Системи управління базами даних

Для роботи з файлами баз даних створені спеціальні пакети при­кладних програм, які називаються системами управління базами да­них (СУБД). Засобами СУБД будь-який користувач може створювати файли баз даних (БД), переглядати їх, змінювати, виконувати пошук, формувати звіти довільної форми. Крім того, оскільки структура фай­лів БД записана на диску, можна відкрити, переглянути, вибрати дані із файлу, створеного кимсь програмно чи засобами СУБД.

На сьогодні існує велика кількість СУБД, які мають приблизно од­накові можливості. Всі вони дозволяють створювати файли БД на дис­ку (тобто записувати їхню структуру), вводити дані, переглядати ство­рені файли, редагувати їх, поновлюючи запис, вилучаючи непотрібні записи, додаючи нові. Створені файли БД можна впорядковувати за значеннями певного ключового реквізиту чи декількох реквізитів, ви­конувати пошук інформації в базі, формувати звіти заданої форми за її даними. Крім того, досить важливою є функція зміни структури вже створеного файлу бази даних. Часто в зв'язку із зовнішніми умовами, які змінюються, потрібно збільшити розрядність певної графи (напри­клад, «ціна» чи «сума» у зв'язку з інфляцією) чи додати новий реквізит. Функція зміни структури бази даних розв'язує цю проблему автома­тично, перезаписуючи файл на нове місце на диску зі зміненою струк­турою. При цьому файлу зі зміненою структурою привласнюється теж ім'я, а стара копія файлу зберігається на диску з тим же ім'ям, але з роз­ширенням. Розширення — це додаткова страховка, виконувана СУБД, яка охороняє користувача від втрати даних при виконанні операції пе-резаписування і є одним із заходів захисту даних у БД. Крім цього за­ходу передбачений ще ряд можливостей, які охороняють користувача від випадкової втрати даних: попередження перед незворотними опе­раціями типу очищення файлу від даних, перезаписування файлів і так

Зацеркляний М. М., Мельников О. Ф.

ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ І ТЕХНОЛОГІЇ У ФІНАНСОВО-КРЕДИТНИХ УСТАНОВАХ

далі. Засоби СУБД також дозволяють організувати систему паролів для захисту від несанкціонованого доступу до даних бази.

СУБД допускає роботу користувача з базою даних у різних режимах:

• режим «асистента» з використанням розгалуженого меню; це най­більш простий спосіб роботи, не потребуючий спеціальної під­готовки користувача, крім загальних уявлень про роботу із ба­зами даних;

• командний режим, який допускає діалог користувача і системи мовою команд СУБД, вимагає від користувача знання цієї мови;

• програмний режим, який використовує мову СУБД і дозволяє створювати користувацькі програми різної складності, які зруч­но оформлені і які виконують усі функції, необхідні для роз­в'язування задачі. Більшість сучасних комплексів програм, які розв'язують економічні задачі, написані мовами СУБД. Ці мови дозволяють створювати програми, що мають зручний «дружній» користувацький інтерфейс.

Вибір СУБД визначається багатьма факторами, але головний із них — можливість роботи з побудованою моделлю даних. Тому однією з найважливіших характеристик є тип моделі (ієрархічний, мережевий, реляційний), що підтримується СУБД. Є системи для роботи з ієрархіч­ними і мережевими моделями, проте більшість СУБД для персональних ЕОМ працюють із реляційною моделлю. До них належать dBase, FoxBase, FoxPro, Clipper, Paradox тощо. Реляційні СУБД для персональних ЕОМ відрізняються набором реляційних операцій, які СУБД може виконувати. Перераховані СУБД ефективні для створення невеликих ізольованих сис­тем із нескладною структурою даних, відносно невеликими обсягами да­них (10-40 Мбайт) і нескладними запитами. За межами таких обмежень ефективність використання зазначених СУБД істотно знижується.

