Лекція 2. "Компоненти банків даних і систем баз даних".

                 Тема: Компоненти банків даних і систем баз даних.

                              Компоненти банків даних

Банк даних – це система спеціальним чином організованих даних (баз даних), програмних, мовних, технічних, організаційно-методичних засобів призначених для підтримки інформаційної моделі предметної області з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів.

База даних – пойменована сукупність взаємозв'язаних даних, які знаходяться під управлінням СУБД. В БД зберігаються дані, логічно пов'язані між собою. До головних властивостей БД належать такі:

Переваги і недоліки застосування СУБД

Переваги СУБД		Недоліки СУБД
Мінімізація збитковості даних		Використання    значної частини       ресурсів       на потреби   СУБД,   а  не на прикладну задачу
Несуперечливість  даних   і контроль їх цілісності		Вартість СУБД
Незалежність    прикладних програм від даних		Підвищені      вимоги      до технічного   і                     програмного забезпечення
Підвищена безпека		Продуктивність
Розвинені засоби резервного копіювання і відновлення		Підвищені      вимоги кваліфікації робітників	до
Багатокористувацький режим роботи		Наслідки збоїв

Компоненти системи баз даних

 

Компонентами системи баз даних є БД, СУБД і прикладні програми, з якими працюють як розробники, так і користувачі.

В СУБД входять такі компоненти (рис. 1.4): ядро СУБД, підсистема засобів проектування і підсистема засобів обробки.

Ядро СУБД – містить сукупність базових механізмів СУБД, які використовуються при будь-яких варіантах конфігурації системи. Ядро СУБД виконує функцію посередника між підсистемами засобів проектування і обробки і даними. Сучасні БД у більшості представляють користувачу дані у вигляді таблиць. Ядро СУБД отримує запити від інших компонентів в термінах таблиць, стовпців, рядків і перетворює ці запити в команди операційної системи, які виконують запис і читання з фізичних носіїв інформації.

-     цілісність   означає,   що   в   будь-який   момент часу відомості в БД повинні бути несуперечливі;

-     безпека  означає,   що   виконується   захист   даних від санкціонованого і несанкціонованого доступу;

-     відновленість означає можливість відновлення БД після збоїв роботи системи.

Система управління базами даних (СУБД) – сукупність мовних і програмних засобів, які призначені для створення, ведення і сумісного використання БД багатьма користувачами.

До головних функцій СУБД належать такі:

-     управління   даними  у   зовнішній  пам'яті  і буферами оперативної пам'яті;

-     управління транзакціми і паралельним доступом;

-     відновлення БД;

-     підтримка мов БД;

-     контроль доступу до даних;

-     підтримка цілісності даних;

-     підтримка незалежності даних;

-     підтримка обміну даними.

Склад БД містить не тільки дані, що зберігаються, але і опис БД. Опис БД належить до метаінформації, тобто інформації про інформацію. Опис БД часто називають схемою. Централізоване сховище метаінформації називається словником даних.

Словник даних (каталог даних) – використовується для централізованого накопичення і опису ресурсів даних. Словник даних відповідає за визначення всіх елементів даних:

-     імена, типи і розміри елементів даних;

-     імена зв'язків;

-     обмеження даних по підтримці цілісності;

-   схеми БД (зовнішня, концептуальна і внутрішня), а також відображення між ними;

-     імена користувачів і їх права доступу до даних;

-     статистична інформація.

Програмні засоби БД включають в свій склад ядро СУБД, транслятори, утіліти, прикладні програми.

Мовні засоби поділяються на мови опису даних (МОД) і мови маніпулювання даними (ММД). МОД призначені для опису схеми БД або її частини. З її допомогою виконується опис типів даних, їх структур і зв'язків між собою. Відповідно до отриманого опису СУБД знаходить в програмі необхідні дані, перетворює їх і передає в прикладну програму. ММД виконує функції вибірки з БД даних за певними умовами, зміну даних, додавання даних, вилучення даних і т.ін.

Адміністратор даних – людина, яка відповідає за управління даними (планування БД, розробку і супроводження стандартів, прикладних алгоритмів і ділових процедур), а також за концептуальне і логічне проектування БД.

Адміністратор БД – людина, яка відповідає за фізичну реалізацію БД (фізичне проектування і втілення проекту), за забезпечення безпеки і цілісності даних, за супроводження операційної системи, а також за забезпечення максимальної продуктивності застосувань і користувачів.

Адміністратор даних і адміністратор БД виконують функції: управління структурою БД, управління паралельною обробкою, розподіл прав і обов'язків при обробці, забезпечення безпеки БД, відновлення БД, управління СУБД, підтримка репозиторія даних.

Адміністрування даними і БД передбачає управління інформаційними ресурсами, проектування БД, управління реалізацією застосувань, підтримку цілісності даних, захист даних, спостереження за поточною продуктивністю системи, а також реорганізацію БД при необхідності.

Переваги    і    недоліки    застосування    СУБД    наведені в табл. 1.

Переваги СУБД		Недоліки СУБД
Мінімізація даних	збитковості	Використання    значної частини       ресурсів       на потреби   СУБД,   а   не   на прикладну задачу
Несуперечливість  даних   і контроль їх цілісності		Вартість СУБД
Незалежність    прикладних програм від даних		Підвищені      вимоги      до технічного   і                     програмного забезпечення
Підвищена безпека		Продуктивність
Розвинені резервного відновлення	засоби копіювання    і	Підвищені      вимоги кваліфікації робітників	до
Багатокористувацький режим роботи		Наслідки збоїв

Крім того, ядро СУБД задіяне в управлінні транзакціями, блокуваннях, резервному копіюванні і відновленні. В ядро СУБД входять менеджери буферів, даних, транзакцій, журналів.

Менеджер буферів – призначений для рішення задач ефективної буферізації оперативної пам'яті.

Менеджер даних – призначений для управління зовнішньою пам'ятью, забезпечення створення структур для даних, що зберігаються і допоміжних структур (індекси і т.ін.).

Менеджер транзакцій – підтримує механізми фіксації і відкату транзакцій, пов’язаний з менеджером буферів

оперативної пам'яті і забезпечує зберігання всієї інформації, яка потрібна після збоїв системи.

Менеджер журналів – забезпечує реєстрацію відомостей про виконання транзакцій, про працюючих користувачів, про виконання застосування, про доступи до різних структур даних і т.ін.

Підсистема засобів проектування являє собою набір інструментів, які спрощують проектування і реалізацію баз даних і їх застосувань. Як правило, цей набір містить засоби для створення таблиць, форм, запитів й звітів. В СУБД є також мови програмування і інтерфейси до них.

Підсистема обробки здійснює обробку компонентів застосування, які створені за допомогою засобів проектування.

Застосування БД складається з форм, запитів, звітів, меню і прикладних програм. Форми, запити і звіти можна створювати за допомогою засобів, що постачаються у комплекті з СУБД. Прикладні програми повинні бути написані або на вхідній мові СУБД, або на одній зі стандартних мов, а потім за допомогою СУБД з'єднані з БД.