Файл: Тема Введение в теорию баз данных Вопрос Основные понятия.pdf

Сетевая модель данных включала язык определения данных (Data Definition Language, DDL) и язык манипулирования данными (Data Manipulation
Language, DML) – формальные языки, предназначенные для определения и манипулирования содержимым базы данных. Предложенное разграничение функций между различными типами языков в системах управления базами данных привело к выделению языков управления транзакциями, языков манипулирования схемой и других групп языков. В сетевых БД, в отличие от иерархических, нет необходимости в корневой записи, поскольку между типами записей могут быть созданы наборы без искусственных ограничений, свойственных иерархии. Однако здесь, как и в иерархических БД, ассоциации поддерживаются с помощью физических указателей. Примером этой модели является Интернет.
Реляционная модель данных обеспечивает ряд важных возможностей, которые делают управление БД и их использование относительно легким,
устойчивым по отношению к ошибкам и предсказуемым. Она описывает данные с их естественной структурой, не добавляя каких-либо дополнительных структур, необходимых для машинного представления или для целей реализации; обеспечивает математическую основу для интерпретации выводимости,
избыточности и непротиворечивости отношений; обеспечивает независимость данных от их физического представления, от связей между данными и от соображений реализации, связанных с эффективностью и подобными заботами. Главным элементом в реляционной модели является отношение. Для большинства людей обычной визуализацией отношения служит «таблица». Таблица, как известно, имеет строки и столбцы. Столбцы отношения соответствуют «элементам данных» каждой записи, которая представляется строкой отношения. Важное различие между отношением и таблицей (в том виде, как она реализована в большинстве поставляемых реляционных СУБД) заключается в том, что отношение не может иметь дубликатов кортежей (т.е.
записей в файле), в то время как для таблиц допускается возможность содержать дубликаты строк.
Реляционная модель данных (РМД) некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. При создании информационной системы совокупность отношений позволяет хранить данные об объектах предметной области и моделировать связи между ними.
Разработчики приложений на основе иерархической или сетевой БД обладают контролем над тем, каким образом были определены связи и как осуществляется навигация по ним. При создании систем реляционных БД большая часть этой обработки заключается в саму реляционную СУБД. Поэтому оптимизация запросов стала важной функцией (отсутствие которой первоначально ограничивало производительность) коммерческих реляционных СУБД.

---

Классическая реляционная модель предполагает неделимость данных, хранящихся в полях записей таблиц, что в ряде случаев мешает эффективной реализации приложений. Развитие технологий обработки данных привело к появлению постреляционных, объектно-ориентированных, многомерных БД,
которые в той или иной степени соответствуют упомянутым классическим моделям.
Постреляционная модель данных представляет собой расширенную реляционную модель, снимающую ограничение неделимости данных,
хранящихся в записях таблиц. Она допускает многозначные поля – поля, значения которых состоят из подзначений. Набор значений многозначных полей считается самостоятельной таблицей, встроенной в основную таблицу.
Первые публикации, связанные с объектно-ориентированными базами данных (ООБД) появились в середине 1980-х годов. В общей классической постановке объектно-ориентированный подход базируется на концепциях:
·
объекта и идентификатора объекта;
·
атрибутов и методов;
·
классов;
·
иерархии и наследования классов.
Объектно-ориентированные базы данных (ООБД) строятся из объектов. Объекты хранятся физически как строки или столбцы таблицы. В этом случае реляционную модель можно рассматривать как «таблично-ориентированную» модель данных, так как соответствующие ей БД строятся из таблиц. В
ООБД важнейшее место отводится объектам, на основе которых могут определяться другие объекты благодаря использованию концепции, называемой наследованием. При этом некоторые или все атрибуты (либо свойства) определяющего объекта наследуются каким-либо другим объектом, одни атрибуты и
(или) свойства добавляются, а другие могут удаляться.
Любая сущность реального мира в объектно-ориентированных языках и системах моделируется в виде объекта. Любой объект при своем создании получает генерируемый системой уникальный идентификатор, который связан с объектом во все время его существования и не меняется при изменении состояния объекта.
Каждый объект имеет состояние и поведение.
Состояние объекта - набор значений его атрибутов.
Поведение объекта - набор методов (программный код), оперирующих над состоянием объекта.
Значение атрибута объекта - это тоже некоторый объект или множество объектов.
Состояние и поведение объекта инкапсулированы в объекте; взаимодействие между объектами производится на основе передачи сообщений и выполнении соответствующих методов.

