдельные операции, связанные с изменением страниц внешней памяти;
- журнал глобальных изменений - фиксирует результаты транзакций или транзакционных наборов.

При пользовании журналом используется стратегия упреждающей записи WAL(Write Ahead Log). Смысл этой стратегии состоит в том, чтобы сделать запись об изменениях прежде самих изменений.

При жёстком сбое нужна копия журнала и архивная копия БД, при этом архивная копия и журнал должны быть согласованы - это важная задача БД.

5. поддержка языков данных(Data Language)

существует две задачи информационных систем:

- описание структуры данных;
- манипулирование этими данными.

Раньше эти задачи решались с помощью языковых средств. Т.е. поддерживался язык описания данных SDL(Schema Definition Language) и язык манипулирования данными DML(Data Manipulation Language). В задачу SDL входило предоставление средств для именования объектов БД, типизации отдельных элементов и описания связей между элементами данных. DML поддерживает описание действий по изменению тех объектов, которые описаны на SDL.

В современных СУБД функции этих языков объединяются в структурированный язык запросов SQL(Structured Queried Language). Компилятор SQL производит преобразование описаний и запросов во внутреннее представление данных. Благодаря этому центральная управляющая часть СУБД работает только с внутренними представлениями, что обеспечивает эффективную работу.

SQL содержит:

- средства для описания ограничений целостности;
- средства для авторизации доступа к разным объектам:

суть состоит в том, что с каждым объектом связывается набор допустимых действий и круг пользователей, обладающих разными полномочиями. Полномочия и действия описываются в разных таблицах. Языковое средство позволяет контролировать это.

По функциональным возможностям выделяют следующие категории языков:

1. Языки, имеющие только возможности запросов. Они обеспечивают вывод требуемых данных на экран или печать в нужном формате. В настоящее время используются редко.
2. Комплексные языки запросов/обновлений. Это более развитые языки; они позволяют формулировать сложные запросы, относящиеся к нескольким взаимосвязанным записям, и обновлять данные так же легко, как и формулировать запросы. Используя их, пользователи могут создавать свои собственные файлы.
3. Генераторы отчетов. Они дают возможность выбирать нужные данные из файлов или баз данных и форматировать их в виде требуемых форм документов.
4. Графические языки. Использование графических средств в настоящее время постоянно расширяется. С их помощью можно выводить данные в виде различных графиков и диаграмм, а также использовать другие изобразительные возможности. Как и генераторы отчетов, графические языки позволяют осуществлять отбор информации из файлов или баз данных по различным критериям, а также выполнять арифметические и логические манипуляции с данными.
5. Инструментальные средства поддержки решений. Языки этого типа предназначены для создания систем принятия решений. Это могут быть системы типа «что-если», системы, выполняющие временной или трендовый анализ, и др. Возможно использование как универсальных, так и проблемно-ориентированных средств.
6. Генераторы приложений. Обеспечивают возможность описания непроцедурным путем требуемой обработки информации и дальнейшей автоматической генерации программ.
7. Машинно-ориентированные языки спецификаций. Фактически являются генераторами приложений, дальнейшим их развитием. В отличие от генераторов приложений языки спецификаций более универсальны и позволяют специфицировать приложения разных типов.
8. Языки очень высокого уровня. В большинстве случаев приложения строятся с помощью непроцедурных языков. Однако некоторые языки являются процедурными (например, NOMAD), но программирование на них значительно короче, чем, например, на Cobol.
9. Параметризированные пакеты прикладных программ (ППП). Эта категория программных средств известна давно, и «4-е поколение» относится к таким ППП, которые допускают легкую модификацию самого пакета, позволяют пользователям генерировать собственные отчеты, запросы к базе данных и т.д.
10. Языки приложений. Многие языки 4-го поколения являются универсальными, другие - спроектированы для специфических приложений. Примерами таких языков являются языки для управления финансами, управления работой станков с программным управлением и т.д.

БД – сов-ть взаимсвяз. и структуриров. данных на машиночитаемых носителях. Обращение с информацией в БД производится при помощи ЭВМ.

Различают фактографические и документальные базы данных. Фактографическая БД хранит множество сведений об объектах предметной области, их свойствах, связях между ними. Документальная БД позволяет не только накапливать и обрабатывать произвольные текстовые документы, но и осуществлять их быстрый поиск благодаря структурированности и взаимосвязанности представления информации в базе.

