Тема 3. 3. Технологии использования систем управления базами

Тема 3. 3. Технологии использования систем управления базами данных 1

Самым удобным на сегодняшний день является хранение информации в виде базы данных , имеющих структуру, различные средства поиска и управления. Системы управления базами данных выполняют следующие две основные функции: а) хранение и ведение представления структурной информации (данных); б) преобразование по некоторому запросу хранимого представления в структурную информацию. 2

Термин «структурная информация» используется для противопоставления неструктурной текстовой информации, являющейся объектом информационно-поисковых систем. Структурной информации соответствует понятие форматных данных. В современных системах управления базами данных (СУБД) пользователь имеет дело с содержательной стороной своих данных, а не с деталями их представления в памяти компьютера. 3

Можно выделить два типа связей данных: а) связь между атрибутами одного и того же объекта; б) связь между объектами. Связь атрибутов представляется типом записей, которые, в свою очередь, являются по именованной совокупностью элементов данных. Связи между объектами могут быть представлены некоторым графом или диаграммой структуры данных. 4

СУБД основывается на определенной модели данных, которая отражает взаимосвязи между объектами. Большинство современных реализаций применяют иерархическую или сетевую модель, а также приобретающую популярность реляционную модель. 5

Основные модели представления данных: а) реляционная модель: объекты и взаимосвязи между ними представляются с помощью таблиц б) иерархическая модель: строится по принципу иерархии типов объектов, Т. е. один тип объекта является главным, а остальные, находящиеся на низших уровнях иерархии, подчиненными(взаимосвязь «один ко многим» )); 6

в) сетевая модель: понятия главного и подчиненного несколько расширены; любой объект может быть и главным и подчиненным; означает, что каждый объект может участвовать в любом числе взаимосвязей. 7

База данных (БД) - совокупность взаимосвязанных данных при такой минимальной избыточности, которая позволяет ее использовать оптимальным образом для одного или нескольких приложений в определенной предметной области человеческой деятельности. Предметная область - это отражение в БД совокупности объектов реального мира с их связями, относящихся к некоторой области знаний и имеющих практическую ценность для пользователей. 8

n Прежде всего, существует база данных - совокупность данных, хранящихся во вторичной памяти, на дисках, барабанах или каком-либо другом носителе. n Во-вторых, имеется набор прикладных программ пакетной обработки, которые работают с этими данными (выборка, обновление, включение, удаление). Дополнительно может присутствовать группа оперативных пользователей, взаимодействующих с базой данных от удаленных терминалов. 9

n В-третьих, база данных является «интегрированной» , Т. е. содержит данные для многих пользователей. Базы данных создаются с целью централизованного управления определенными данными. Совместное использование данных предполагает не только то, что все файлы существующих приложений интегрированы, но также и то, что новые приложения могут быть построены на существующей базе данных. 10

БД обеспечивает: - независимость данных и программ; - реализацию отношений между данными; - совместимость компонентов БД; - простоту изменения логической и физической структур БД; - целостность; - восстановление и защиту БД и др. 11

К другим целям использования БД относятся: - сокращение избыточности в хранимых данных; - устранение несовместимости в хранимых данных с помощью автоматической корректировки и поддержки всех дублирующих записей; - уменьшение стоимости разработки пакета программы; - программирование запросов к БД. 12

БД является динамической информационной моделью некоторой предметной области, отображением внешнего мира. Каждому объекту присущ ряд характерных для него свойств, признаков, параметров. Работа с БД осуществляется по атрибутам объектов. 13

Термины «база данных» (БД) и «система управления базами данных» (СУБД) чаще всего употребляются как относящиеся к компьютерам. Понятие «БД» модно применить к любой связанной между собой по определенному признаку информации, хранимой и организованной особым образом - как правило, в виде таблиц. 14

По сути, БД - это некоторое подобие электронной картотеки, электронного Хранилища Данных, которое хранится в компьютере в виде одного или нескольких файлов. При этом возникает необходимость в выполнении ряда операций с БД, в первую очередь это: - добавление новой информации в существующие файлы БД; - добавление новых пустых файлов в БД; 15

- изменение (модификация) информации в существующих файлах БД; - поиск. информации в БД; - удаление информаций из существующих файлов БД; - удаление файлов из БД. 16

Компьютеризированная информационная система представляет собой программный комплекс, задачи которого состоят в поддержке надежного хранения БД в компьютере, выполнении преобразований информации и соответствующих вычислений, представлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. Традиционно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, довольно велики, а сами БД имеют довольно сложную структуру. Примерами информационных систем являются системы заказа железнодорожных или авиационных билетов, банковские системы и многие другие. 17

В настоящее время наибольшую популярность приобрели реляционные модели данных. И практически все современные СУБД ориентированы именно на такое представление данных. В реляционной базе данных информация хранится в виде двухмерных таблиц. Возможно использование и других структур - когда-то базы данных имели иерархическую или сетевую организацию. Однако реляционный подход доказал свои преимущества для большинства применений и в настоящее время является промышленным стандартом. Реляционная модель была предложена в 1970 -х гг. Тедом Коддом, работавшим тогда в IВM. 18

