Програмні засоби роботи з базами даних. Система управління базами даних

Система управління базами даних (СУБД) – це комплекс мовних і програмних засобів, призначений для створення, ведення і спільного використання БД багатьма користувачами. Ни­ні найбільшою популярністю користуються СУБД спроектовані на основі реляційної моделі даних, і які називаються реляційними СУБД. Нині кількість різних СУБД обраховується тисячами. СУБД відноситься до набору засобів програмного забезпечення, створених для роботи з фактографічними даними, структура яких набагато складніша, ніж структура неформатованих текстових документів. Однак існують СУБД, що можуть працювати з різними типами БД (у цих випадках звичайно обмовляють, що до складу СУБД включений текстовий редактор). Існують СУБД, створені спеціально для збереження і пошуку текстових документів, а також СУБД для збереження графічних об'єктів (карт, креслень).

Системою управління базами даних називають програмну систему, яка призначена для створення на ЕОМ загальної бази даних, яка використовується для розв’язування множини задач. Подібні системи служать для підтримки баз даних в актуальному стані і забезпечують ефективний доступ користувачів до даних, які зберігаються в базі даних, у рамках надання користувачам повноважень.

СУБД призначена для централізованого управління базою даних у інтересах всіх працюючих у цій системі.

По ступені універсальності розрізняють два класи СУБД:

§ системи загального призначення;

§ спеціалізовані системи.

СУБД загального призначення не орієнтовані на якусь предметну область або на інформаційні потреби деякої групи користувачів. Кожна система такого роду реалізується як програмний продукт, який здатний функціонувати на деякій моделі ЕОМ у визначеній операційній системі і доставляється багатьом користувачам як комерційний виріб. Такі СУБД володіють засобами настройки на роботу з конкретною БД. Використання СУБД загального призначення в якості інструментального засобу для створення автоматизованих інформаційних систем, заснованих на технології БД, дозволяє суттєво скоротить строки розробки, зекономити трудові ресурси.

Спеціалізовані СУБД створюються у рідких, виняткових випадках при неможливості або недоцільності використання СУБД загального призначення.

СУБД загального призначення — складні програмні комплекси, призначені для виконання всієї сукупності функцій, пов‘язаних із створенням і експлуатацією БД інформаційної системи.

Ринок програмного забезпечення має велику кількість різнобічних по своїм функціональним можливостям комерційних систем управління БД загального призначення, а також засобами їх оточення практично для всіх моделей машин і для різних операційних систем.

Сучасні СУБД володіють засобами забезпечення цілісності даних і надійної безпеки, що дає можливість розробникам гарантувати велику безпеку даних при менших затратах сил на низькорівневе програмування. Продукти, які функціонують у середовищі WINDOWS, відрізняються зручним користувацьким інтерфейсом і вбудованими засобами підвищення продуктивності.

Розглянемо основні характеристики деяких СУБД — лідерів на ринку програм, які призначені як для розробників інформаційних систем, так і для кінцевих користувачів.

У склад групи таких програмних продуктів увійшли:

§ dBASE IV 2.0, компанії Borland International;

§ Microsoft Access

§ Microsoft FoxPro (Microsoft Corp);

§ Paradox (Borland).

§ Oracle, компанії Oracle, - перша у світі СУБД, розроблена спеціально для работи у мережах розподілених обчислень.

Продуктивність СУБД.Продуктивність СУБД оцінюється:

§ часом виконання запитів;

§ швидкістю пошуку інформації в не індексованих полях;

§ часом виконання операцій імпортування БД з інших форматів;

§ швидкістю створення індексів і виконання таких операцій як оновлення, вставка, знищення даних;

§ максимальним числом паралельних звернень до даних у багато користувацькому режимі;

§ часом генерації звіта;

На продуктивність СУБД здійснює вплив два фактора:

§ продуктивність власних прикладних програм сильно залежить від правильного проектування і побудови бази даних;

§ СУБД, які слідкують за дотриманням цілісності даних, несуть додаткове навантаження, яке не відчувають інші програми.

Найшвидші програмні вироби не володіють найрозвинутішими функціональними можливостями на рівні процесору СУБД.

Забезпечення цілісності даних на рівні БД.Під цією характеристикою розуміють наявність засобів, які дозволяють переконатись, що інформація у БД завжди залишається коректною і повною. Повинні бути встановлені правила цілісності, і вони повинні зберігатися разом з БД і дотримуватись на глобальному рівні. Цілісність даних повинна забезпечуватись незалежно від того, яким чином ці дані заносяться у пам‘ять (в інтерактивному режимі, засобами імпорту або за допомогою спеціальних програм).

До засобів забезпечення цілісності даних на рівні СУБД відносяться:

§ вбудовані засоби для призначення первинного ключа, у тому числі засоби для роботи з типом полів з автоматичним прирощуванням, коли СУБД самостійно присвоюють нове унікальне значення;

§ засоби підтримки цілісності зносок (зсилок), які забезпечують запис інформації про зв‘язки таблиць і автоматично припиняють будь–яку операцію, яка приводить до порушення зсилкової цілісності.

Деякі СУБД мають добре розроблений процесор СУБД для реалізації таких можливостей, як унікальність первинних ключів, обмеження операцій і каскадне оновлення та знищення інформації. У таких системах перевірка коректності, яка призначена полю або таблиці, буде проводитись завжди після змін даних, а не тільки під час введення інформації за допомогою екранних форм. Цю властивість можна налагоджувати для кожного полю і запису, що дозволяє контролювати не лише значення окремих полів, але і взаємозв‘язки між декількома полями даного запису.

Access та Paradox краще інших СУБД відповідають реляційної моделі по надійності збереження цілісності даних на рівні БД; правила зберігаються сумісно з БД і автоматично дотримуються.

