Целостность баз данных

Одной из важнейших задач, решаемой СУБД, является поддержание в любой момент времени взаимной непротиворечивости, правильности и точности данных, хранящихся в БД. Этот процесс называется обеспечением целостности базы данных.

Следует различать проблемы обеспечения целостности базы данных и защиты базы данных от несанкционированного доступа. Поддержание целостности базы данных может интерпретироваться как защита данных от неправильных действий пользователей или некоторых случайных внешних воздействий. В обеих ситуациях нарушения целостности базы данных имеют непреднамеренный характер.

Целостность базы данных может быть нарушена в результате сбоя оборудования; программной ошибки в СУБД, операционной системе или прикладной программе; неправильных действий пользователей. Эти ситуации могут возникать даже в хорошо проверенных и отлаженных системах, несмотря на применяемые системы контроля. Поэтому СУБД должна иметь средства обнаружения таких ситуаций и восстановления правильного состояния базы данных.

Целостность базы данных поддерживается с помощью набора специальных логических правил, накладываемых на данные, называемых ограничениями целостности. Ограничения целостности представляют собой утверждения о допустимых значениях отдельных информационных единиц и связях между ними. Ограничения целостности хранятся в словаре БД.

Ограничения целостности могут определяться:

• · спецификой предметной области;
• · непосредственно информационными характеристиками.

В процессе работы пользователя с базой данных СУБД проверяет, соответствуют ли выполняемые действия установленным ограничениям целостности. Действия, нарушающие целостность базы данных, отменяются, при этом обычно выводится соответствующее информационное сообщение.

Ограничения целостности в реляционной модели данных могут относиться к полям, записям, таблицам, связям между таблицами.

Ограничения целостности для полей Большая часть ограничений целостности для полей обеспечивает выполнение требованияданные в одном поле могут иметь значения только из некоторой совокупности допустимых значений, называемой доменом. Практическая реализация этого требования может осуществляться разными способами:

• 1. Для поля устанавливается конкретный тип данных: текстовый, числовой, дата/время, логический и т. д. Это не позволяет вводить, например, в числовое поле текст или даты, в поле с типом данных дата/время — числа.
• 2. Домен указывается непосредственно — перечислением входящих в него значений или с помощью указания диапазона допустимых значений.

Тип данных создаваемого поля выбирается из предложенного списка доступных типов. При необходимости с помощью свойства поля Размер поля можно уточнить область определения размещаемых в нем данных. Указывается максимальный размер данных, сохраняемых в поле: количество символов для тестовых полей; размеры поля для числовых полей: байт (целое число от 0 до 255), целое (число в диапазоне от минус 32 768 до 32 768), одинарное с плавающей точкой и т. д.

При непосредственном задании домена необходимые параметры можно указать в свойстве поля Условие на значение.

Частным случаем определения домена можно считать автоматическое (по умолчанию) задание конкретного значения данных в некотором поле (в MS Access свойство поля Значение по умолчанию).

Некоторые нарушения целостности полей таблиц базы данных СУБД контролирует автоматически.

В ситуациях, когда вводимое в некоторое поле значение данных не соответствует установленным для этого поля ограничениям целостности, СУБД Access выводит на экран сообщение «Введенное значение не подходит для данного поля». Пользователь может самостоятельно создать нестандартный текст этого сообщения с помощью свойства поля Сообщение об ошибке.

Для полей таблиц могут поддерживаться и другие ограничения целостности.

• 1. Контролируется, введены ли данные в поле. В MS Access это ограничение целостности создается для конкретного поля с помощью выбора значения Да свойства Обязательное поле.
• 2. Контролируется уникальность значений данных в поле. Если поле является простым первичным ключом таблицы, проверка уникальности значений данных в этом поле выполняется СУБД автоматически. При наличии в таблице вероятных простых ключей, можно исключить ввод в соответствующие поля повторяющихся значений данных. Для этого в MS Access для этих полей в свойстве Индексированное поле устанавливается значение Да (Совпадения не допускаются).

Все рассмотренные ограничения целостности проверяют не только правильность ввода новых данных в поля таблиц, но и контролируют процесс редактирования уже имеющихся в таблицах значений.

Ограничения целостности для записей В рамках данного вида ограничений может контролироваться согласованность значений данных в разных полях записей. Для задания этого ограничения целостности в MS Access необходимо вызвать диалоговое окно свойств таблицы и в свойстве Условие на значение ввести необходимые условия:

Ограничения целостности для таблиц Эти ограничения целостности проверяют согласованность данных в различных записях одной таблицы.

В рамках ограничений целостности данного вида может контролироваться также отсутствие одинаковых записей в таблице (на практике это реализуется с помощью создания простых или составных ключей таблицы).

Ограничения целостности для таблиц в основном реализуются специально созданными для этого программами.

Ограничения целостности для связей между таблицами Ограничения целостности этого типа позволяют обеспечить согласованность данных в связующих полях (первичном и внешнем ключах) нескольких таблиц.

Нарушение целостности связи между таблицами возможно при возникновении следующих ситуаций:

• 1. В главной таблице удаляется запись, для которой существуют связанные записи в подчиненной таблице.
• 2. В главной таблице изменяются значения данных в поле (полях) первичного ключа, если существуют связанные с ними значения в поле (полях) внешнего ключа подчиненной таблицы.
• 3. В поле (полях) внешнего ключа подчиненной таблицы вводятся значения данных, отсутствующие в поле (полях) первичного ключа главной таблицы.

В СУБД MS Access для исключения возможности возникновения перечисленных ситуаций, нарушающих согласованность базы данных, при создании каждой конкретной связи между таблицами в диалоговом окне Связи устанавливается флажок Обеспечение целостности данных. После этого любая попытка выполнить действия, нарушающие целостность связей между таблицами, будет игнорироваться (при этом выводится сообщение об ошибке).

Если возникает необходимость удаления или обновления связанных записей в таблицах БД при сохранении целостности данных, в диалоговом окне Связи требуется установить флажки Каскадное обновление связанных полей и Каскадное удаление связанных полей. При установке первого из этих флажков изменения данных в поле (полях) первичного ключа главной таблицы приводят к автоматическому изменению соответствующих значений в связанных полях подчиненных таблиц. Установка второго флажка позволяет автоматически удалить все записи в подчиненных таблицах, связанные с удаляемой записью в главной таблице.

Для многотабличной БД могут быть созданы также ограничения целостности, проверяющие отсутствие логических противоречий между данными связанных таблиц.

В качестве ограничения целостности может быть использован запрет на обновление данных в отдельных полях, записях или таблицах БД. Очевидно, что должны быть защищены от случайных изменений.