Соединение баз данных друг с другом и с отдаленными пользователями с помощью сетей передачи данных дает необычайно сильный эффект в области использования информационных ресурсов.

Поиск необходимых данных в электронной базе происходит в считанные секунды, причем в случае использования компьютерных сетей нет принципиальной разницы, находится ли пользователь рядом с ЭВМ, хранящей информацию, или удален от нее на сотни или тысячи километров. При этом одними и теми же данными могут одновременно (в отличие от обычной библиотеки) пользоваться многие клиенты.

Главная ценность БД заключается в обеспечении возможности тематического поиска, при котором пользователь по заданным ключевым словам узнает количество первоисточников в базе, сужает проблему, читает названия статей и, возможно, их рефераты. Если в базе есть полные тексты, он может распечатать для себя наиболее интересные выдержки из них. Весь сеанс диалога с БД длится 20 - 40 мин, причем большая часть времени уходит на реакцию пользователя.

Все процессы внутри базы реализует система управления базой данных (СУБД). СУБД - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для описания БД, ее создания, ведения и использования многими пользователями.

Осн. Функции СУБД:

1) создание баз данных на компьютере

2) ввод, накопление, просмотр и модифик. Данных

3) ответы на запросы по данным

4) составление отчетов,

Базы данных (БД) составляют в настоящее время основу компьютерного обеспечения информационных процессов, входящих практически во вес сферы человеческой деятельности. Их универсальность определяется тем, что процессы обработки информации имеют общую природу и опираются на описание фрагментов реальности, выраженное в виде совокупности взаимосвязанных данных. Базы данных являются эффективным средством представления структур данных и манипулирования ими. Концепция баз данных предполагает использование и нтегр про ванных средств храпения информации, позволяющих обеспечить централизованное управление данными и обслуживание ими многих пользователей.

описывается или моделируется с помощью БД и ее приложений. В предметной области выделяются информационные объекты - идентифицируемые объекты реального мира, процессы, системы, понятия и т. д., сведения о которых хранятся в БД.

Этапам реализации баз данных соответствуют уровни описания предметной области: реальность в том виде, как она существует; концептуальное описание реальности; представление описания в виде формального текста и физическая реализация БД на машинных носителях.

Для ввода в базу описание предметной области должно быть представлено в терминах специального языка описания данных (ЯОД), который входит в комплекс средств СУБД. ЯОД разделяет данные на типы.

Типы данных.

Простое (элементарное) данное - это наименьшая семантически значимая поименованная единица данных (например, название судна, наименование судовладельца, порт приписки и т.д.). Значения простого данного описывают представленную им характеристику объекта для каждого его экземпляра. Имена простых данных хранятся в описании БД, в то время как их значения запоминаются в самой БД.

Совокупность простых данных можно объединить в составное данное двумя способами. Во-первых, можно соединить несколько разнотипных данных. По этому принципу образуется структурное данное, или данное типа «структура». Описание структуры состоит из перечисления ее составных частей, значение - из значений составляющих ее данных. Во-вторых, составное данное может объединять совокупность однотипных данных (список сотрудников, послужной список сотрудника и т.п.). Составное данное этого типа называется массивом. В описании $массива достаточно указать описание одного элемента. Значение массива представляется однородным списком значений его элементов.

Составные типы м.б. объединены в многоуровневое данное. Представление предметной области в виде структуры данных с иерархич. связями – иерархич. модель данных.

5.Реляционные базы данных.

РТ – БД, в кот. все данные, доступные пользователю, организованы в виде связ. Таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.

Опр-ся 12 правилами Кодда.

правило 0: Основное правило (Foundation Rule): Реляционная СУБД должна быть способна полностью управлять базой данных, используя связи между данными.:

Чтобы быть реляционной системой управления базами данных (СУБД), система должна использовать исключительно свои реляционные возможности для управления базой данных.

правило 1: Явное представление данных (The Information Rule):

Информация должна быть представлена в виде данных, хранящихся в ячейках. Данные, хранящиеся в ячейках, должны быть атомарны. Порядок строк в реляционной таблице не должен влиять на смысл данных.

правило 2: Гарантированный доступ к данным (Guaranteed Access Rule):

Доступ к данным должен быть свободен от двусмысленности. К каждому элементу данных должен быть гарантирован доступ с помощью комбинации имени таблицы, первичного ключастроки и имени столбца.

