Системы управления базами данных
Скачать 121.73 Kb.
|
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 717 г. Москвы» Реферат на тему: «Системы управления базами данных» Выполнила: ученица 9 «Г» класса Леонова Анна Проверил: учитель информатики Воронин Сергей Анатольевич г. Москва, 2013 г. Содержание Введение 1. Назначение и основные функции СУБД 1.2 Назначение СУБД 1.3 Функции СУБД Заключение Список использованных источников ВведениеЗадача длительного хранения и обработки информации появилась практически сразу с появлением первых компьютеров. Стремительное развитие вычислительной техники, изменение ее принципиальной роли в жизни общества, обрушившийся бум персональных ЭВМ и, наконец, появление мощных рабочих станций и сетей ЭВМ повлияло также и на развитие технологии баз данных. Можно выделить несколько этапов в развитии данного направления в обработке данных. Однако необходимо заметить, что все же нет жестких временных ограничений в этих этапах: они плавно переходят один в другой и даже сосуществуют параллельно, но, тем не менее, выделение этих этапов позволит более четко охарактеризовать отдельные стадии развития технологии баз данных, подчеркнуть особенности, специфичные для конкретного этапа. Первый этап развития СУБД связан с организацией баз данных на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и мини-ЭВМ типа PDP11 (фирмы Digital Equipment Corporation - DEC), разных моделях HP (фирмы Hewlett Packard). Особенности этого этапа развития выражаются в следующем: Все СУБД базируются на мощных мультипрограммных операционных системах (MVS, SVM, RTE, OSRV, RSX, UNIX), поэтому в основном поддерживается работа с централизованной базой данных в режиме распределенного доступа. Функции управления распределением ресурсов в основном осуществляются операционной системой (ОС). Поддерживаются языки низкого уровня манипулирования данными, ориентированные на навигационные методы доступа к данным. Значительная роль отводится администрированию данных. Проводятся серьезные работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных, и была создана первая система (System R), реализующая идеологию реляционной модели данных. Проводятся теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, было введено понятие транзакции. Результаты научных исследований открыто обсуждаются в печати, идет мощный поток общедоступных публикаций, касающихся всех аспектов теории и практики баз данных, и результаты теоретических исследований активно внедряются в коммерческие СУБД. Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных. Однако отсутствуют стандарты для этих первых языков. Следующий этап это этап персонализации. Персональные компьютеры стремительно ворвались в нашу жизнь и буквально перевернули наше представление о месте и роли вычислительной техники в жизни общества. И, конечно, это сказалось и на работе с базами данных. На этом этапе появились программы, которые назывались системами управления базами данных и позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный интерфейс для заполнения данных, встроенные средства для генерации различных отчетов. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Особенности этого этапа следующие: Стандартизация высокоуровневых языков манипулирования данными (разработка и внедрение стандарта SQL92 во все СУБД). СУБД были рассчитаны на создание БД в основном с монопольным доступом. Компьютер персональный, он не был подсоединен к сети, и база данных на нем создавалась для работы одного пользователя. В редких случаях предполагалась последовательная работа нескольких пользователей, например, сначала оператор, который вводил бухгалтерские документы, а потом главбух, который определял проводки, соответствующие первичным документам. Большинство СУБД имели развитый и удобный пользовательский интерфейс. В большинстве существовал интерактивный режим работы с БД как в рамках описания БД, так и в рамках проектирования запросов. Кроме того, большинство СУБД предлагали развитый и удобный инструментарий для разработки готовых приложений без программирования. В настольных СУБД поддерживался только внешний уровень представления реляционной модели, то есть только внешний табличный вид структур данных. При наличии высокоуровневых языков манипулирования данными типа реляционной алгебры и SQL в настольных СУБД поддерживались низкоуровневые языки манипулирования данными на уровне отдельных строк таблиц. В настольных СУБД отсутствовали средства поддержки ссылочной и структурной целостности базы данных. Эти функции должны были выполнять приложения, однако скудость средств разработки приложений иногда не позволяла это сделать, и в этом случае эти функции должны были выполняться пользователем, требуя от него дополнительного контроля при вводе и изменении информации, хранящейся в БД. Сравнительно скромные требования к аппаратному обеспечению со стороны настольных СУБД. Вполне работоспособные приложения, разработанные, например, на Clipper, работали на PC 286. В принципе, их даже трудно назвать полноценными