Классификация СУБД

Оглавление 

Введение                                          3

1. Теоретические основы системы управления базами данных (СУБД)       5

2. История развития системы управления базами данных (СУБД)                7

3. Структура и функции системы управления базами данных (СУБД)       9 4. Классификации системы управления базами данных (СУБД)                10

     4. 1. Классификация по степени универсальности                                    10

     4. 2. Классификация по модели данных                                                     12

     4. 3. Классификация по степени распределенности                                  17

     4. 4. Классификация по способу доступа  к базам данных                        18

     4. 5. Профессиональные, или промышленные и персональные (настольные) системы управления базами данных (СУБД)                          20

     4. 6. Другие виды классификаций              21

Заключение                         22  

Литература                         24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

При создании автоматизированных систем управления для различных предприятий и организаций, как и при создании информационных систем для любой другой отрасли экономики, успех в большой степени зависит от правильного выбора системы управления базами данных (СУБД) – платформы любой информационной системы.

В связи с  этим актуальность выбранной темы определяется фактами, указанными ниже.

Эффективное управление государственной структурой, компанией, проектом, современным бизнесом во многом определяется возможностью своевременно проанализировать децентрализовано хранящиеся данные (информационные ресурсы) и принять адекватное решение. В настоящее время одним из таких ресурсов являются различные базы данных – корпоративные, государственные (специальные и общего пользования), коммерческие и персональные. Современная система управления базами данных должна обеспечивать эффективную работу с информацией, находящейся в хранилищах базы данных. Принципиальную роль в эффективном использовании информационных ресурсов играют информационные технологии.

Основные идеи современных информационных технологий базируются на концепции информации, воплощенной в виде данных и на концепции алгоритмов, воплощенной  в виде программного обеспечения. Обычно полезная информация организуются в  виде набора данных. Алгоритмы носят, в определенном смысле, вспомогательный характер и предназначены для получения, сбора, обработки и преобразования данных.

Таким образом, основой информационных технологий являются данные и процедуры, организованные в базы данных, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области, и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующих предметных областях.

В современном  деловом мире с его огромными  объемами информации наличие информационной системы становится жизненно необходимым условием успешной деятельности любой организации. Основными задачами информационной системы являются эффективное хранение, обработка и анализ данных. Для их решения применяются системы управления базами данных (СУБД).

В современных компаниях СУБД играет роль универсального хранилища данных, предоставляющего инструментальные средства построения запросов к сведениям, которые поступают через стандартные интерфейсы от приложений более высокого уровня, таких как аналитические или бухгалтерские системы [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретические основы системы управления базами данных (СУБД)

В современных информационных системах информация обычно хранится с использованием автоматизированных банков данных. Банки данных могут быть очень большими и могут содержать разную информацию, используемую организацией.

Банк данных – это информационная система коллективного пользования, обеспечивающая централизованное хранение данных, их обновление и выдачу по запросам пользователей. Это комплекс аппаратного и программного обеспечения банка данных и персонала, обслуживающего его. Банк данных включает: одну или несколько баз данных; систему управления базами данных (СУБД); персонал, обеспечивающий работу банка данных [3].

База данных – это совокупность определенным образом организованных данных, хранящихся в запоминающихся устройствах ЭВМ. Обычно данные хранятся на жестком диске сервера организации [4].

В общем случае данные в базе данных являются интегрированными и разделяемыми. Эти два аспекта, интеграция и разделение данных, представляют собой наиболее важные преимущества использования банков данных на «большом» оборудовании и, по меньшей мере, один из них – интеграция – является преимуществом их применения и на «малом» оборудовании.

Под понятием интеграции данных подразумевается возможность представить базу данных как объединение нескольких отдельных файлов данных, полностью или частично исключающее избыточность хранения информации [10].

Под понятием разделимости данных подразумевается возможность использования несколькими различными пользователями отдельных элементов, хранимых в базе данных. Имеется в виду, что каждый из пользователей сможет получить доступ к одним и тем же данным, возможно, даже одновременно (параллельный доступ). Такое разделение данных, с параллельным или последовательным доступом, частично является следствием того факта, что база данных имеет интегрированную структуру.

Одним из следствий упомянутых выше характеристик базы данных (интеграции и разделимости) является то, что каждый конкретный пользователь обычно имеет дело лишь с небольшой частью всей базы данных, причем обрабатываемые различными пользователями части могут произвольным образом перекрываться. Фактически, даже те два пользователя базы данных, которые работают с одними и теми же частями базы данных могут иметь значительно отличающиеся представления о них.

База данных характеризуется моделью данных, т. е. формой организации данных в ней. По типу модели данных БД делятся на сетевые, иерархические и реляционные. В настоящее время практически применяется только реляционная структура, в которой база данных состоит из одной или нескольких двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

1) каждый элемент таблицы – один элемент данных;

2) все ячейки в столбце таблицы однородные, т. е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.);

3) каждый столбец имеет уникальное имя;

4) одинаковые строки в таблице отсутствуют;

5) порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Такая модель хранения данных обеспечивает удобство использования базы данных на ЭВМ. Учитывая, что таблицы базы данных могут быть связаны определенными отношениями, такая модель обеспечивает целостность данных и отсутствие избыточности хранения. Поэтому она используется в большинстве современных баз данных.