Зокрема, далеко не всі СУБД забезпечують надання доступу де­кільком користувачам, режим таємності і надійності, цілісності і пого­дженості даних при багатокористувацькій роботі. Нерідко всі ці функ­ції розвинутих складних СУБД переносяться на програмістів. На прак­тиці це означає, що зазначені вимоги не будуть реалізованими повною

Розділ 2 ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКОНОМІЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ

мірою. Практика показує, що необхідно переходити на нову апаратну, а отже, і програмну основу, якщо обсяг даних і складність розв'язуваних задач досягнуть межі можливостей персональних ЕОМ і СУБД.

Як програмний продукт СУБД характеризують ціна, набір реалізо­ваних функцій, обсяг пам'яті. Для кожної СУБД у технічній докумен­тації вказуються необхідне операційне середовище, а також мінімальна конфігурація технічних засобів, які рекомендуються.

При виборі СУБД користувача-економіста в першу чергу повинні цікавити труднощі освоєння системи, легкість її впровадження і вико­ристання, складнощі роботи в середовищі даної СУБД, якість технічної документації і рівень супроводження.

Зручність і комфортність роботи користувача із СУБД багато в чому визначаються користувацьким інтерфейсом. Користувацький ін­терфейс — це засіб і частина СУБД, орієнтовані на взаємодію корис­тувача з комп'ютерною системою. Завдяки розгалуженим ієрархічним меню, різним підказкам і різноманітній допомозі, користувачу легко орі­єнтуватися у виборі дій адекватних виникаючій в процесі роботи ситу­ації. Досить важлива в інтерфейсі мінімізація дій користувача, необхід­них для підключення необхідних функцій. З цією метою застосовуються функціональні клавіші. їх натискання викликає виконання програмних модулів, які реалізують необхідну функцію.

Завдяки дружньому характеру інтерфейсу користувач позбувається необхідності знати мову програмування системи, чим досягається більш висока його продуктивність. Сполученням простоти освоєння і викорис­тання функціональних можливостей за допомогою інтерфейсу забез­печується широка сфера застосування масової СУБД. При ускладненні інформаційних потреб користувача виникає необхідність у більш роз­винутих СУБД і в знанні мови програмування використовуваної СУБД.

Для функціонування баз даних придбавається не тільки СУБД, а й додаткові програмні засоби її оточення — програми навчання ко­ристувача, довідкові системи, програми поновлення бази даних при її руйнуванні тощо. Різноманіття таких інструментальних програмних за­собів підвищує продуктивність користувача, заощаджує його час, ско­рочує терміни розробки і розв'язування прикладних задач. З'являється

Зацеркляний М. М., Мельников О. Ф.

ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМНІ ТЕХНОЛОГІЇ У ФІНАНСОВО-КРЕДИТНИХ УСТАНОВАХ

можливість вибору програми відповідно до потреб конкретної роботи, забезпечується більш раціональне використання обчислювальних ресур­сів. Для підбору найбільш ефективних інструментальних програмних за­собів користувачу потрібний відповідний рівень підготовки.

Розвиток СУБД здійснюється в напрямках створення систем із більш високою продуктивністю при складних опрацюваннях, суміс­ності різних СУБД і використанні їх у розподілених системах, які скла­даються з декількох баз даних. СУБД, які здатні працювати в обчислю­вальних мережах, дозволяють звертатися багатьом користувачам до за­гальних інформаційних ресурсів. Наявність графічних програмних за­собів забезпечує роботу з графічними даними. Більш розвинуті мож­ливості СУБД відносно обміну даними з іншими пакетами, а також в області створення прикладних програм істотні для користувача і за­ощаджують вартісні і трудові витрати.

Дослідницькі задачі в області технологій баз даних визначаються рядом факторів, які формують потреби в нових засобах і можливостях, визначають напрямки їхнього розвитку.

У зв'язку з технічними і програмними досягненнями останніх ро­ків, такими як швидке зростання ємності і потужності апаратних засобів, розвиток комунікацій, поява нових видів масової пам'яті, зростання ін­формаційних потреб користувачів, спектр можливостей баз даних по­стійно вдосконалюється.