СУБД. Яркие представители этого семейства очень широко использовавшиеся до недавнего времени СУБД Dbase (DbaseIII+, DbaseIV), FoxPro, Clipper, Paradox. Хорошо известно, что история развивается по спирали, поэтому после процесса "персонализации" начался обратный процесс - интеграция. Множится количество локальных сетей, все больше информации передается между компьютерами, остро встает задача согласованности данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных местах, но логически друг с другом связанных, возникают задачи, связанные с параллельной обработкой транзакций - последовательностей операций над БД, переводящих ее из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивое состояние. Успешное решение этих задач приводит к появлению распределенных баз данных, сохраняющих все преимущества настольных СУБД и в то же время позволяющих организовать параллельную обработку информации и поддержку целостности БД. Именно к этому этапу можно отнести начало работ, связанных с концепцией объектно-ориентированных БД. 1. Назначение и основные функции СУБД1.2 Назначение СУБДМежду физической базой данных (т.е. данными, которые реально хранятся) и пользователями системы располагается уровень программного обеспечения - система управления базами данных. Все запросы пользователей на доступ к базе данных обрабатываются СУБД; все имеющиеся средства добавления файлов данных, выборки и обновления данных в этих файлах также обеспечивает СУБД. Основная задача СУБД - предоставить пользователю базы данных возможность работать с ней, не вникая в детали на уровне аппаратного обеспечения (пользователь более отстранен от этих деталей, чем прикладной программист, использующий среду программирования). Иными словами, СУБД позволяет конечному пользователю рассматривать базу данных как объект более высокого уровня по сравнению с аппаратным обеспечением, а также предоставляет в его распоряжение набор операций, выражаемых в терминах языка высокого уровня (например, набор операций, которые можно выполнять с помощью языка SQL). СУБД являются посредниками между логической структурой данных, необходимых разным приложениям, и физическими хранилищами данных (обычно это файловая система персонального компьютера или сервера, хотя последнее время хранилища могут распределяться между многими серверами). Физическая структура данных (в частности, файловая) должна быть скрыта от программистов. СУБД должны хранить логическую структуру (метаданные), предотвращая несогласованные изменения данных, нарушающие эту структуру. Таким образом, любая СУБД должна обеспечивать следующее: - компактное хранение данных (без дублирования); - оптимизацию доступа к данным; - логическую целостность (согласованность) данных; - универсальный интерфейс (язык или протокол), позволяющий задавать структуру данных, изменять и извлекать их неизвестному заранее алгоритму. Обеспечение этих требований к информационным системам на уровне СУБД позволяет избегать повторения одной и той же работы при разработке программ. 1.3 Функции СУБДСистемы управления базами данных обладают следующими функциями: 1. Управление данными во внешней памяти Управление данными включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей. В некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но, в развитых СУБД пользователи в любом случае не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, и если использует, то, как организованы файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД. 2. Управление буферами оперативной памяти СУБД обычно работают с БД значительного размера; по крайней мере, этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Понятно, что если при обращении к любому элементу данных будет производиться обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. При этом даже если операционная система производит общесистемную буферизацию (как в случае ОС UNIX), этого недостаточно для целей СУБД, которая располагает гораздо большей информацией о полезности буферизации той или иной части БД. Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов. 3. Управление транзакциями. Транзакция - это последовательность операций над базой данных, рассматриваемых СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует изменения в базе данных, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии базы данных. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности базы данных. То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД. При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый из пользователей может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД (на самом деле, это несколько идеализированное представление, поскольку в некоторых случаях пользователи многопользовательских СУБД могут ощутить присутствие своих коллег). 