Система управления базами данных (СУБД) – специализированная программа или комплекс программ, предназначенная для организации и ведения базы данных. Она обеспечивает хранение данных и взаимодействие пользователя с БД, позволяя пользователям производить поиск, сортировку и выборку информации в базе данных, а некоторым пользователям – добавлять, удалять и изменять записи в БД [6].

 

2. История развития системы управления базами данных (СУБД)

СУБД выросли из файловых систем. Примерное начало становления СУБД – 60-е годы XX века.

Для управления данными американского проекта Apollo в начале 60-х гг. было создано программное обеспечение GUAM (North American Aviation (теперь Rockwell International)), в середине 60-х на базе GUAM создана первая коммерческая СУБД IMS (Information Management System).

В середине 60-х фирма General Electric создала систему IDS (Integrated Data Store) – сетевая СУБД (более сложные взаимосвязи, чем у иерархических СУБД, попытка создания стандарта баз данных).

Формирование стандартов БД происходило в 1965 году на конференции CODASYL (Conference on Data System Languages). В итоге была создана группа List Processing Task Force, переименованная в 1967 году в DBTG (Data Base Task Group) и был предложен стандарт в отчетах 1969, 1971 гг. на сетевые БД (логическая организация данных + язык управления данными). Стандарт не был одобрен ANSI, но на его основе разработано большое число систем (CODASYL или DBTG-систем).

DBTG-системы + системы на основе иерархического подхода – СУБД первого поколения. Они имеют ряд недостатков:

- для  выполнения  простых  запросов  требуют  написания  достаточно сложных программ;

- независимость от данных реализована в минимальной степени;

- отсутствие теоретических основ для описания (только технические стандарты).

В 1970 году была опубликована работа о реляционной модели данных, устраняющей недостатки иерархической и сетевой моделей. На базе этой модели появилось множество экспериментальных СУБД.

Первые коммерческие реляционные СУБД появились в конце 70-х - начале 80-х гг. (экспериментальная СУБД System R (IBM, Сан-Хосе, Калифорния) – создана для проверки реляционной модели, в ходе проекта создан язык SQL; СУБД DB2 (IBM); Oracle (Oracle Corporation)). Реляционные СУБД относятся к СУБД второго поколения.

Реляционная модель также имеет ряд недостатков, один из них –ограниченные возможности моделирования. Наиболее значимые работы по устранению этого недостатка реляционной модели (в области семантического моделирования данных – исследований о способах представления смыслового значения, о модели более точно описывающей реальный мир):

- в 1976 году Чен предложил модель «сущность-связь» (ER-модель) – технология проектирования баз данных;

- Кодд предложил расширенные версии реляционной модели (RM/T (1979) и RM/V2 (1990)).

В связи с возрастанием сложности приложений БД позже появились новые системы: объектно-ориентированные СУБД (OODBMS) и объектно-реляционные СУБД (ORDBMS). Они представляют собой СУБД третьего поколения [5].

 

 

 

3. Структура и функции системы управления базами данных (СУБД)

Система управления базами данных обычно содержит следующие компоненты:

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

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

- 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 [9].

Основные функции СУБД:

1. Определение данных

СУБД должна предоставлять средства определения данных в виде исходной формы (схемы данных) и преобразования этих определений в соответствующую объектную форму, т. е. СУБД преобразовывает данные в форму, необходимую для хранения их в базе данных.

2. Манипулирование данными

СУБД должна быть способна обрабатывать запросы пользователя на выборку, изменение или удаление данных, уже существующих в базе, или на добавление в нее новых данных, т. е. СУБД обеспечивает интерфейс между пользователями и базами данных.

3. Управление хранением данных и доступом к ним

СУБД осуществляет программную  поддержку хранения данных в запоминающем устройстве ЭВМ и управляем всеми  действиями, производимыми с данными.

4. Защита и поддержка  целостности данных

СУБД должна контролировать пользовательские запросы и определять, кому доступны операции изменения данных, а кому доступны только операции получения данных. Также она следит за целостностью данных, хранящихся в БД. СУБД осуществляет журнализацию изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев.

Таким образом, основная функция системы управления базами данных – осуществление интерфейса пользователя и базы данных. Большинство современных крупных банков данных рассчитаны на работу нескольких пользователей, поэтому СУБД осуществляет разделение времени между пользователями при одновременном их доступе к базе данных, а также разделение полномочий между разными типами пользователей. Например, бухгалтер на предприятии может только получать информацию из банка данных, а главный экономист может вносить изменения в банк данных [7].

 

4. Классификации системы управления базами данных (СУБД)

Существует достаточно много различных классификаций системы управления базами данных (СУБД), рассмотрим основные.

 

     4. 1. Классификация по степени универсальности

По степени универсальности  различают два класса СУБД:

- системы общего назначения;

- специализированные системы.

СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности  какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных. Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии баз данных, позволяет существенно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Этим СУБД присущи развитые функциональные возможности и даже определенная функциональная избыточность.

Специализированные СУБД создаются в редких случаях при  невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения.

СУБД общего назначения – это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией базы данных информационной системы.

Рынок программного обеспечения  ПК располагает большим числом разнообразных по своим функциональным возможностям коммерческих систем управления базами данных общего назначения, а также средствами их окружения практически для всех массовых моделей машин и для различных операционных систем.