Презентация на тему Базы и банки данных. История развития ВТ и СУБД

и определенным образом организованный набор логически связанных данных и

описание этих данных, предназначенный для удовлетворения информационных потребностей пользователей.
Системный каталог (system catalog), или словарь данных (data dictionary) - описание данных, элементы описания принято называть метаданными (meta-data), т.е. "данными о данных".

Составитель: доц.Космачева И.М.

образом организованных баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств,

предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
Современной формой информационных систем являются банки данных, имеющие в своем составе:
□ вычислительную систему;
□ систему управления базами данных (СУБД);
□ одну или несколько баз данных (БД);
□ набор прикладных программ (приложений БД).

Составитель: доц.Космачева И.М.

программы
Ядро

СУБД

Трансляторы

Утилиты

Составитель: доц.Космачева И.М.

В настоящее время используются языковые средства - табличный язык

запросов QBE, структурированный язык запросов SQL.
Structured Query Language (SQL)— это непроцедурный язык, используемый для формулировки запросов к данным в большинстве современных СУБД и являющийся индустриальным стандартом (ANSI, ISO).
Непроцедурность языка означает, что на нем можно указать, что нужно сделать с базой данных, но нельзя описать алгоритм этого процесса. Существует много диалектов. Основу языка SQL составляют операторы.

ЯЗЫКОВЫЕ СРЕДСТВА БНД

Составитель: доц.Космачева И.М.

объект БД;
ALTER изменяет объект;
DROP удаляет объект;
Составитель: доц.Космачева И.М.

данные, удовлетворяющие заданным условиям;
INSERT добавляет новые данные;
UPDATE изменяет существующие

данные;
DELETE удаляет данные;

Составитель: доц.Космачева И.М.

DCL):
GRANT предоставляет пользователю (группе) разрешения на определенные операции с

объектом;
REVOKE отзывает ранее выданные разрешения;
SET TRANSACTION начинает транзакцию и определяет ее поведение.

Составитель: доц.Космачева И.М.

транзакцию;
ROLLBACK откатывает все изменения, сделанные в контексте текущей транзакции;
SAVEPOINT

делит транзакцию на более мелкие участки, применяется для отметки логических точек разрыва в границах транзакции;
SET TRANSACTION начинает транзакцию и определяет ее поведение.

Составитель: доц.Космачева И.М.

виды ограничений:
1) PRIMARY KEY
2) UNIQUE
3) FOREIGN KEY
4) CHECK,
5)

NOT NULL

Составитель: доц.Космачева И.М.

исследовательских лабораторий компании IBM была разработана экспериментальная реляционная СУБД

System R, для которой затем был создан специальный язык.
В 1983 году Международная организация по стандартизации (ISO) и Американский национальный институт стандартов (ANSI) приступили к разработке стандарта языка SQL.

Составитель: доц.Космачева И.М.

(АПД)
Специализированные ТС (машины баз данных)
Составитель: доц.Космачева И.М.

основных направлениях.
Первое направление - применение ВТ для выполнения

численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную.
Это привело к появлению высокоуровневых языков программирования.
Разработанные подходы к программированию стали применяться не только для математических расчётов, но и для обработки менее формализованных данных: текстовых, графических, затем мультимедийных.

Составитель: доц.Космачева И.М.

ВТ в автоматических или автоматизированных информационных системах.
Более важным,

чем обработка данных, становится второе направление развития ВТ – оптимизация, защита хранения данных.
Эти задачи решают СУБД.

Составитель: доц.Космачева И.М.

и языковых средств общего или специального назначения, позволяющая создавать

базы данных и манипулировать сведениями из них, обеспечивать их безопасность.
Функции СУБД:
управление данными во внешней памяти;
управление буферами оперативной памяти;
управление транзакциями;
журнализация и восстановление БД после сбоев;
поддержание языков БД.

Составитель: доц.Космачева И.М.

от данных.
В современной СУБД можно выделить внутреннюю часть -

ядро СУБД (часто его называют Data Base Engine), компилятор языка БД (программа, преобразующая текст, написанный на алгоритмическом языке, в программу, состоящую из машинных команд), подсистему поддержки времени выполнения, набор утилит.
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.
Ядро СУБД отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию.

Составитель: доц.Космачева И.М.

уровень техподдержки,
работа с очень большими данными,
и цена

владения.

Составитель: доц.Космачева И.М.