4. Журнализация Одним из основных требований к СУБД является надежность хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматриваются два возможных вида аппаратных сбоев: так называемые мягкие сбои, которые можно трактовать как внезапную остановку работы компьютера (например, аварийное выключение питания), и жесткие сбои, характеризуемые потерей информации на носителях внешней памяти. Примерами программных сбоев могут быть: аварийное завершение работы СУБД (по причине ошибки в программе или в результате некоторого аппаратного сбоя) или аварийное завершение пользовательской программы, в результате чего некоторая транзакция остается незавершенной. Первую ситуацию можно рассматривать - как особый вид мягкого аппаратного сбоя; при возникновении последней требуется ликвидировать последствия только одной транзакции. Понятно, что в любом случае для восстановления БД нужно располагать некоторой дополнительной информацией. Другими словами, поддержание надежности хранения данных в БД требует избыточности хранения данных, причем та часть данных, которая используется для восстановления, должна храниться особо надежно. Наиболее распространенным методом поддержания такой избыточной информации является ведение журнала изменений БД. Журнал - это особая часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью (иногда поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках), в которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД. В разных СУБД изменения БД журнализируются на разных уровнях: иногда запись в журнале соответствует некоторой логической операции изменения БД (например, операции удаления строки из таблицы реляционной БД), иногда - минимальной внутренней операции модификации страницы внешней памяти; в некоторых системах одновременно используются оба подхода. Во всех случаях придерживаются стратегии "упреждающей" записи в журнал (так называемого протокола Write Ahead Log - WAL). Грубо говоря, эта стратегия заключается в том, что запись об изменении любого объекта БД должна попасть во внешнюю память журнала раньше, чем измененный объект попадет во внешнюю память основной части БД. Известно, что если в СУБД корректно соблюдается протокол WAL, то с помощью журнала можно решить все проблемы восстановления БД после любого сбоя. Самая простая ситуация восстановления - индивидуальный откат транзакции. Строго говоря, для этого не требуется общесистемный журнал изменений БД. Достаточно для каждой транзакции поддерживать локальный журнал операций модификации БД, выполненных в этой транзакции, и производить откат транзакции, путем выполнения обратных операций, следуя от конца локального журнала. В некоторых СУБД так и делают, но в большинстве систем локальные журналы не поддерживают, а индивидуальный откат транзакции выполняют по общесистемному журналу, для чего все записи от одной транзакции связывают обратным списком (от конца к началу). При мягком сбое во внешней памяти основной части БД могут находиться объекты, модифицированные транзакциями, не закончившимися к моменту сбоя, и могут отсутствовать объекты, модифицированные транзакциями, которые к моменту сбоя успешно завершились (по причине использования буферов оперативной памяти, содержимое которых при мягком сбое пропадает). При соблюдении протокола WAL во внешней памяти журнала должны гарантированно находиться записи, относящиеся к операциям модификации обоих видов объектов. Целью процесса восстановления после мягкого сбоя является: состояние внешней памяти основной части БД, которое возникло бы при фиксации во внешней памяти изменений всех завершившихся транзакций и которое не содержало бы никаких следов незаконченных транзакций. Для того чтобы этого добиться, сначала производят откат незавершенных транзакций, а потом повторно воспроизводят те операции завершенных транзакций, результаты которых не отображены во внешней памяти. Этот процесс содержит много тонкостей, связанных с общей организацией управления буферами и журналом. Для восстановления БД после жесткого сбоя используют журнал и архивную копию БД. Грубо говоря, архивная копия - это полная копия БД к моменту начала заполнения журнала. Конечно, для нормального восстановления БД после жесткого сбоя необходимо, чтобы журнал не пропал. Как уже отмечалось, к сохранности журнала во внешней памяти в СУБД предъявляются особо повышенные требования. Тогда восстановление БД состоит в том, что исходя из архивной копии, по журналу воспроизводится работа всех транзакций, которые закончились к моменту сбоя. В принципе, можно даже воспроизвести работу незавершенных транзакций и продолжить их работу после завершения восстановления. Однако в реальных системах это обычно не делается, поскольку процесс восстановления после жесткого сбоя является достаточно длительным. 