База данных и СУБД
Современные базы данных самодостаточны и относительно независимы от прикладного ПО (на рис. 1.2. видно, что некоторые пользователи работают с базой данных непосредственно через СУБД, минуя слой ПрПО). Такая возможность достигается за счет того, что в современной базе данных хранятся не только сами данные, но и их описание (метаданные, т. е. данные над данными), а также некоторый программный код для обработки данных (рис.1.3).
Рис. 1.3 - Состав БД
Часть БД, в которой хранятся метаданные, получила название словаря данных (СД). Словарь данных в том или ином виде присутствует в любой базе данных, независимо от используемой модели данных. Для каждого элемента данных в СД хранится его уникальное имя, тип, размер и некоторые другие свойства. Интересно, что в реляционных базах данных все элементы словаря данных хранятся в таблицах, также как и данные, а для манипулирования элементами словаря используются те же самые реляционные операции, что и для данных.
Дополнительной возможностью, которая поддерживается большинством ведущих производителей СУБД, является хранение программного кода для обработки данных непосредственно в базе данных вместе с данными и метаданными. Более подробная информация о составе базы данных и хранимом програмном коде содержится в главе 4.
СУБД – комплекс программных и языковых средств для создания, ведения и коллективного использования базы данных. В таблице 1.1 приведен список основных функций СУБД, а также языковые и программные средства СУБД, необходимые для реализации каждой функции.
Таблица 1.1 Функции СУБД и средства для их реализации
| Функции СУБД: | Языковые средства | Программные средства |
| 1) создание БД и модификация метаданных | язык DDL (data definition language) в переводе ЯОД (язык определения данных) | Процессор DDL |
| 2) Заполнение БД и обновление данных 3) Извлечение данных (выборка) | язык DML (data manipulation language) в переводе ЯМД (язык манипулирования данными) | Оптимизатор запросов (Query Optimizer)— разработка оптимального плана исполнения запроса пользователя, процессор базы данных (DB Engine)— исполнение запроса по плану |
| 4) Обработка данных | Средства разработки хранимого кода - язык высокого уровня, дополненный командами DML или встроенный язык СУБД | Компилятор языка программирования, процессор базы данных |
| 5) Обеспечение целостности данных | Правила поддержки целостности (ограничения) в языке DDL, возможность встраивать поддержку целостности в хранимый код | Процессор базы данных, встроенные средства проверки целостности |
| 5) Обеспечение безопасности данных(разграничение доступа пользователей и аудит их действий) | Система команд управления доступом к данным | Подсистема безопасности |
| 6) Организация коллективного доступа к данным (параллелизм) | Система команд для поддержки транзакций и управления блокировками | Монитор транзакций, подсистема блокировок |
| 7) Резервное копирование и восстановление | Утилиты резервного копирования, встроенные средства восстановления БД |
1.1.3 Принципы построения информационных систем
Обобщим материал предыдущих разделов, выделив основные принципы. Все принципы очень тесно взаимосвязаны и вытекают одно из другого, поэтому приведенное ниже разделение будем считать условным.
1. Принцип интегрированности
Принцип состоит в том, что существует одна единая интегрированная БД для всей предметной области (рис.1.4), которая совместно используется персоналом, при этом одновременно может быть запущено множество приложений (на рисунке П1, П2 и т.д.) с различной функциональностью.
Так, все подразделения одного предприятия исполняют различные функции, но имеют очень тесные информационные связи, поэтому автономная автоматизация каждого подразделения на основе отдельных БД (так называемая «кусочная» автоматизация предприятия) приводит к дублированию данных, избыточным операциям ручного ввода в различных подразделениях, что может привести к нестыковкам данных вследствие ошибок ввода и другим негативным последствиям.
Рис. 1.4 - Интегрированная информационная система
В противоположность «кусочной» автоматизации, автоматизация на основе интегрированной информационной системы имеет ряд очень существенных положительных моментов.
· В интегрированной системе может быть достигнута минимальная избыточность (отсутствие дублирования) данных. Этот принцип обычно формулируется так: «Каждый факт - в одном месте». В реляционной базе данных некоторая избыточность вносится только для установления связей между таблицами с помощью одинаковых столбцов. Более подробная информация об этом содержится в главе 3 «Проектирование базы данных»
· В интегрированной системе легче добиться непротиворечивости (целостности) данных, т.к. ввиду отсутствия дублирования данных нет и их нестыковок. Имеется возможность контролировать целостность данных встроенными средствами СУБД, более подробная информация об этом содержится в разделе 2.1.
· В интегрированной системе удобнее выполнять поиск и обработку данных, можно выполнять любые виды обработки и анализа данных.
· Для интегрированной ИС проще решается проблема резервного копирования данных и восстановления поврежденных данных, так как эту задачу можно возложить на одного человека (АБД), который будет нести персональную ответственность за сохранность всех корпоративных данных.
Следует отметить, что предприятия, имеющие территориально распределенную структуру, обычно используют так называемые распределенные базы данных, в которых отдельные элементы базы данных физически располагаются в различных узлах корпоративной сети. Тем не менее, распределенные базы данных проектируются таким образом, чтобы не нарушать принципа интегрированности.
2. Принцип независимости прикладного программного обеспечения от способа организации данных.
Между данными и прикладным программным обеспечением ИС находится, как минимум, два слоя базового программного обеспечения – операционная система и СУБД, которые берут на себя все низкоуровневые функции управления данными. Поэтому база данных может функционировать и вообще без ПрПО, а одно и то же ПрПО может взаимодействовать с базами данных, имеющими различную физическую организацию.
Различают следующие уровни независимости:
а) логическая независимость – можно вносить некоторые изменения в структуру уже заполненной базы данных без коренной переделки прикладного программного обеспечения, например, можно добавить новые столбцы в уже заполненную таблицу базы данных, при этом все приложения не потеряют работоспособности, однако при удалении столбцов, а тем более таблиц некоторые приложения работать не смогут;
б) физическая независимость – может быть изменен физический формат хранения данных, т.е. переход на новую СУБД или новую версию СУБД, без коренной переделки прикладного программного обеспечения (ПрПО о физическом формате хранения данных вообще ничего «не знает», поскольку работает с данными на логическом уровне).
3. Принципы масштабируемости и переносимости
Данные принципы вытекают из принципа независимости данных и ПрПО. Принцип масштабируемостиследует рассматривать в трех аспектах:
а) возможность неограниченного наращивания размеров БД;
б) неограниченное увеличение количества пользователей;
в) неограниченное увеличение количества приложений.
В определенный момент времени существующее базовое ПО перестанет удовлетворять требованиям эффективного управления возросшим количеством данных, или не сможет обеспечить приемлемую скорость работы для увеличившегося количества пользователей, поэтому возникнет необходимость перенести данные на новую платформу, что должно быть выполнено без потери информации и коренной переделки ПрПО. Это свойство ИС называется переносимостью.
Концепция открытых систем предлагает в качестве механизма воплощения в жизнь перечисленных выше принципов использовать общепризнанные международные стандарты, регламентирующие все аспекты функционирования информационной системы. В настоящее время имеющиеся стандарты открытых систем позволяют разворачивать интегрированные гетерогенные информационные системы, основанные на использовании разнородного программного обеспечения, обеспечивать их масштабируемость и переносимость.
Далее рассмотрим архитектуры информационных систем подробнее.
Дата добавления: 2015-08-26; просмотров: 1053;