Прості види інформації, які подаються у вигляді чисел і тексту, не втративши своєї значимості, доповнюються мультимедійними даними, графічними образами, хронологічними рядами та іншими складними ін­формаційними формами.

Бази даних і зв'язані з ними технології відіграють ключову роль у створенні сучасних інформаційних систем. Зростання інформаційноєм-них галузей індустрії і підвищення ефективності всіх видів бізнесу — фактори, які відносять розвиток технологій на основі баз даних на пер­ше місце. У зв'язку з цим потрібні нові підходи до організації баз даних і створення СУБД.

Сучасні великі інформаційні системи базуються на взаємодії ін­формаційних ресурсів, в основі яких знаходяться різні формати і моделі

Розділ 2
ЩЗ ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКОНОМІЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ

подання даних. Наприклад, канали системи WWW (Worid Wide Web) є множиною неформально зв'язаних інформаційних ресурсів мережі Internet. Неформальність і розподілений характер інформації в серед­овищі Internet є разючим контрастом порівняно зі структурованістю і керованістю сучасних банків даних (БнД). WWW — це розподілене се­редовище (всесвітня павутина), яка складається з автономних систем, вузли якого все частіше формуються як реляційні бази даних. Нові ін­формаційні середовища змушують переосмислити чимало чинних кон­цепцій і є передумовами в області розвитку БнД.

Завдяки постійному поліпшенню співвідношення «ціна — продук­тивність» для технологій БнД в цілому і їх окремих найбільш критичних компонентів, кожні декілька років з'являються можливості для розв'я­зування нових класів задач, створення принципово нових застосувань і послуг, які колись були за межами реального. Ці тенденції не слаб­шають ще й тому, що постійно вдосконалюються два найважливіших показники: вартість пересилання одного біта інформації і число біт, які пересилаються за секунду.

Зміна різних системних параметрів у прикладному програмному забезпеченні впливає на продуктивність БнД. Додавання нових тран­закций, нових об'єктів (даних), користувачів проявляється кількісно змі­ною часу доступу до даних. Радикально міняються вимоги, які пред'яв­ляються до систем баз даних, і для того, щоб вписатися в нові стратегії прикладного програмного забезпечення, необхідні нові підходи до їх­ньої розробки. Спостерігається тенденція до ускладнення структур да­них. З'являються нові види і джерела даних.

При переході від персональних до багатокористувацьких СУБД ко­ристувачі зіштовхуються з необхідністю чіткого розуміння механізму транзакций. Під транзакцією розуміється неподільна відносно впливу на базу даних послідовність операцій маніпулювання даними (читання, ви­лучення, вставляння, модифікація).

Коректна підтримка механізму транзакцій є основою забезпечення цілісності баз даних, а також складає базис ізольованості користувачів у багатокористувацьких системах. Ці два аспекти взаємозалежні.

Зацеркляний М. М., Мельников О. Ф.

ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ І ТЕХНОЛОГИ У ФІНАНСОВО-КРЕДИТНИХ УСТАНОВАХ

Підтримка механізму транзакцій — показник рівня розвитку СУБД. Результати всіх операцій, які входять у транзакцію, або відображаються в базі цілком, або результат впливу відсутній зовсім.

Стрімкий розвиток засобів розробки застосувань, зв'язаних із ба­зами даних, а також засобів доступу до баз даних і, відповідно, інтер­фейсів породжує проблему модернізації раніше спроектованих сис­тем або перекладання діючих систем на нові платформи, інструменти і навіть методологію.

Більшість інформаційних систем, які діють в Україні, використо­вують найпростіші СУБД, що функціонують на персональних комп'ю­терах. Такі системи покривають початкові потреби організацій, але не є перспективними.

Базою систем нового покоління є професійні (багатокористувацькі, багатоплатформові) СУБД і архітектура «клієнт — сервер», реалізована на їх основі.