правило 3: Полная обработка неизвестных значений (Systematic Treatment of Null Values):

Неизвестные значения NULL, отличные от любого известного значения, должны поддерживаться для всех типов данных при выполнении любых операций. Например, для числовых данных неизвестные значения не должны рассматриваться как нули, а для символьных данных - как пустые строки.

правило 4: Доступ к словарю данных в терминах реляционной модели (Active On-Line Catalog Based on the Relational Model):

Словарь данных должен сохраняться в форме реляционных таблиц, и СУБД должна поддерживать доступ к нему при помощи стандартных языковых средств, тех же самых, которые используются для работы с реляционными таблицами, содержащими пользовательские данные.

правило 5: Полнота подмножества языка (Comprehensive Data Sublanguage Rule):

Система управления реляционными базами данных должна поддерживать хотя бы один реляционный язык, который

(а) имеет линейный синтаксис,

(б) может использоваться как интерактивно, так и в прикладных программах,

(в) поддерживает операции определения данных, определения представлений, манипулирования данными (интерактивные и программные), ограничители целостности, управления доступом и операции управления транзакциями (begin, commit и rollback).

правило 6: Возможность модификации представлений (View Updating Rule):

Каждое представление должно поддерживать все операции манипулирования данными, которые поддерживают реляционные таблицы: операции выборки, вставки, модификации и удаления данных.

правило 7: Наличие высокоуровневых операций управления данными (High-Level Insert, Update, and Delete):

Операции вставки, модификации и удаления данных должны поддерживаться не только по отношению к одной строке реляционной таблицы, но по отношению к любому множеству строк.

правило 8: Физическая независимость данных (Physical Data Independence):

Приложения не должны зависеть от используемых способов хранения данных на носителях, от аппаратного обеспечения компьютеров, на которых находится реляционная база данных.

правило 9: Логическая независимость данных (Logical Data Independence):

Представление данных в приложении не должно зависеть от структуры реляционных таблиц. Если в процессе нормализации одна реляционная таблица разделяется на две, представление должно обеспечить объединение этих данных, чтобы изменение структуры реляционных таблиц не сказывалось на работе приложений.

правило 10: Независимость контроля целостности (Integrity Independence):

Вся информация, необходимая для поддержания целостности, должна находиться в словаре данных. Язык для работы с данными должен выполнять проверку входных данных и автоматически поддерживать целостность данных.

правило 11: Дистрибутивная независимость (Distribution Independence):

База данных может быть распределённой, может находиться на нескольких компьютерах, и это не должно оказывать влияние на приложения. Перенос базы данных на другой компьютер не должен оказывать влияния на приложения.

правило 12: Согласование языковых уровней (The Nonsubversion Rule):

Если используется низкоуровневый язык доступа к данным, он не должен игнорировать правила безопасности и правила целостности, которые поддерживаются языком более высокого уровня.

6. SQL - стандартный язык для работы с базами данных

Для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных испол. SQL - это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language). По историческим причинам аббревиатура SQL читается обычно как «сиквел», но исп-ся и альтернативное произнош. – «эскюэл»

Как следует из названия SQL является языком программирования, который применяется для организации взаимодействия пользователя с БД. На самом деле, SQL работает только с базами данных одного определенного типа, а именно - с реляционными.

На рис. 2.3 изображена схема работы SQL. Согласно этой схеме. в вычислительной системе имеется база данных, в которой хранится определенною рода информация. Если вычислительная система относится к сфере бизнеса, то в базе хранятся данные о материальных ценностях, о выпускаемой продукции, об объемах продаж и о зарплате. В базе данных на персональном компьютере может храниться информация о выписанных чеках, телефонах и адресах или информация, извлеченная из более крупной вычислительной системы. Отдельно на рисунке обозначена (СУБД).

запрашивания данных и получения результат называется -запросом к БД, отсюда и название – сшруктуриров. Язык запросов. Однако это название не совсем соответствует действительности. Во-первых, сегодня SQL - представляет собой нечто гораздо большее, чем простой инструмент создания запросов, хотя именно для этого он и был изначально предназначен. Несмотря на то, что чтение данных по-прежнему остается одной из наиболее важных функций SQL - сейчас этот язык используемся для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД предоставляет пользователю. К ним относятся следующие:

Организация данных. SQL дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.

Чтение данных. SQL даст пользователю или приложению возможность читать содержащиеся в базе данные и пользоваться ими.