по результатам поисковых запросов (Google и Bing).
2. Интенсивность технических дискуссий в Сети.

Измерялось количество вопросов и число участников обсуждений на сайтах.
3. Количество предлагаемых вакансий с упоминанием определенной СУБД.
4. Число профилей участников профессиональной социальной сети LinkedIn, в которых упоминается продукт, засвеченность в социальных сетях (количество твитов в Twitter с упоминанием конкретной СУБД).

ПОПУЛЯРНОСТЬ СУБД

Составитель: доц.Космачева И.М.

соотношение популярности коммерческих и открытых СУБД составляет примерно 50 на 50.

Более 80% рынка СУБД в течение долгих лет контролируется тремя гигантами – IBM, Oracle и Microsoft.
В последнее время в России появляются такие предложения, например, корейская TIBERO, очень похожая на Oracle. СУБД Линтер является единственной существующей в настоящее время коммерческой российской СУБД. Она разработана и развивается компанией Релэкс, г. Воронеж.
СУБД MySQL бесплатная, стандарт де-факто у российских хост-провайдеров. В открытой СУБД PostgreSQL разрабатывается возможность обработки неструктурированных данных (текстовые и отсканированные), книги, презентации, картинки, рентгеновские снимки, отпечатки пальцев, музыкальные клипы, диктофонные записи, фотографии, электронные таблицы, фильмы, результаты наблюдений , новости, почта, протоколы чатов, счета и накладные, компьютерные распечатки и т д и т п.)

СТАТИСТИКА

Составитель: доц.Космачева И.М.

первая промышленная СУБД система IMS фирмы IBM.
Развитие теории БД

связано с американским математиком Э. Ф. Коддом.
Э. Ф. Кодд - создатель реляционной модели данных. В 1981 году получил за создание реляционной модели и реляционной алгебры престижную премию Тьюринга Американской ассоциации по вычислительной технике.

Составитель: доц.Космачева И.М.

данных:
Базы данных на больших ЭВМ:
все СУБД базируются на мощных

мультипрограммных операционных системах;
в основном поддерживается работа с централизованной БД в режиме распределенного доступа;
функции управления распределением ресурсов в основном осуществляются ОС;

Составитель: доц.Космачева И.М.

низкого уровня манипулирования данными;
значительная роль отводится администрированию данных;
проводятся работы

по обоснованию и формализации реляционной модели данных, оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, введено понятие транзакции.
результаты научных исследований открыто обсуждаются в печати, активно внедряются в коммерческие СУБД.
Введено понятие транзакции. Транзакция – законченная единица работы, которая выполняется вся в случае успеха либо не выполняется совсем в случае сбоя, аварии.
Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных. Однако отсутствуют стандарты для этих первых языков.

Составитель: доц.Космачева И.М.

СУБД рассчитаны в основном на монопольный доступ, скромные требования

к аппаратному обеспечению настольных СУБД;
вырождение функций администрирования БД и отсутствие инструментальных средств администрирования БД;
отсутствие средств поддержки ссылочной и структурной целостности БД;
создано много систем-однодневок, не отвечающим законам развития и взаимосвязи реальных объектов.
кажущаяся простота и доступность персональных компьютеров и их программного обеспечения породила множество дилетантов.
СУБД предлагали развитый и удобный инструментарий для разработки готовых приложений без программирования. Инструментальная среда состояла из готовых элементов приложения в виде шаблонов экранных форм, отчетов.

Составитель: доц.Космачева И.М.

— интеграция. Множится количество локальных сетей, встает задача согласованности

данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных местах, но логически друг с другом связанных, возникают задачи, связанные с параллельной обработкой транзакций.
Появление распределенных баз данных, позволяющих организовать параллельную обработку информации и поддержку целостности БД.
Большинство СУБД рассчитаны на многоплатформенную архитектуру

Составитель: доц.Космачева И.М.

с БД и децентрализованного хранения данных потребовали развития средств

администрирования БД;
СУБД имеют средства подключения клиентских приложений, разработанных с использованием настольных СУБД, и средства экспорта данных из форматов настольных СУБД второго этапа развития;
разработка ряда стандартов в рамках языков описания и манипулирования данными и технологий по обмену данными между различными СУБД (протокол ODBC Open DataBase Connectivity фирмы Microsoft (открытая система связи с базами данных)).

Составитель: доц.Космачева И.М.

