🗊Презентация Базы и банки данных. История развития ВТ и СУБД

ВВЕДЕНИЕ В БД База данных – это совместно используемый 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".

ВВЕДЕНИЕ В БД

ОПЕРАТОРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАННЫХ (DATA DEFINITION LANGUAGE DDL): CREATE создает объект БД; ALTER изменяет объект; DROP удаляет объект;

ОПЕРАТОРЫ МАНИПУЛЯЦИИ ДАННЫХ (DATA MANIPULATION LANGUAGE DML): SELECT считывает данные, удовлетворяющие заданным условиям; INSERT добавляет новые данные; UPDATE изменяет существующие данные; DELETE удаляет данные;

ОПЕРАТОРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОСТУПА К ДАННЫМ (DATA CONTROL LANGUAGE DCL): GRANT предоставляет пользователю (группе) разрешения на определенные операции с объектом; REVOKE отзывает ранее выданные разрешения; SET TRANSACTION начинает транзакцию и определяет ее поведение.

ОПЕРАТОРЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНЗАКЦИЯМИ (TRANSACTION CONTROL LANGUAGE, TCL): COMMIT применяет 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.

ОГРАНИЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ДАННЫХ База данных Oracle поддерживает следующие виды ограничений: 1) PRIMARY KEY 2) UNIQUE 3) FOREIGN KEY 4) CHECK, 5) NOT NULL

ЯЗЫК SQL В начале 1970 г. в одной из 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.

РАЗВИТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Развитие вычислительной техники происходило в двух 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.

РАЗВИТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Второе направление - это использование средств 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.

СУБД Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных, технических 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.

СУБД СУБД обеспечивает физическую и логическую независимость прикладной программы 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.

СТАТИСТИКА ОТНОСИТЕЛЬНО БД

СТАТИСТИКА ОТНОСИТЕЛЬНО БД

КРИТЕРИИ, ПО КОТОРЫМ ВЫБИРАЮТ СУБД производительность, безопасность, масштабируемость, обновляемость, уровень техподдержки, работа с очень большими данными, и цена владения.

ПОПУЛЯРНОСТЬ СУБД

ПОПУЛЯРНОСТЬ СУБД

СТАТИСТИКА По данным сайта DB-Engines, приводящего рейтинги различных СУБД, нынешнее 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.)

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД 1968 году была введена в эксплуатацию 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.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД Этапы в развитии направления по обработке 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;

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД Базы данных на больших ЭВМ: поддерживаются языки 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.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД Эпоха персональных компьютеров: компьютеры стали доступнее, 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.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД Распределенные базы данных: необходимость поддержки многопользовательской работы 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)).

ДАЛЬНЕЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Появился интернет. Отпадает необходимость использования специализированного клиентского программного обеспечения. Для работы с удаленной базой данных используется стандартный браузер Интернета, например Microsoft Internet Explorer .

ТОПОЛОГИЯ АРХИТЕКТУРЫ ТЕЛЕОБРАБОТКИ

АРХИТЕКТУРА ФАЙЛОВОГО СЕРВЕРА

АРХИТЕКТУРА ФАЙЛОВОГО СЕРВЕРА Недостатки: Большой объем сетевого трафика. Производительность 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.

АРХИТЕКТУРА “КЛИЕНТ/СЕРВЕР”

АРХИТЕКТУРА “КЛИЕНТ/СЕРВЕР”

СХЕМА ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ С АРХИТЕКТУРОЙ “КЛИЕНТ/СЕРВЕР” 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

ПРЕИМУЩЕСТВА Обеспечивается более широкий доступ к существующим базам данных. Повышается 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.

ПРЕИМУЩЕСТВА Повышается уровень непротиворечивости данных. Сервер может самостоятельно управлять 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.

ТРЕХУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА Если деловая логика взаимодействия с базой данных (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.

ТРЕХУРОВНЕВАЯ АРХИТЕКТУРА

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД Файловые системы были первой попыткой компьютеризировать 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.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СУБД Однако они совершенно не подходят для 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.

ОГРАНИЧЕНИЯ, ПРИСУЩИЕ ФАЙЛОВЫМ СИСТЕМАМ: Разделение и изоляция данных Дублирование данных Зависимость от данных Несовместимость файлов Фиксированные запросы/быстрое увеличение количества приложений

ПРЕИМУЩЕСТВА СУБД Контроль за избыточностью данных Непротиворечивость данных Больше полезной информации при том же объеме хранимых данных Совместное использование данных Поддержка целостности данных Повышенная безопасность Применение стандартов Повышение эффективности с ростом масштабов системы

ПРЕИМУЩЕСТВА СУБД Возможность нахождения компромисса при противоречивых требованиях Повышение доступности 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

НЕДОСТАТКИ СУБД Сложность Размер Стоимость СУБД Дополнительные затраты на аппаратное обеспечение Затраты на преобразование Производительность Более серьезные последствия при выходе системы из строя

ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ БАЗ ДАННЫХ Разграничение доступа Защита доступа Шифрование данных Аудит доступа к данным

ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ БАЗ ДАННЫХ каждый пользователь, 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.

СИСТЕМНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ ORACLE 11g : 1 GB 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

ТИПЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ администраторы баз данных; администраторы по защите данных; разработчики приложений; администраторы приложений; администраторы сети; пользователи базы данных.

ОБЯЗАННОСТИ АДМИНИСТРАТОРА БД установка нового программного обеспечения, конфигурация 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

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!