Обработка данных. С помощью SQL можно изменять содержимое базы данных, т.е. добавлять а нее новые, а также удалять или обновлять уже имеющиеся данные.

Управление доступом. При помощи SQL администратор базы может, ограничить возможности пользователя по чтению и изменению данных и защитить их от несанкционированного доступа.

Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями, работающими параллельно, чтобы они не мешали друг другу.

Целостность ванных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы

На сегодняшний день SQL является единственным стандартным языком для работы с реляционными базами данных.

7. Система ACCESS.

Access - это, прежде всего, система управления базами данных (СУБД). Как и другие продукты этой категории, она предназначена для хранения и поиска данных, представления информации в удобном виде и автоматизации часто повторяющихся операций (таких, как ведение счетов, учет, планирование и т.п.). С помощью Access можно разрабатывать простые и удобные формы ввода данных, а также осуществлять обработку данных и выдачу сложных отчетов.

Access- мощное приложение Windows; впервые производительность СУБД органично сочетается с теми удобствами, которые имеются в распоряжении пользователей Microsoft Windows. Поскольку оба эти продукта- детища компании Microsoft, они прекрасно взаимодействуют между собой. Система Access работает под управлением Windows 95 или Windows NT, так что при работе с ней пользователю доступны все преимущества Windows. Можно вырезать, копировать и вставлять данные из любого приложения Windows в Access и наоборот; можно создать проект формы в Access и вставить его в конструктор форм.

Языки описания данных - это языки высокого уровня декларативного (непроцедурного) типа, предназначенные для формализованного описания типов данных, их структур и взаимосвязей. Исходные тексты описания данных на этом языке после трансляции отображаются в управляющие таблицы, задающие размещение в памяти ЭВМ и связи между собой рассматриваемых данных. В соответствии с этими описаниями СУБД находит в базе требуемые данные, преобразует их и передает, например, в прикладную программу пользователя, которой они потребовались. При записи данных в базу СУБД по этим описаниям определяет место в памяти ЭВМ, куда их требуется поместить, преобразует к заданному виду и устанавливает необходимые связи.

Первая из этих функций обеспечивается языком описания данных (ЯОД). Его часто называют также языком определения данных. Описание базы данных средствами ЯОД называется схемой базы данных. Оно включает описание структуры базы данных и налагаемых на нее ограничений целостности данных. Помимо указанных функций, ЯОД некоторых СУБД обеспечивают также возможности задания в схеме ограничений доступа к данным или полномочий пользователей. Схема базы данных представляет интенсиональную модель предметной области в среде системы базы данных. Язык манипулирования данными (ЯМД) позволяет выполнять операции манипулирования данными в базе данных. Характер этих операций зависит от конкретной модели данных. Но в любом случае в таких языках предусматриваются операции вставки новых данных в базу данных, удаление или обновление имеющихся данных. В некоторых моделях данных предусматриваются дополнительно навигационные операции, позволяющие перед выполнением операции позиционироваться на нужном экземпляре данных в базе данных. Этот экземпляр данных становится текущим. Возможны различные побочные эффекты распространение операции по структуре базы данных, автоматическое формирование новых связей между экземплярами данных, вычисление производных данных и т.п. В так называемых графовых моделях данных (иерархической, сетевой) аргументом каждой операции манипулирования данными является единственный экземпляр данных. В то же время операции в реляционной модели имеют множественный характер.

ЯОД и ЯМД не всегда синтаксически оформляются в виде самостоятельных языков. Они могут быть составными частями единого языка данных, сочетающего возможности определения данных и манипулирования данными. Имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяющих возможности описания данных и манипулирования данными в единых синтаксических рамках. Наиболее распространенным среди языков такого рода является язык SQL.

Язык определения данных (ЯОД).

Создание таблицы

Оператор CREATE служит для создания любого типа объектов, из которых состоит база данных, в том числе таблиц.

Синтаксис команды создания таблицы:

CREATE TABLE имя_таблицы(

поле1 тип1 [ограничения],

[поле2 тип2 [ограничения], …]);

Возможные ограничения в таблицах:

* NOT NULL - значение атрибута должно быть определено (опция NOT NULL);
* UNIQUE - значения атрибутов являются уникальными (уникальный ключ);
* PRIMARY KEY - атрибут является первичным ключом (первичный ключ);
* CHECK - определяет условие, которому должны удовлетворять значения атрибута (домен);
* DEFAULT - присвоение значений «по умолчанию» для атрибутов.

