Шпаргалка по "Технологии баз данных"

" Поддержка целостности данных. Целостность базы данных означает корректность и непротиворечивость хранимых данных.

Поддержка независимости от данных. Независимость от данных обычно достигается за счет реализации механизма поддержки представлений или подсхем. Физическая независимость от данных достигается довольно просто, так как обычно имеется несколько типов допустимых изменений физических характеристик базы данных, которые никак не влияют на представления.

Вспомогательные функции. СУБД должна предоставлять некоторый набор различных вспомогательных функций, обычно предназначенных для администрирования базы данных, импорта и экспорта БД, мониторинга характеристик функционирования и использования базы данных, статистического анализа (оценка производительности или степени использования базы данных), реорганизации индексов, перераспределения памяти.

 Производительность СУБД оценивается:

1. временем выполнения запросов;
2. скоростью поиска информации в неиндексированных полях;
3. временем выполнения операций импортирования базы данных из других форматов;
4. скоростью создания индексов и выполнения таких массовых операций, как обновление, вставка, удаление данных;
5. максимальным числом параллельных обращений к данным в многопользовательском режиме;
6. временем генерации отчета.

На производительность СУБД оказывают влияние два фактора:

- СУБД, которые следят  за соблюдением целостности данных, несут дополнительную нагрузку, которую не испытывают другие  программы;

- производительность  собственных прикладных программ  сильно зависит от правильного  проектирования и построения базы данных.

43. Классификация СУБД. Режимы работы пользователя с СУБД.
1. По типу модели данных, поддерживаемый СУБД:
1. иерархические (первой была система IMS)
2. сетевые (первой считается система IDS)
3. реляционные (первые системы появились от компании IBM в начале 80-х).

          1.4объектно-реляционные (постреляционные). Объектно-реляционные СУБД продолжают использовать стандартный язык запросов для реляционных БД - SQL, но с объектными расширениями;

1.5 объектно-ориентированные.  В основе объектно-ориентированных СУБД лежит объектно-ориентированная модель обработки данных.

         1.6 многомерные, в основе которых лежит многомерная модель данных

2. По степени универсальности:
1. СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо конкретную предметную область или на информационные потребности конкретной группы пользователей.  Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторых моделях компьютеров в определенной операционной обстановке, и поставляется многим пользователям как коммерческий продукт. СУБД общего назначения обладают средствами настройки на работу с конкретной БД в условиях конкретного применения.
2. Специализированная СУБД  - используется в том случае, когда СУБД общего назначения не позволяют добиться требуемой производительности и/или удовлетворить заданные ограничения по объему памяти, предоставляемой для хранения БД. Примеры: система IMBASE, используемая для автоматизации проектных и конструкторских   разработок.
3. По принципу обработки запросов к БД :
1. настольные
2. серверные

В качестве классификационного признака можно рассматривать также:

- среду функционирования  СУБД (платформу) – класс компьютеров  и операционных систем, под управлением  которых работает СУБД;

- наличие диалоговых  и инструментальных средств конструирования объектов БД;

- возможности  встроенного языка СУБД;

- использование  OLE-технологии – взаимодействие  объектов БД с объектами других  приложений:  табличных и текстовых  процессоров, графических редакторов  и др;

- возможности  работы с нетрадиционными данными (данными, не являющимися текстом, числами и датами);

-обеспечение  интеграции данных из баз, созданных  в разных СУБД.

Режимы  работы:

1. Режим работы через меню системы обеспечивает взаимодействие пользователя с БД в интерактивном режиме. Он реализуется чаще всего в виде различных меню и диалоговых окон, с помощью которых пользователь постепенно уточняет, какие действия он хочет выполнить и какую информацию получить из БД.  Для этого не надо знать языка СУБД.
2. Командный режим обеспечивает диалог с БД на уровне синтаксических конструкций языка СУБД. Этот режим требует определенной подготовки пользователя, но обеспечивает более быстрый доступ к ресурсам БД.
3. Программный режим обеспечивает организацию доступа к данным и управление ими из прикладных программ.

В последние  годы широкое распространение получили компьютерные сети. Пользователи компьютерных сетей могут работать с СУБД в однопользовательском и многопользовательском режимах, обеспечивающих доступ к БД соответственно одного из них и многих одновременно.