специализированного клиентского программного обеспечения.
Для работы с удаленной базой

данных используется стандартный браузер Интернета, например Microsoft Internet Explorer .

Составитель: доц.Космачева И.М.

терминалами.
СУБД и сама БД размещается и функционирует на центральном

миникомпьютере (мэйнфрейме), а пользователи получают доступ к БД при помощи обычных терминалов - устройств ввода и отображения информации.
На мэйнфрейм передаются нажатия клавиш, в обратном направлении передаются данные, отображаемые непосредственно на мониторе пользователя.
Вся нагрузка возлагалась на центральный компьютер, который должен был выполнять не только действия прикладных программ и СУБД, но и значительную работу по обслуживанию терминалов (например, форматирование данных, выводимых на экраны терминалов).

Составитель: доц.Космачева И.М.

локальных вычислительных сетей.
Одна машина выделена в качестве центральной (сервер

файлов), на ней хранится централизованная БД. Остальные машины сети выполняют функции рабочих станций.
Файловый сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и самой СУБД.
Пользовательские приложения и сама СУБД размещены и функционируют на отдельных рабочих станциях, и обращаются к файловому серверу только по мере необходимости получения доступа к нужным им файлами.
Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами рабочих станций передаются на эти станции и там обрабатываются. Файловый сервер функционирует как совместно используемый жесткий диск.

Составитель: доц.Космачева И.М.

такой системы падает, если требуется интенсивный одновременный доступ к

одним и тем же данным.
На каждой рабочей станции должна находиться полная копия СУБД.
Управление параллельностью, восстановлением и целостностью усложняется, поскольку доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько экземпляров СУБД.

Составитель: доц.Космачева И.М.

компьютеров, имеющий самый большой объем памяти и наиболее высокое

быстродействие, становится приоритетным, называемым сервером. Сервер - узловая станция компьютерной сети, предназначенная в основном для хранения данных коллективного пользования и для обработки запросов в ней, поступающих от пользователей других узлов.
Клиент - компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам, которые предоставляются другим компьютером (сервером). К клиентам не предъявляется столь жестких требований к памяти и быстродействию. На них располагаются словари и приложения, служащие своеобразными фильтрами для данных сервера. Таким образом, при данном подходе предполагается существование клиентского процесса, требующего определенных ресурсов, а также серверного процесса, который эти ресурсы предоставляет. При этом совсем необязательно, чтобы они находились на одном и том же компьютере. Клиент посылает запрос, он обрабатывается сервером, и данные, полученные по запросу, передаются клиенту.
Клиент:
- Принимает и проверяет синтаксис введенного пользователем запроса;
- Клиент хранит в компьютере свои приложения, с помощью которых осуществляется запрос данных на сервере.
- Генерирует запрос к базе данных и передает его серверу;
- Отображает полученные данные пользователю.
Сервер:
- Принимает и обрабатывает запросы к базе данных со стороны клиентов;
- Проверяет полномочия пользователей;
- Гарантирует соблюдение ограничений целостности;
- Выполняет запросы/обновления и возвращает результаты клиенту;
- Поддерживает системный каталог;
- Обеспечивает параллельный доступ к базе данных;
- Обеспечивает управление восстановлением.

Один из компьютеров, имеющий самый большой объем памяти и наиболее высокое быстродействие, становится приоритетным, называемым сервером.
Сервер - узловая станция компьютерной сети, предназначенная в основном для хранения данных коллективного пользования и для обработки запросов в ней, поступающих от пользователей других узлов.
Клиент - компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам, которые предоставляются другим компьютером (сервером)..

Составитель: доц.Космачева И.М.

компьютеров, имеющий самый большой объем памяти и наиболее высокое

быстродействие, становится приоритетным, называемым сервером. Сервер - узловая станция компьютерной сети, предназначенная в основном для хранения данных коллективного пользования и для обработки запросов в ней, поступающих от пользователей других узлов.
Клиент - компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам, которые предоставляются другим компьютером (сервером). К клиентам не предъявляется столь жестких требований к памяти и быстродействию. На них располагаются словари и приложения, служащие своеобразными фильтрами для данных сервера. Таким образом, при данном подходе предполагается существование клиентского процесса, требующего определенных ресурсов, а также серверного процесса, который эти ресурсы предоставляет. При этом совсем необязательно, чтобы они находились на одном и том же компьютере. Клиент посылает запрос, он обрабатывается сервером, и данные, полученные по запросу, передаются клиенту.
Клиент:
- Принимает и проверяет синтаксис введенного пользователем запроса;
- Клиент хранит в компьютере свои приложения, с помощью которых осуществляется запрос данных на сервере.
- Генерирует запрос к базе данных и передает его серверу;
- Отображает полученные данные пользователю.
Сервер:
- Принимает и обрабатывает запросы к базе данных со стороны клиентов;
- Проверяет полномочия пользователей;
- Гарантирует соблюдение ограничений целостности;
- Выполняет запросы/обновления и возвращает результаты клиенту;
- Поддерживает системный каталог;
- Обеспечивает параллельный доступ к базе данных;
- Обеспечивает управление восстановлением.