Например:

CREATE TABLE Dealers1(

Name VARCHAR2(30),

Procent NUMBER(4,2),

Comments VARCHAR2(50) DEFAULT `no comments");

Язык определения данных (DDL - Data Definition Language) предоставляет пользователям средства указания типа данных и их структуры, а также средства задания ограничений для информации, хранимой в базе данных.

Операторы: CREATE, ALTER(cм 14), DROP.

Система управления базами данных (СУБД) - специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.

Основные функции СУБД:

· управление данными во внешней памяти (на дисках);

· управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

· журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

· поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

· ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;

· процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;

· подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;

· сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУБД.

По модели данных:

· Иерархические;

· Сетевые;

· Реляционные;

· Объектно-реляционные;

· Объектно-ориентированные.

По архитектуре организации хранения данных:

· локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере);

· распределенные СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

По способу доступа к БД:

· Файл-серверные.

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком - высокая загрузка локальной сети.

Примеры: Microsoft Access, Borland Paradox.

· Клиент-серверные.

Такие СУБД состоят из клиентской части и сервера. Клиент-серверные СУБД, в отличие от файл-серверных, обеспечивают разграничение доступа между пользователями и мало загружают сеть и клиентские машины. Сервер является внешней по отношению к клиенту программой, и по надобности его можно заменить другим. Недостаток клиент-серверных СУБД в самом факте существования сервера и больших вычислительных ресурсах, потребляемых сервером.

Примеры: Firebird, Interbase, MS SQL Server, Sybase, Oracle, PostgreSQL, MySQL, ЛИНТЕР.

· Встраиваемые.

Встраиваемая СУБД - библиотека, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине. Доступ к данным может происходить через SQL либо через особые функции СУБД. Встраиваемые СУБД быстрее обычных клиент-серверных и не требуют установки сервера, поэтому востребованы в локальном ПО, которое имеет дело с большими объёмами данных (например, геоинформационные системы).

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, один из вариантов Firebird, один из вариантов MySQL, Sav Zigzag, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

Поддержка языков БД

Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных. В ранних СУБД поддерживалось несколько специализированных по своим функциям языков. Чаще всего выделялись два языка - язык определения схемы БД (SDL - Schema Definition Language) и язык манипулирования данными (DML - Data Manipulation Language). SDL служил главным образом для определения логической структуры БД, т.е. той структуры БД, какой она представляется пользователям. DML содержал набор операторов манипулирования данными, т.е. операторов, позволяющих заносить данные в БД, удалять, модифицировать или выбирать существующие данные.

Основные функции реляционной СУБД, поддерживаемые при реализации интерфейса SQL):

Прежде всего, язык SQL сочетает средства SDL и DML, т.е. позволяет определять схему реляционной БД и манипулировать данными. При этом именование объектов БД (для реляционной БД - именование таблиц и их столбцов) поддерживается на языковом уровне в том смысле, что компилятор языка SQL производит преобразование имен объектов в их внутренние идентификаторы на основании специально поддерживаемых служебных таблиц-каталогов. Внутренняя часть СУБД (ядро) вообще не работает с именами таблиц и их столбцов.

Язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД. Опять же, ограничения целостности хранятся в специальных таблицах-каталогах, и обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне, т.е. при компиляции операторов модификации БД компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует соответствующий программный код.

Специальные операторы языка SQL позволяют определять так называемые представления БД, фактически являющиеся хранимыми в БД запросами (результатом любого запроса к реляционной БД является таблица) с именованными столбцами. Для пользователя представление является такой же таблицей, как любая базовая таблица, хранимая в БД, но с помощью представлений можно ограничить или наоборот расширить видимость БД для конкретного пользователя. Поддержание представлений производится также на языковом уровне.

Авторизация доступа к объектам БД производится также на основе специального набора операторов SQL. Идея состоит в том, что для выполнения операторов SQL разного вида пользователь должен обладать различными полномочиями. Пользователь, создавший таблицу БД, обладает полным набором полномочий для работы с этой таблицей. В число этих полномочий входит полномочие на передачу всех или части полномочий другим пользователям, включая полномочие на передачу полномочий. Полномочия пользователей описываются в специальных таблицах-каталогах, контроль полномочий поддерживается на языковом уровне.