Професійні СУБД забезпечують виконання більш складних опера­цій. Вони дозволяють розроблювачу розширювати сервісні можливості бази даних, які викликаються клієнтом і виконуються сервером більш продуктивно, ніж комп'ютером на робочих місцях користувачів. До професійних СУБД належать Oracle, SyBase, Infonnix, Ingres, Progress. Перераховані системи мають засоби опрацювання інформації, розподі­леної у декількох вузлах мережі. Розподілене опрацювання даних дозво­ляє розмістити базу в різних вузлах таким чином, щоб відслідковувати зміни на всіх вузлах і щоб кожний компонент даних розташовувався на тому вузлі, де він буде опрацьовуватися.

Новітньою технологією управління розподіленими базами даних є тиражування. Професійні СУБД підтримують ті чи інші механізми ти­ражування. Тиражування є асинхронним перенесенням змін об'єктів по­чаткової бази даних у бази даних, які належать різним вузлам розподіле­ної системи. При внесенні змін одночасний доступ до всіх вузлів, які за­чіпаються цими змінами, не потрібний. Дані змінюються на одному вуз­лі, а потім переносяться на інші. Тиражування може виконуватися після завершення певного числа транзакцій, в тому числі і після кожної тран-закції, через рівні проміжки чи до певного моменту часу, контролюватися адміністратором системи чи користувацьким застосуванням.

Розділ 2
даВД ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКОНОМІЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ

Розподілене опрацювання дозволяє в широких межах варіювати об­числювальні ресурси, уникаючи вузьких місць, які стримують продуктив­ність, і домагаючись максимальної ефективності інформаційних систем.

Особливістю сучасних інформаційних систем, наприклад, біржо­вих чи банківських, є вимога оперативного оповіщення користувачів про події, які відбуваються. Наприклад, усі учасники фондової біржі по­винні негайно одержувати інформацію про прийняті угоди, зміни коду­вань і т. д. Іншими словами, передбачається наявність деякої кількості процесів, які повинні виконуватися паралельно і синхронізуватися під час виконання. Це приводить до необхідності обміну інформацією між ними. Професійні СУБД типу Oracle дозволяють організувати ці про­цеси у вигляді окремих застосувань на одній базі даних. Наприклад, при здійсненні угоди процес, який займається їх реєстрацією, збуджує по­дію «зроблена угода». Результати її включаються в загальний потік ін­формації про угоди. Якщо ж цей процес не виконується, то подія «зро­блена угода» не приводить ні до яких додаткових дій. Механізми подій, реалізовані в сучасних професійних СУБД, є готовим технологічним за­собом, який дозволяє розроблювачам інформаційних систем заощаджу­вати значну кількість часу і зусиль.

З розвитком будь-якої господарської діяльності з'являється потреба в нарощуванні інформаційної системи. Виникає питання, як вмонтувати наявне локальне застосування у нову систему. Професійні СУБД в цьому надають досить широкі можливості. Розвинуті системи шлюзів дозволяють будувати інформаційні системи, розподілені у вуз­лах із різними апаратними і програмними платформами. Великий ін­терес представляє також використання локальними застосуваннями так званого ODBC-стандарту (Open DataBase Connectivity, стандарту, за­пропонованого фірмою Microsoft), який дає можливість прозорого до­ступу до даних СУБД різних типів. Таким чином, застосування, роз­роблене з урахуванням стандарту ODBC, має велику гнучкість при ін­теграції в існуючу інформаційну систему.

Потреба в гнучких рішеннях для сучасних інформаційних систем диктується життям. На практиці частіше зустрічається потреба в* об'єд­нанні можливостей окремих підсистем чи програмних модулів. Причому все це потрібно мати в одній базі даних. Через певний час співвідношення

Зацеркляний М. М., Мельников О. Ф.

ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМНІ ТЕХНОЛОГІЇ У ФІНАНСОВО-КРЕДИТНИХ УСТАНОВАХ

потреб може змінитися. Тому для побудови інформаційної системи важ­ливо мати інструмент, який найбільш пристосований для побудови від­критих і гнучких систем. Таким інструментом на сьогодні є професійні СУБД SQL, які забезпечують роботу в моделі «клієнт — сервер», і які ма­ють розвинуті засоби розробки і супроводження баз даних. Використання професійної СУБД дозволяє мати програмне забезпечення, яке відповідає певною мірою конкретним потребам організації.

Захист даних від несанкціонованого доступу в професійних СУБД забезпечується на різних рівнях:

• операційна система підтримує розмежування прав доступу корис­тувачів;

• СУБД надає своє розмежування прав доступу;

• захист даних засобами застосування — ще один рівень, який може бути настільки розвинутим і різноманітним, наскільки ви­стачить фантазії у програміста, який розробляє застосування. СУБД підтримують досить складну структуру таблиць. Вимоги до

несуперечності даних у цих таблицях досить жорсткі. Розглянемо типо­вий приклад, який включає рахунки клієнтів у журнал угод. Інформація про цінні папери, яка знаходяться на рахунках клієнтів, повинна відпо­відати інформації, що міститься в журналі угод. Занесеш в журнал дані з початку функціонування системи дотепер повинні привести до поточно­го стану таблиці рахунків. Перевірка цієї відповідності — операція довга і трудомістка. Крім того, якщо перевірка показала невідповідність, то виникає таке запитання: де відбулася неузгодженість? Яка інформація правильна: про рахунки чи про угоди? Відповісти на ці запитання прак­тично неможливо, якщо розроблювачі інформаційної системи не докла­ли спеціальних зусиль для підтримки цілісності бази даних.

Методи підтримки цілісності даних відомі. Це — ведення журналів зміни таблиць і опрацювання транзакций. Різниця між персональними і професійними СУБД тут в тому, що в першому випадку розроблювач повинний брати їх реалізацію на себе, а в другому — вони вже реалізо­вані всередині СУБД.

Відмітимо також, що професійні СУБД надають засоби поновлення бази даних, якщо порушення цілісності все-таки відбулося, наприклад при збої живлення.

Розділ 2 ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКОНОМІЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ

Сучасні професійні СУБД підтримують засоби, які значно при­скорюють розробку програм. Це мови четвертого покоління, які інте­грують засоби високого рівня для створення інтерфейсу з елементами CASE-технології, засоби для організації складних запитів до бази даних, можливості підключення фрагментів, написаних мовою низького рів­ня, підтримка SQL-інтерфейсу. Все це прискорює розробку застосувань. Реалізація інтерфейсу запитів до бази даних займає мінімальний час і зу­силля. Це дозволяє розроблювачу зосередитись на предметній області.

Професійні СУБД, які підтримують технології «клієнт — сервер», дозволяють найбільш ефективно використовувати наявний парк персо­нальних комп'ютерів за рахунок перетворення їх у робочі місця корис­тувачів системи. Таким чином, виграш одержується в трьох напрямках: по-перше, найбільш ефективно задіюється потужний процесор сервера; по-друге звільняється від непотрібного завантаження мережа; по-третє, відпадає необхідність у високопродуктивних комп'ютерах на робочих місцях користувачів.

Немаловажним фактором є спрощення нарощування обчислюваль­ної потужності інформаційної системи шляхом заміни комп'ютера більш продуктивним при збереженні архітектури самої системи. При цьому всі застосування можуть залишатися тими ж самими. У користувача з'яв­ляється вибір — підвищувати продуктивність системи за рахунок мо­дернізації устаткування і структурування мережі, або за рахунок оптимі-зації збереження даних, або за рахунок збільшення продуктивності ком­п'ютера, або за рахунок сполучення перерахованих вище способів.

Серед недоліків сучасних професійних СУБД виділяються дублю­вання функцій операційної системи і неможливість використання в пов­ному обсязі в конкретній розробці всіх їх численних можливостей.