5. Поддержка языков БД Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных. В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language). ЗаключениеПредметом исследования данной работы являются системы управления базами данных. Это очень важная область, определяющая характер революции в информационных системах. Анализ современных СУБД и реализованных на их основе приложений позволяет предположить следующие направления их развития. Поиск более современных моделей представления и типов данных в базах. Представляют интерес СУБД, поддерживающие несколько моделей или одну интегрированную модель и позволяющие удобно программировать вычисления, обрабатывать символьную и графическую информацию, работать со знаниями, аудио - и видеоинформацией, осуществлять доступ к распределенной информации и др. На пути к решению этой проблемы находится попытка поддержки во многих современных СУБД различных типов двоичных данных и типа гиперссылки. Разработка новых архитектур СУБД. Современные ИС требуют от СУБД возможности хранить и обрабатывать данные огромных объемов. В связи с этим говорят о необходимости организации нового уровня иерархии носителей - третичной памяти. Устройствами третичной памяти могут быть устройства в виде стоек магнитных дисков или лент с автоматически сменяемыми носителями. Примером может быть буферная система VSM (Virtual Storage Manager) корпорации Storage Tek. Эта система накапливает и сохраняет данные на жестких дисках в буфере данных, где они складируются в виде виртуальных томов на магнитных лентах (до 100 000 томов на каждом дисковом буфере). Максимальная скорость передачи данных пользователя - до 45 Мбайтов/с. Расширение областей применения БД. К новым областям применения можно отнести следующие два класса задач: 1. Обработки сверхбольших объемов информации. Примером является проектируемая информационная система наблюдения Земли EOS (Earth Observing System), основным элементом которой является база данных EOS DIS (EOS Data and Information System) - система данных и информации. 2. Распределенной обработки информации в сети. Примерами задач данного типа являются задачи поиска и отбора информации в сети Internet, организации коллективного проектирования в территориально разнесенных организациях, обмена материальными, информационными, денежными и другими ресурсами с электронным оформлением. 3. Улучшение сервиса конечных пользователей, администраторов и разработчиков. Наиболее перспективные направления в развитии информационных технологий - это базы данных и сети. Следовательно, симбиоз этих концепций - применение распределенных баз данных, как основы систем искусственного интеллекта (экспертных систем), перерастание баз данных в базы знаний, доступные широким массам общества, будет определять дальнейший ход революции в электронно-вычислительной технике и информационной технологии. Список использованных источников
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Базы данных, экспертные системы реферат «Реляционная модель данных... ... |  | Урок по информатике по теме "Системы управления базами данных. Создание... Повторить понятие “База данных”, “поле базы данных”, “запись базы данных”, “субд” |
| Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Базы данных, системы управления базами данных и приложения к ним, используемые для сбора, хранения и обработки информации в биологических... | | Системы управления базами данных (субд) реферат по «Основам информационных технологий» ... |
| Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности... Целью дисциплины “Распределенные системы управления базами данных” является формирование профессиональных навыков по изучению методов... | | Реферат Тема: Современные системы управления базами данных Краткая характеристика программного обеспечения, используемого при создании субд |
| Урока информатики по теме «Табличные базы данных». (Открытый урок.) Данный урок «База данных. Системы управления базами данных» является первым уроком по теме «Технологии хранения, поиска и сортировки... | | Курсовая работа По дисциплине «Базы данных» Программное обеспечение для создания систем управления базами данных |
| Задания для самостоятельной работы Использование системы управления базами данных для выполнения учебных заданий из различных предметных областей | | Тема: Система управления базами данных Microsoft Access. Назначение и основные возможности База данных – это совокупность специальным образом организованных данных о конкретной предметной области (информационная система,... |
| Odmg: 10 лет спустя Целью данной работы является построение высокоэффективной объектно ориентированной системы управления базами данных (оосубд), которая... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема: Система управления базами данных Access. Создание структуры табличной базы данных |
| Программа дисциплины по кафедре Автоматика и системотехника управление данными Целью данной дисциплины является изучение студентами теоретических основ, приобретение практических навыков и освоение инструментальных... | | Урок информатики в 11 классе Тема урока: «Система управления базами... «Сестринское дело в инфектологии» организованная профессиональным комитетом зроо «ПрофАсМедСпец» «Сестринское дело в инфектологии»... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В этой теме мы рассмотрим работу с базами данных оборудования: создание новой базы, подключение существующей базы; создание, копирование... | | Урок 4 Класс: 11. Тема урока: «Способы организации баз данных: иерархический,... ... |