К клиентам не предъявляется столь жестких требований к памяти и быстродействию.
На них располагаются словари и приложения, служащие своеобразными фильтрами для данных сервера.
Предполагается существование клиентского процесса, требующего определенных ресурсов, а также серверного процесса, который эти ресурсы предоставляет. Необязательно, чтобы они находились на одном и том же компьютере.
Клиент посылает запрос, он обрабатывается сервером, и данные, полученные по запросу, передаются клиенту

Составитель: доц.Космачева И.М.

и проверяет синтаксис введенного пользователем запроса;
- Клиент хранит в

компьютере свои приложения, с помощью которых осуществляется запрос данных на сервере.
- Генерирует запрос к базе данных и передает его серверу;
- Отображает полученные данные пользователю.
Сервер:
- Принимает и обрабатывает запросы к базе данных со стороны клиентов;
- Проверяет полномочия пользователей;
- Гарантирует соблюдение ограничений целостности;
- Выполняет запросы/обновления и возвращает результаты клиенту;
- Поддерживает системный каталог;
- Обеспечивает параллельный доступ к базе данных;
- Обеспечивает управление восстановлением

Составитель: доц.Космачева И.М.

общая производительность системы.
Стоимость аппаратного обеспечения снижается. Мощный компьютер

с большим устройством хранения нужен только серверу.
Сокращаются коммуникационные расходы. Приложения выполняют часть операций на клиентских компьютерах и посылают через сеть только запросы к базе данных, что позволяет существенно сократить объем пересылаемых по сети данных.

Составитель: доц.Космачева И.М.

проверкой целостности данных, поскольку все ограничения определяются и проверяются

только в одном месте.
Данная архитектура может быть использована для организации средств работы с распределенными базами данных, т.е. с набором нескольких баз данных, логически связанных и распределенных в компьютерной сети.

Составитель: доц.Космачева И.М.

(логика, определяющая порядок работы предприятия: какие таблицы и в

каком порядке заполнять, что делать при добавлении нового сотрудника и т.д.) изменяется, то приходится заново переписывать клиентские программы (водить новые формы, менять порядок их заполнения и т.д.).
Если изменения происходят слишком часто, а количество рабочих мест велико, то постоянная переустановка программного обеспечения (которая, кстати, должна осуществляться достаточно быстро) становится серьезной проблемой.
В таких случаях следует переходить к трехуровневой архитектуре: «тонкий клиент» - сервер приложений – сервер базы данных.

Составитель: доц.Космачева И.М.

памяти и наиболее высокое быстродействие, становится приоритетным, называемым сервером.

Сервер - узловая станция компьютерной сети, предназначенная в основном для хранения данных коллективного пользования и для обработки запросов в ней, поступающих от пользователей других узлов.
Клиент - компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам, которые предоставляются другим компьютером (сервером). К клиентам не предъявляется столь жестких требований к памяти и быстродействию. На них располагаются словари и приложения, служащие своеобразными фильтрами для данных сервера.
.

Этот тип архитектуры обладает приведенными ниже преимуществами.
- Обеспечивается более широкий доступ к существующим базам данных.
- Повышается общая производительность системы. Поскольку клиенты и сервер находятся на разных компьютерах, их процессоры способны выполнять приложения параллельно.
- Стоимость аппаратного обеспечения снижается. Достаточно мощный компьютер с большим устройством хранения нужен только серверу - для хранения и управления базой данных.
- Сокращаются коммуникационные расходы. Приложения выполняют часть операций на клиентских компьютерах и посылают через сеть только запросы к базе данных, что позволяет существенно сократить объем пересылаемых по сети данных.
- Повышается уровень непротиворечивости данных. Сервер может самостоятельно управлять проверкой целостности данных, поскольку все ограничения определяются и проверяются только в одном месте.
- Эта архитектура хорошо согласуется с архитектурой открытых систем.
Данная архитектура может быть использована для организации средств работы с распределенными базами данных, т.е. с набором нескольких баз данных, логически связанных и распределенных в компьютерной сети.