Реляционную модель можно представить как особый метод рассмотрения данных, содержащий и собственно данные (в виде таблиц), и способы работы и манипуляции с ними (в виде связей). Реляционная модель предполагает три концептуальных элемента: структуру, целостность и обработку данных - как, впрочем, и большинство нереляционных моделей. 19

В качестве наглядной иллюстрации реляционной БД рассмотрим адресную книгу. Она содержит множество записей, соответствующих отдельным лицам. для каждого из них может быть определено несколько независимых блоков данных: имя, номер телефона, адрес. Предположим, что адресная книга отформатирована в виде таблицы со строками и столбцами. Каждая строка соответствует определенному лицу, а столбцы содержат данные одного из типов: имя, номер телефона и адрес. 20

Может возникнуть проблема: как быть, если два человека имеют одинаковые имя и фамилию? Можно сослаться на номер строки. Но в каком порядке они должны располагаться. В порядке ввода? В порядке хранения в файловой системе компьютера? В обоих случаях размещение строк будет случайным. Лучше не зависеть от порядка строк, и такая независимость является одной из сильных сторон реляционного подхода. 21

Реляционные базы данных редко состоят из одной таблицы. В этом случае они редко отличаются от картотеки. Создав несколько таблиц с взаимосвязанной информацией, можно выполнять над ними гораздо более сложные операции. Мощь базы данных заключается главным образом в связях, которые могут быть установлены между данными, а не в самих данных. 22

При работе СУБД возникает необходимость защиты БД от возможных случайных или преднамеренных ситуаций, когда существует вероятность потери данных. Одним из способов решения этих проблем является, механизм транзакций. 23

Под транзакцией понимается неделимая с точки зрения воздействия на БД последовательность операторов манипулирования данными (чтения, удаления, вставки, модификации), такая, при которой возможны два итога: n результаты всех операторов, входящих в транзакцию, соответствующим образом отображаются в БД; n воздействие всех этих операторов полностью отсутствует. 24

Одной из основных. задач СУБД является обеспечение изолированности пользователей, т. е. создание такого режима работы, чтобы каждому из пользователей казалось, что он работает в одиночку. Такую задачу СУБД принято иногда называть параллелизмом транзакций. 25

Решение проблем параллельной обработки БД заключается в том, что объект блокируется, а последующие транзакции, модифицирующие этот кортеж, отвергаются и переводятся в режим ожидания. 26

Если каждый сеанс работы с БД реализуется транзакцией, то каждый пользователь начинает работу с согласованным состоянием БД, т. е. с таким ее состоянием, в котором она могла бы находиться, даже если бы пользователь работал с ней в одиночку. 27

SQL -это язык запросов, ориентированный на реляционные базы данных. Он значительно сокращает объем работ, которые пришлось бы выполнять при использовании универсальных языков программирования. Для поиска конкретных строк потребуется выполнить следующие действия: 1. Получить строку таблицы. 2. Проверить, та ли это строка, которая нужна. 3. Если да, сохранить ее, пока просматривается оставшаяся часть таблицы. 4. Проверить, есть ли еще строки в таблице. 5. Если строки присутствуют, вернуться к шагу 1. 6. Если строк больше нет, вывести все значения, сохраненные на шаге 3. 28

Это описание действий на обычном языке. SQL избавляет от всего этого. Команды SQL, традиционно называемые операторами, могут оперировать с таблицами как с едиными объектами и обрабатывать любое количество извлеченной или производной информации как один блок. Задача сводится к правильному составлению запроса. 29

Стандарт (не язык) SQL является совместной разработкой ISO (International Organization for Standardization) и ANSI (American National Standards Institute). SQL не был изобретен этими организациями; он возник в результате разработок, проводившихся в IВM, и был сразу подхвачен другими компаниями. 30

Основные достоинства языка SQL заключаются в следующем: - стандартность языка SQL - его использование в программах стандартизировано международными согласиями; - независимость от конкретных СУБД - все распространенные СУБД используют SQL; так, реляционную БД и программы, которые с ней работают, можно перенести с одной СУБД на другую с минимальными доработками; 31

- возможность переноса с одной вычислительной системы на другую - СУБД может быть ориентирована на различные вычислительные системы, однако приложения, созданные с помощью SQL, допускают использование как для локальных БД, так и для крупных многопользовательских систем; - реляционная основа языка - SQL является языком реляционных БД, поэтому он стал популярным тогда, когда популярной стала реляционная модель представления данных. Табличная структура реляционной БД хорошо понятна, поэтому язык SQL является простым и легким для изучения; 32

- возможность создания интерактивных запросов - SQL обеспечивает пользователям не медленный доступ к данным, при этом в интерактивном режиме можно получить результаты запроса за очень короткое время без написания сложной программы; - возможность программного доступа к БД - язык SQL может быть легко использован в приложениях, которым необходимо обращаться к БД; 33