СУБД FoxPro зовсім не володіє засобами цього роду, і введення у програму процедур, які забезпечують виконання правил цілісності покладаються на програміста.

Забезпечення безпеки.Деякі СУБД мають засоби безпеки даних. Такі засоби забезпечують виконання наступних операцій:

§ шифрування прикладних програм;

§ шифрування даних;

§ захист паролем;

§ обмеження рівня доступу (до бази даних, до таблиці, до словника, для користувача)

Найвищий рівень безпеки даних реалізовано у СУБД dBASE. Адміністратор може призначати системі різні права доступу на рівні файла, поля, а також організовувати автоматичне шифрування даних.

Хорошими характеристиками забезпечення безпеки відрізняється ACCESS 2.0. В ньому передбачено призначення паролів для індивідуальних користувачів або груп користувачів і присвоєння різних прав доступу окремо таблицям , запитам, звітам, макрокомандам або новим об‘єктам на рівні користувача або групи.

Робота у багатокористувацьких середовищах.Практично всі розглянуті СУБД призначені для роботи у багатокористувацьких середовищах, але володіють різними можливостями.

Обробка даних у багатокористувацьких середовищах передбачає виконання програмним продуктом наступних функцій:

§ блокування БД, файла, запису, поля;

§ ідентифікацію станції, яка встановила блокування;

§ оновлення інформації після модифікації;

§ контроль за терміном та повторення звернення;

§ обробку транзакцій;

§ роботу з мережевими системами (LAN Manager, Net Ware, Unix);

Транзакція —послідовність операцій користувача над базою даних, яка зберігає її логічну цілісність.

Найкращими можливостями для роботи у багатокористувацьких середовищах володіють СУБД Paradox, Access, dBASE.

Імпорт –експорт.Ця характеристика відображає:

§ можливість обробки СУБД інформації, яка підготовлена іншими програмними засобами;

§ можливість використання іншими програмами даних, які сформовані засобами СУБД, яка розглядається.

Особливий інтерес представляють наступні формати файлів: ASII–файли, .DBF, .WK*, .XLS.

Доступ до даних за допомогою мови SQL. Мова запитів SQL(Structured Query Language) реалізована у популярних СУБД для різних типів ЕОМ або як базова, або як альтернативна. В силу свого широкого використання є міжнародним стандартом мови запитів. Мова SQL представляє розвинуті можливості як кінцевим користувачам, так і спеціалістам в області обробки даних.

СУБД мають доступ до даних SQL у наступних випадках:

§ бази даних сумісні з ODBC (Open Database Connectivity — відкрите з‘єднання баз даних);

§ реалізована природна підтримка SQL –баз даних;

§ можлива реалізація SQL –запитів локальних даних.

Багато СУБД могуть "прозоро" підключатись до вхідних SQL–підсистем за допомогою ODBC або драйверів, які є їх частиною, тому існує можливість створення прикладних програм для них.

Access і Paradox працюють з джерелами SQL–даних, які сумісні з системою ODBC.

FoxPro постачається з додатковими бібліотеками, які забезпечують доступ до SQL–баз даних, спроможним працювати сумісно з системою ODBC, але ця можливість менш інтегрована, чим засоби первинного введення інформації в Access і Paradox.

Можна безпосередньо управляти базами даних Access за допомогою мови SQL і передавати наскрізні SQL–запити сумісним з специфікацією ODBC SQL–базам даних, таким як MS SQL Server і Oracle, так що Access здатна служити засобом розробки масштабуємих систем клієнт–сервер.

Можливості запитів і інструментальні засоби розробки прикладних програм.СУБД, які орієнтовані на розробників, володіють розвиненими засобами для створення додатків. До елементів інструментарію розробки додатків можна віднести:

§ потужні мови програмування;

§ засоби реалізації меню, екранних форм введення–виведення даних і генерації звітів;

§ засоби генерації додатків (прикладних програм);

§ генерацію файлів, які виконуються.

Функціональні можливості моделей даних доступні користувачу СУБД дякуючи її мовним засобам.

Реалізація мовних засобів інтерфейсів може бути здійснена різними способами. Для висококваліфікованих користувачів (розробників складних прикладних систем) мовні засоби частіше за все представляються в їх явній синтаксичної формі. В інших випадках функції мов можуть бути доступні непрямим, опосередкованим чином, коли вони реалізуються у формі різного роду меню, діалогових сценаріїв або таблиць, які заповнює користувач. За такими вхідними даними інтерфейсні засоби формують адекватні синтаксичні конструкції мови інтерфейсу і передають їх на виконання або включають в програмний код додатку (програми), який генерується. Інтерфейси з не наявним використанням мови широко використовуються в СУБД для персональних комп‘ютерів. Прикладом такої мови є QBE (Query–By–Example)

Мовні засоби використаються для виконання двох основних функцій:

§ описання представлення бази даних;

§ виконання операцій маніпулювання даними.

Перша з цих функцій забезпечується мовою описання (визначення) даних (МОД). Описання бази даних засобами МОД називається схемою бази даних. Воно включає описання структури бази даних і накладених на неї обмежень цілісності в рамках тих правил, які регламентовані моделюю даних СУБД, яка використовується. МОД деяких СУБД забезпечує також можливості накладання обмежень доступу до даних або повноважень користувачів.

МОД не завжди синтаксично оформлюється у вигляді самостійної мови. Вона може бути складовою частиною єдиної мови даних, яка поєднуює можливості визначення даних і маніпулювання даними.

Мова маніпулювання даними (ММД) дозволяє запитувати передбачені в системі операції над даними з БД.

Є багаточисельні приклади мов СУБД, які об‘єднують можливості описання даних і маніпулювання даними в єдиних синтаксичних рамках. Популярною мовою такого роду є реляційна мова SQL.