44. Направления развития СУБД: расширение множества типов обрабатываемых данных, интеграция технологий баз данных и Web-технологий, превращение СУБД в системы управления базами знаний.

В середине 80-х годов исследователи БД стали рассматривать вопросы, выходящие за рамки реляционной модели. Традиционно существовало четкое разделение программ и данных. Этот подход хорошо работал, пока речь шла только о таких данных, как числа, символы, массивы. Но если данные представляли объект "документ", "графический образ", "звук" или "карта", то методы работы с ними становились специфичными и труднореализуемыми. СУБД должны позволять прикладным специалистам отображать все типы данных для своих предметных областей. Шла напряженная работа в двух направлениях:

1. объединение объектно-ориентированного подхода и реляционных систем;
2. замена реляционной модели, ориентируясь исключительно на объекты.

В результате в конце 80-х годов на рынке появилось более десяти СУБД - объектно-реляционных и объектно-ориентированных СУБД (ООСУБД). Процесс миграции реляционных систем в объектную среду продолжается и в настоящее время, и это явление может рассматриваться как одна из тенденций развития СУБД.

Благодаря указанным свойствам объектно-ориентированные СУБД поддерживают новый класс БД с умеренно большими совокупностями записей и чрезвычайно сложными наборами связей между записями. С БД такого типа приходится работать, например, при проектировании автомобиля или самолета, когда задействованы тысячи деталей, причем все они организованы в чрезвычайно сложный список материалов. В этой среде производительность ООБД в сравнении с реляционными БД существенно возрастает, поскольку они обрабатывают все связи проще и эффективнее, из-за того, что информация о связях содержится в самих записях.

Наиболее известные коммерческие ООСУБД — GemStone, Vbase, ORION, PDM, IRIS.

Если ООСУБД конструируются с "чистого" листа, то объектно-реляционные СУБД являются модификацией реляционных СУБД — объектная ориентация включается в существующую широко признанную реляционную модель данных.

Существуют два различных подхода к объединению объектно-ориентированной и реляционной технологии.

Гибридные СУБД, как и обычные реляционные системы, включают реляционные внутренние механизмы управления данными, но в их архитектуре предусматривается уровень объектно-ориентированного внешнего интерфейса, с которым приложения могут взаимодействовать точно так же, как если бы они работали с ООСУБД. В них должны выполняться алгоритмы отображения объектов, видимых на внешнем интерфейсе, в таблицы, поддерживающей реляционной БД. И наоборот, объекты должны восггооизводиться из их представления в табличной среде хранения, когда они запрашиваются пользователями или приложениями.

Такой подход был популярен в конце 80-х годов не столько в коммерческих СУБД, сколько в программных продуктах для автоматизации программирования (CASE), для автоматизации проектирования (CAD), в репозитариях (базах данных, предназначенных для хранения не пользовательских, а системных данных) и в подобных средах, использующих реляционное управление средой хранения и предоставляющих пользователям и приложениям не реляционные интерфейсы.

Другой подход, технологически более продвинутый и предпочитаемый в настоящее время большинством разработчиков реляционных СУБД — расширенный реляционный. При таком подходе сами внутренние реляционные механизмы СУБД управления данными расширяются объектно-ориентированными возможностями, например, наследование, абстрактные типы данных и т.д.

Результаты многолетних исследований в области расширенных реляционных СУБД воплотились в 1996-1997 гг. в ряде коммерческих программных продуктов, представляющих собой объектно-реляционные серверы баз данных с расширяемой системой типов данных. К числу первых систем такого типа относятся: Informix Universal Server (Informix Software, 1996), Oracle S (Oracle Corp., 1997), DB2 Universal Database (ГВМ Corp., 1997). Эти программные продукты составляют значительную долю рынка СУБД, и можно сказать, что объектно-реляционная технология уже состоялась.