---

Множество объектов с одним и тем же набором атрибутов и методов образует класс объектов. Объект должен принадлежать только одному классу
(если не учитывать возможности наследования).
По типологии доступа и характеру использования хранимой информации выделяют специализированные и интегрированные БД.
По топологии хранения данных различают локальные и распределённые БД.
По степени доступности можно выделить общедоступные и с ограниченным доступом пользователей к БД.
Представленная классификация не является полной. Она в большей степени отражает исторически сложившееся состояние дел в сфере деятельности,
связанной с разработкой и применением баз данных.
Вопрос 2. Классификация СУБД.
Рассмотрим ряд классификационных признаков, относящихся к СУБД.
По языкам общения СУБД делятся на открытые, замкнутые и смешанные. Открытые системы – это системы, в которых для обращения к базам данных используются универсальные языки программирования. Замкнутые системы имеют собственные языки общения с пользователями БД. Открытые системы в настоящее время используются редко.
По числу уровней в архитектуре различают одноуровневые, двухуровневые, трехуровневые системы. В принципе возможно выделение и большего числа уровней.
Под архитектурным уровнем СУБД понимают функциональный компонент, механизмы которого служат для поддержки некоторого уровня абстракции данных (логический и физический уровень, а также «взгляд» пользователя — внешний уровень).
По выполняемым функциям СУБД делятся на информационные и операционные. Информационные СУБД позволяют организовать хранение информации и доступ к ней. Для выполнения более сложной обработки необходимо писать специальные программы. Операционные СУБД выполняют достаточно сложную об-работку, например, автоматически позволяют получать агрегированные показатели, не хранящиеся непосредственно в базе данных,
могут изменять алгоритмы обработки и т. д.
По сфере возможного применения различают универсальные и специализированные, обычно проблемно-ориентированные СУБД. Системы управления базами данных поддерживают разные типы данных. Набор типов данных, допустимых в разных СУБД, различен. В настоящее время наблюдается тенденция к расширению числа используемых типов данных. Кроме того, ряд СУБД позволяет разработчику (прикладному программисту или администратору БД) добавлять новые типы данных и новые операции над этими данными. Такие системы называются расширяемыми системами баз данных (РСБД).

---

Дальнейшим развитием концепции РСБД являются объектно-ориентированные системы баз данных, обладающие достаточно мощными выразительными возможностями, чтобы непосредственно моделировать сложные объекты.
СУБД в зависимости от архитектуры делятся на локальные и распределённые. В локальной СУБД её компоненты размещаются на одном компьютере,
а в распределённой – на нескольких, которые могут находиться на любом удалении друг от друга.
По языкам общения СУБД делятся на открытые, замкнутые и смешанные.
Открытые системы – это системы, в которых для обращения к базам данных используются универсальные языки программирования. Замкнутые системы имеют собственные языки общения с пользователями БД. Открытые системы в настоящее время используются редко.
По сфере возможного применения различают универсальные и специализированные, обычно проблемно-ориентированные СУБД.
Набор типов данных, допустимых в разных СУБД, различен. Ряд СУБД позволяет разработчику добавлять новые типы данных и новые операции над этими данными. Такие системы называются расширяемыми системами баз данных (РСБД). СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.
Если компьютер и ОС поддерживают многопользовательский режим работы, то в такой среде может функционировать многопользовательская СУБД.
В общем случае она позволяет одновременно обслуживать нескольких пользователей, работающих непосредственно с СУБД или с приложениями.
При обслуживании нескольких параллельных источников запросов (от пользователей и приложений) СУБД планирует использование своих ресурсов и ресурсов ЭВМ таким образом, чтобы обеспечивать независимое или почти независимое выполнение порождаемых запросами операций.
Многопользовательские СУБД часто применяются на больших и средних ЭВМ, где основным режимом использования ресурсов является коллективный доступ.
Дальнейшим развитием концепции РСБД являются объектно-ориентированные системы баз данных, обладающие достаточно мощными выразительными возможностями, чтобы непосредственно моделировать сложные объекты.
Обычно СУБД, как и БД, различают по используемой модели данных. К основным типам СУБД относят три базовые модели данных: иерархические,
сетевые и реляционные.
Реляционная модель данных

---

обеспечивает ряд важных возможностей, которые делают управление БД и их использование относительно легким,
устойчивым по отношению к ошибкам и предсказуемым. СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными
СУБД.
Краткий обзор СУБД.
Многие авторы классифицируют СУБД на две большие категории: так называемые «настольные» и «серверные».
Настольные СУБД.
Настольные СУБД используются для сравнительно небольших задач (небольшой объем обрабатываемых данных, малое количество пользователей). С
учетом этого, указанные СУБД имеют относительно упрощенную архитектуру, в частности, функционируют в режиме файл-сервер, поддерживают не все возможные функции СУБД (например, не ведется журнал транзакций, отсутствует возможность автоматического восстановления базы данных после сбоев и т. п.). Тем не менее, такие системы имеют достаточно обширную область применения. Прежде всего, это государственные (муниципальные) учреждения,
сфера образования, сфера обслуживания, малый и средний бизнес. Специфика возникающих там задач заключается в том, что объемы данных не являются катастрофически большими, частота обновлений не бывает слишком высокой, организация территориально обычно расположена в одном небольшом здании, количество пользователей колеблется от одного до 10–15 человек. В подобных условиях использование настольных СУБД для управления информационными системами является вполне оправданным, и они с успехом применяются.
Одними из первых СУБД были так называемые dBase-совместимые программные системы, разработанные разными фирмами. Первой широко распространенной системой такого рода была система dBase III – PLUS (фирма Achton-Tate). Развитый язык программирования, удобный интерфейс,
доступный для массового пользователя, способствовали широкому распространению системы. В то же время работа системы в режиме интерпретации обусловливала низкую производительность на стадии выполнения. Это привело к появлению новых систем-компиляторов, близких к системе dBase III –
PLUS: Clipper (фирма Nantucket Inc.), FoxPro (фирма Fox Software), FoxBase+ (фирма Fox Software), Visual FoxPro (фирма Microsoft). Одно время достаточно широко использовалась СУБД PARADOX (фирма Borland International).

---