Основні поняття реляційних баз даних

Одним із видів інформаційних технології на основі ЕОМ є бази даних. На відміну від звичайних файлів бази даних допускають певні процедури пошуку і вибірки інформації, що зберігається в пам’яті обчислювальних машин.

База даних – це сукупність даних на ЕОМ, що зберігаються в довготривалій пам’яті і допускають певні способи пошуку інформації. У формі баз даних можуть зберігатися різні відомості: розклад руху поїздів, автобусів і літаків, зведення про наявність товарів в магазині або на складі, відомості про студентів, викладачів і співробітників, інформація про книги і багато що інше.

Інформація в базах даних може бути організована декількома способами. Таблична форма – найбільш проста і поширена форма організації баз даних, що отримала назву реляційної. Приклад таблиці (Рис. 1.1):

Таблиця 1

Рис. 1.1. Приклад створення таблиці.

Реляційні бази – це бази даних, в яких інформація зберігається у формі таблиць. Кожна з таблиць в такій базі даних має строго визначене число стовпців, забезпечених іменами.

Розглянемо коротко ранні моделі представлення даних. Відзначимо, що тут ми обмежуємося розглядом тільки загальних підходів до організації трьох типів ранніх систем, а саме, систем, заснованих на інвертованих списках, ієрархічних і мережевих систем управління базами даних. Почнемо з найбільш загальних характеристик перелічених систем, ці системи активно використовувалися протягом багатьох років і насправді деякі з цих систем використовуються навіть у наш час. Накопичено величезні бази даних, і однією з актуальних проблем інформаційних систем є використання цих систем сумісно з сучасними системами. Всі ранні системи не ґрунтувалися на будь-яких абстрактних моделях. Абстрактні представлення ранніх систем з’явилися пізніше на основі аналізу і виявлення загальних ознак різних конкретних систем. У ранніх системах доступ в БД проводився на рівні записів. Користувачі цих систем здійснювали явну навігацію в БД, використовуючи мови програмування, розширені функціями СУБД. Інтерактивний доступ в БД підтримувався тільки шляхом створення відповідних прикладних програм з власним інтерфейсом. Навігаційна природа ранніх систем і доступ до даних на рівні записів примушували користувача самого проводити всю оптимізацію доступу в БД, без будь-якої підтримки системи. Після появи реляційних систем більшість ранніх систем була оснащена «реляційними» інтерфейсами. Проте в більшості випадків це не зробило їх по-справжньому реляційними системами, оскільки залишалася можливість маніпулювати даними в природному для них режимі. Основними особливостями систем, заснованих на інвертованих списках, є те, що організація доступу до даних, яка використовується в них, застосовується також практично в усіх сучасних реляційних СУБД, але в останніх системах користувачі не мають безпосереднього доступу до інвертованих списків (індексів). До речі, внутрішні інтерфейси реляційних СУБД дуже близькі до призначених для користувача інтерфейсів систем, заснованих на інвертованих списках. База даних, організована за допомогою інвертованих списків, схожа на реляційну БД, але з тією відмінністю, що таблиці, що зберігаються, і шляхи доступу до них видно користувачам. Загальні правила визначення цілісності БД відсутні. У деяких системах підтримуються обмеження унікальності значень деяких полів, але в основному все покладається на прикладну програму.

Ієрархічна БД складається з упорядкованого набору дерев; точніше, з упорядкованого набору декількох екземплярів одного типу дерева. Тип дерева складається з одного «кореневого» типу запису і впорядкованого набору з нуля або більш високих типів піддерев (кожне з яких є певним типом дерева). Тип дерева в цілому є ієрархічно організованим набором типів запису. Для БД визначений повний порядок обходу – зверху вниз, зліва направо. У ієрархічній БД використовується оригінальна і нестандартна термінологія: «сегмент» замість «запис», а під «записом БД» розуміється все дерево сегментів. Автоматично підтримується цілісність посилань між предками і нащадками. Основне правило: ніякий нащадок не може існувати без свого предка. Відзначимо, що аналогічна підтримка цілісності за посиланнями між записами, які не входять в одну ієрархію, не підтримується. У ієрархічних системах підтримується певна форма представлень БД на основі обмеження ієрархії.

Розподілені бази даних і системи клієнт-сервер. Під розподіленою БД розуміють БД, яка включає фрагменти з декількох БД, які розташовуються на різних вузлах мережі комп’ютерів і, можливо, керуються різними СУБД. Розподілена БД виглядає, з погляду користувачів і прикладних програм, як звичайна локальна БД. Тобто, термін «розподілена» відображає спосіб організації БД, але не її зовнішню характеристику. Користувач не бачить «розподіленість» БД. Головне завдання систем управління розподіленою БД полягає в забезпеченні способів інтеграції локальної БД, розташованої в деяких вузлах обчислювальної мережі для того, щоб користувач, який працює в будь-якому вузлі мережі, мав доступ до всієї цієї БД як до єдиної БД. За визначенням К.Дейта, ідеально розподілена БД має 12 властивостей:

1. локальна автономія – управління даними на кожному з вузлів розподіленої системи виконується локально і незалежно від інших вузлів системи;

2. незалежність вузлів – в ідеальній системі всі вузли рівноправні і незалежні, а розташовані на них БД є рівноправними постачальниками даних в загальний простір даних;

3. безперервні операції – забезпечення можливості безперервного доступу до даних за допомогою СУБД незалежно від їх розташування і незалежно від операцій, які виконуються на локальних вузлах;

4. прозорість розташування – повна прозорість розташування даних. Всі операції над даними виконуються без урахування їх місцезнаходження;

5. прозора фрагментація – можливість розподіленого (тобто на різних вузлах) розміщення даних, які логічно є єдиним цілим;

6. прозоре тиражування – асинхронний (у загальному випадку) процес перенесення змін об’єктів початковій БД до БД, розташованої на інших вузлах розподіленої системи;

7. обробка розподілених запитів – можливість виконання операцій вибірки над розподіленою БД, сформованих в межах звичайного запиту;

8. обробка розподілених транзакцій – можливість виконання операцій оновлення розподіленої БД, не порушуючи цілісності і узгодженості даних;

9. незалежність від устаткування;

10. незалежність від операційних систем;

11. прозорість мережі – доступ до будь-якої БД може виконуватися по мережі;

12. незалежність від БД – можуть існувати СУБД різних виробників.