- возможность динамического изменения и расширения структуры БД - язык SQL даже во время обращения к содержимому позволяет манипулировать структурой БД; - поддержка архитектуры клиент-сервер. 34

Основными задачами SQL-сервера являются организация одновременного доступа к данным большого количества пользователей, а также манипуляции информацией, хранимой в базе данных. В системах, организованных в архитектуре клиент-сервер, поддерживается коллективный доступ к данным. Здесь каждый компьютер совершает операции, связанные с хранением, доступом и обработкой данных. При этом выполняемые задачи разделяются между сервером и рабочей станцией. 35

Основные принципы взаимодействия в системе SQL- сервер: 1. SQL-сервер может быть установлен на платформу Windows NT, клиентская часть – на Windows 98. 2. SQL-сервер выполняет функции создания объектов базы данных (таблиц, индексов и т. д. ), осуществляет проверку целостности базы данных и отвечает за безопасность данных в системе. 36

3. Доступ пользователя к данным SQL-сервера обычно осуществляется с компьютера рабочей станции. При этом создаются соответствующие приложения, которые позволяют выполнять операции над данными. 4. Для выполнения ряда задач, связанных в основном с администрированием базы данных системы SQL- сервер, обращение к системе удобно выполнять непосредственно с самого компьютера-сервера. 37

В SQL-сервер для манипулирования данными используется язык запросов Transact-SQL, который является переработанной компанией Microsoft версией языка SQL. 38

Из недостатков MSSQL можно выделить возможность его установки только на операционную систему Windows NТ. 39

Технология OLAP - Оnlinе Analytical Processing (оперативный анализ данных на основе многомерной модели данных). 40

ОLАР-системы, разрабатываемые для среды клиент- сервер, как правило, состояли, с одной стороны, из OLAP-серверов, реализующих хранение (в этом случае говорят о MOLAP серверах, Т. е. Multidimensional OLAP) и обработку многомерных массивов данных с использованием так называемой ОLАР-машины (т. е. многомерной машины), а с другой - из ОLАР-клиентов, которые позволяют пользователям выполнять нужный им анализ на основе результатов запросов к OLAP серверу. 41

В области ОLАР-технологий произошел технологический перелом. Во-первых, ОLАР-серверы интегрированы в основные реляционные клиент-серверные СУБД становясь их бесплатными или почти бесплатными дополнениями. Во-вторых, производительность и объем ОЗУ ПК увеличились настолько, что стала возможной обработка на них достаточно больших многомерных массивов, Т. е. реализация ОLАР-машины на ПК пользователя. 42

Приведем небольшой список наиболее популярных программ, устанавливаемых на персональные компьютеры для обработки и визуализации многомерных массивов данных: - Сu. Ье Analyzer - система анализа данных на основе ОLАР- технологии; - Project Expert - система финансового планирования (инвестиции); - Time. Line и Project - средства сетевого планирования. - Для профессионального применения лучше воспользоваться пакетом Deductor, включающим в себя большинство вышеперечисленных программных пакетов и обладающим возможностями настройки и анализа под задачи текущего пользователя, интеграцией с Excel и DBase, возможностью печати. 43

Тема 3. 4. Интернет-технологии 44

К числу основных Internet- технологий обычно относят: n Web – технология работы в сети с гипертекстами; n FTP – технология передачи по сети файлов произвольного формата; n IRC – технология ведения переговоров в реальном масштабе времени, дающая возможность разговаривать в сети с другими людьми по сети в режиме прямого диалога; 45

n E-mail (электронная почта) – целая серия услуг; n Телеконференции – технология получения и отсылки материалов дискуссий, в которых могут принимать участие люди, разделенные большими расстояниями. 46

Специфика технологий Internet заключается в том, что они предоставляют громадные возможности выбора источников информации: · базовая информация на серверах сети, · оперативная информация, пересылаемая по электронной почте, · разнообразные базы данных ведущих библиотек, научных и учебных центров, музеев, · информация о гибких дисках, компакт-дисках, видео- и аудиокассетах, книгах и журналах, распространяемых через Internet-магазины. 47

Web-технологии Говоря обобщенно, это одна из Internet- технологий, связанная с обработкой и циркуляцией информации с Web-серверов. Но ее суть и значение гораздо глубже. В целом, Web-технология предлагает определенную концепцию предоставления информационных услуг потребителям. Одним словом, ее можно охарактеризовать как концепцию публикации информации. 48

Она отличается следующими особенностями: · информация предоставляется потребителю в виде публикаций; · публикация может объединять информационные источники различной природы и географического расположения; · изменения в информационных источниках мгновенно отражаются в публикациях; · в публикациях могут содержаться ссылки на другие публикации без ограничения на местоположение и источники последних (гипертекстовые ссылки); · потребительские качества публикаций соответствуют современным стандартам мультимедиа (доступны текст, графика, звук, видео, анимация). 49

n Веб-сайты это любые программные комплексы, имеющие Интернет-интерфейс. n На сегодняшний день наблюдается многоуровневый синтез веб-страниц. 50