Понятие СУБД, их функции и возможности

Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

Основные функции СУБД:

• — управление данными во внешней памяти (на дисках);
• — управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
• — журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
• — поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Состав СУБД

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

• 1) Ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;
• 2) Процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;
• 3) Подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;
• 4) Сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Все современные СУБД имеют средства проектирования объектов базы данных, редактирования данных, сортировки, защиты данных. Управляющим компонентом многих СУБД является ядро, выполняющее следующие функции:

• — управления данными во внешней памяти;
• — управления буферами оперативной памяти (рабочими областями, в которые осуществляется подкачка данных из базы для повышения скорости работы);
• — управления транзакциями.

Транзакция— это последовательность операций над БД, рассматриваемая СУБД как единое целое. При выполнении транзакция может быть либо успешно завершена и зафиксирует произведенные изменения во внешней памяти, либо, например, при аппаратной части ПК, ни одно из изменений не отразится в БД.

По степени универсальности различают два класса СУБД:

• 1) Системы общего назначения;
• 2) 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.

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

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

По поддерживаемой модели данных:

• — реляционные;
• — сетевые;
• — иерархические;
• — объектно-ориентированные СУБД.

Большинство СУБД для персональных ЭВМ поддерживают реляционную модель данных.

По поддерживаемому режиму работы с базой данных (по уровню использования) выделяют следующие СУБД, поддерживающие следующие режимы:

• — локальные (для настольных систем, то есть однопользовательские — dBase, FoxBase, Paradox, MS Access);
• — серверные (для работы в компьютерных сетях архитектуры клиент-сервер — MS Sql Server, Informix, Sybase, Oracle, эти СУБД называют многопользовательскими);
• — многопроцессорные (для параллельной обработки данных).

По способу организации базы данных различают следующие виды СУБД:

• — однофайловые — самые простые в использовании, не требуют больших ресурсов ЭВМ. Применяют для телефонных справочников, картотек в библиотеке и т. д. (Professional Report, Formula);
• — многофайловые непрограммируемые — позволяют хранить записи разных типов, предоставляют большие возможности создания баз данных (Magic PC, MS Works);
• — многофайловые программируемые — предоставляют пользователю возможности написания прикладных программ. Имеют общие характеристики: число полей 128−1024, число символов в записи от нескольких тысяч до десятков тысяч, число записей в таблице — почти не ограничено (только емкость памяти), число открытых файлов — не ограничено (dBase, MS Access).

Классификация моделей баз данных:

Иерархическая модель представлена в виде древовидного графа. Достоинство этой модели в том, что она позволяет описать структуру данных как на логическом, так и на физическом уровне. Ее недостаток — жесткая фиксированность взаимосвязи между элементами. В связи с этим любые изменения связей требуют изменения ее структуры. Кроме того, быстрота доступа достигнута за счет потери информационной гибкости, т. е. за один проход по древу невозможно получить информацию, расположенную по другой ветви связи. Данная модель реализует тип связи один ко многим.

Сетевая модель базы данных представлена в виде диаграммы связей. В сетевой модели допустимы любые виды связей между записями, отсутствуют ограничения на число обратных связей. Используется принцип многие ко многим. К достоинству этой модели относится большая информационная гибкость по сравнению с иерархической моделью, однако сохраняется недостаток — жесткость структуры.

При необходимости частой реорганизации информационной базы применяют наиболее совершенную модель базы данных — реляционную, в которой отсутствуют отличия между объектами и взаимосвязями. Тип связи такой модели — один к одному. В этой модели связи между объектами представлены в виде двумерных таблиц — отношений. Поскольку любую структуру данных можно преобразовать в простую двухмерную таблицу, а такое представление является наиболее удобным и для пользователя, и для машины, подавляющее большинство современных информационных систем работает именно с такими таблицами, т. е. с реляционными базами данных.

Преимущества данной модели:

• — простота логической модели;
• — гибкость системы;
• — независимость данных;
• — возможность построения простого языка манипулирования данными с помощью математической теории реляционной алгебры. Именно наличие строгого математического аппарата обусловило ее наибольшее распространение и перспективность в современных компьютерных технологиях.