При трехуровневой архитектуре в функции клиентской части («тонкий клиент») входит только интерактивное взаимодействие с пользователем, а вся деловая логика вынесена на сервер приложений, который собственно и обеспечивает формирование запросов к базе данных, передаваемых на выполнение серверу базы данных.

Составитель: доц.Космачева И.М.

ручные картотеки. Обычно таких папок очень много, они нумеруются

и хранятся в одном или нескольких шкафах. В целях безопасности шкафы могут закрываться на замок или находиться в охраняемых помещениях.
Если понадобится какая-то информация, потребуется просмотреть картотеку от начала до конца.
Более продуманный подход предусматривает использование в такой системе некоторого алгоритма индексирования, позволяющего ускорить поиск нужных сведений.
Ручные картотеки позволяют успешно справляться с поставленными задачами, если количество хранимых информационных объектов невелико. Они также вполне подходят для работы с большим количеством объектов, которые нужно только хранить и извлекать.

Составитель: доц.Космачева И.М.

тех случаев, когда нужно установить перекрестные связи или выполнить

обработку сведений.
Файловые системы - набор прикладных программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, например создание отчетов. Каждая программа хранит свои собственные данные и управляет ими.
Все перечисленные выше ограничения файловых систем являются следствием двух факторов.
1. Определение данных содержится внутри приложений, а не хранится отдельно и независимо от них.
2. Помимо приложений не предусмотрено никаких других инструментов доступа к данным и их обработки.

Составитель: доц.Космачева И.М.

от данных
Несовместимость файлов
Фиксированные запросы/быстрое увеличение количества приложений

Составитель: доц.Космачева И.М.

при том же объеме хранимых данных
Совместное использование данных
Поддержка целостности

данных
Повышенная безопасность
Применение стандартов
Повышение эффективности с ростом масштабов системы

Составитель: доц.Космачева И.М.

данных и их готовности к работе
Улучшение показателей производительности
Упрощение сопровождения

системы за счет независимости отданных
Улучшенное управление параллельной работой
Развитые службы резервного копирования и восстановления

Составитель: доц.Космачева И.М.

преобразование
Производительность
Более серьезные последствия при выходе системы из строя

Составитель: доц.Космачева

И.М.

Защита доступа
Шифрование данных
Аудит доступа к данным
Составитель: доц.Космачева

И.М.

включая администратора должен иметь доступ только к необходимой ему

согласно занимаемой должности информации.
доступ к данным может получить пользователь, прошедший процедуру идентификации и аутентификации.
шифровать необходимо как передаваемые в сети данные для защиты от перехвата, так и данные, записываемые на носитель, для защиты от кражи носителя и несанкционированного просмотра/изменения не-средствами системы управления БД (СУБД).
действия с критичными данными должны протоколироваться. Доступ к протоколу не должны иметь пользователи, на которых он ведется. В случае приложений, использующих многозвенную архитектуру, приведенные функции защиты также имеют место, за исключением защиты данных на носителе - эта функция остается за БД. Всеми перечисленными функциями безопасности в той или иной мере оснащены СУБД.

Составитель: доц.Космачева И.М.

RAM (512 Мб для ORACLE 10)
1.5 GB своп-памяти (1

GB для ORACLE 10)
400 MB дискового пространства во временной директории Temp
от 1.5 GB до 3.5 GB для ПО Oracle
1.2 GB для базы данных
2.4 GB для области восстановления базы данных
Операционная система – смотреть документацию

Oracle Database Enterprise Edition
950 $ NUP
47500 $ CPU

Составитель: доц.Космачева И.М.

приложений;
администраторы сети;
пользователи базы данных.
Составитель: доц.Космачева И.М.

программного и аппаратного обеспечения (вместе с системным администратором)
обеспечение

безопасности : добавление и удаление пользователей, управление квотами, аудит и разрешение проблем безопасности
настройка производительности и мониторинг
резервное копирование и восстановление системы - процедура планового обслуживания, тестирование и настройка.
локализация неисправностей, восстановление системы после сбоя

Составитель: доц.Космачева И.М.