В настоящее время комбинирование технологий World Wide Web и технологий баз данных открывает множество новых возможностей создания все более совершенных приложений баз данных. Привлекательным аспектом создания приложений баз данных на основе Web-среды является тот факт, что Web-клиенты (или браузеры) обладают независимостью от платформы. Поскольку браузеры имеются практически для всех существующих вычислительных платформ, при условии поддержки ими стандартов HTML/Java разработчикам не потребуется вносить в приложения изменения для того, чтобы они могли работать с разными операционными системами или различными оконными пользовательскими интерфейсами. В отличие от этого, в случае использования традиционных баз данных, для переноса приложений на другие платформы потребуется выполнить существенную модификацию (если не полную модернизацию) их клиентских частей. К сожалению, поставщики Web-браузеров стали включать в состав своих продуктов специфические компоненты собственной разработки, что приводит к постепенному исчезновению упомянутых выше преимуществ.

Web-браузеры предоставляют широко распространенный и простой в использовании графический пользовательский интерфейс, который можно применять для доступа ко многим типам объектов, включая и базы данных. Помимо этого, использование широко распространенного типового интерфейса позволяет сократить расходы на обучение конечных пользователей. HTML фактически является стандартом, который поддерживается всеми существующими Web-браузерами, что позволяет читать HTML-документы, находящиеся на одном компьютере, с помощью другого компьютера, расположенного в любой точке земного шара, при условии, что он имеет подключение к Internet и установленный Web-браузер.

Важнейшим достоинством среды Web является прозрачность сетевого доступа для пользователя, за исключением необходимости указания URL-адреса, что полностью обеспечивается Web-браузером и Web-сервером. Эта встроенная поддержка сетевого доступа существенно упрощает доступ к базе данных, исключая необходимость приобретения дорогого сетевого программного обеспечения, а также дополнительные сложности согласования различных взаимодействующих платформ.

Размещая всю функциональность приложения на отдельном сервере и удаляя ее из программы-клиента, Web-технология позволяет сэкономить время и деньги, затрачиваемые на развертывание приложений. В то же время упрощается модернизация и администрирование системы при работе с различными вычислительными платформами, расположенными в нескольких офисах. При наличии сервера приложения доступ к функциям приложения легко осуществить из любого Web-сайта, расположенного в любой точке планеты. Если говорить о перспективах ведения бизнеса, то возможность глобального доступа к серверной части приложений существенно упрощает создание новых услуг и открытие новых пунктов обслуживания клиентов.

Общий успех СУБД в сочетании с информационными потребностями менеджмента и исследованиями искусственного интеллекта привел к росту заинтересованности в превращении СУБД в системы управления базами знаний, что может рассматриваться как тенденция развития СУБД.

База знаний — это один или несколько специальным образом организованных файлов, хранящих систематизированную совокупность понятий, правил и фактов, относящихся к некоторой предметной области. Содержимое баз знаний оформляется, связывается между собой и представляется таким образом, чтобы на его основе можно было с помощью специальных программ рассуждать и делать выводы, получая сведения, которые в явном виде могут не присутствовать в базах знаний.

Для построения баз знаний применяются методы искусственного интеллекта, специальные языки описания знаний и интеллектуальный интерфейс. Базы знаний являются основной содержательной частью интеллектуальных систем: информационных, обучающих, систем программирования, экспертных систем, где с их помощью представляются навыки и опыт экспертов — специалистов в данной предметной области.

Специалисты в области технологий баз данных считают вратами, открывающими путь к базам знаний, которые исследуются в области искусственного интеллекта, технологию активных БД.

Традиционные БД являются пассивными. Они играют организующую роль, направленную на обеспечение хранения данных. Вся процедурная логика, включая выборку и модификацию данных, координируется вне сферы управления данными.

Среда активных БД, наоборот, инициирует действия над данными базы и управление ими внутри среды БД в соответствии с предварительно установленными правилами, без необходимости получения каких-либо управляющих воздействий от приложений или от каких-либо других внешних источников. Активная БД может быть охарактеризована как система, следующая правилам Событие—Условие—Действия. Технология активной БД реализована, в частности, в объектно-реляционной СУБД POSTGRES, разработанной на базе СУБД INGRES в калифорнийском университете Беркли в 1986-1994 гг. Возможности существующих в настоящее время технологий активных БД распространяются на сферу интеллектуальных БД. Можно считать, что активные БД открывают двери на пути к пока еще неуловимому будущему интеллектуальных баз данных с высоким уровнем искусственного интеллекта.