Программные средства информатики и информационных технологий. Системы управления базами данных

Введение

Организации производят и собирают данные по мере своей работы. Содержащиеся в базе данных данные, как правило, организованы для моделирования соответствующих аспектов реальности таким образом, чтобы поддерживать процессы, требующие этой информации. Знание того, как этим можно эффективно управлять, жизненно важно для любой организации.
Организации используют системы управления базами данных (или СУБД), чтобы помочь им эффективно управлять своими данными и получать из них соответствующую информацию. СУБД – это технологический инструмент, который напрямую поддерживает управление данными. Это пакет, предназначенный для определения, обработки и управления данными в базе данных.
Некоторые общие функции СУБД:
Определение, создание, запрос, обновление и администрирование баз данных
Определение правил для проверки данных и освобождения пользователей от программ кадрирования для обслуживания данных
Преобразование существующей базы данных или архивирование большой и растущей
Запуск бизнес-приложений, выполняющих задачи управления бизнес-процессами, взаимодействия с конечными пользователями и другими приложениями, для сбора и анализа данных
Некоторые известные СУБД – это Microsoft SQL Server, Microsoft Access, Oracle, SAP и другие.[2]
Глава 1. Состав системы управления базами данных

Системы управления базами данных имеют несколько компонентов, каждый из которых выполняет очень важные задачи в среде системы управления базами данных. Ниже приведен список компонентов базы данных и ее среды.

Программное обеспечение
Это набор программ, используемых для управления всей базой данных. Оно включает в себя само программное обеспечение СУБД, операционную систему, сетевое программное обеспечение, используемое для обмена данными между пользователями, и прикладные программы, используемые для доступа к данным в СУБД.
Аппаратура
Состоит из набора физических электронных устройств, таких как компьютеры, устройства ввода/вывода, устройств хранения и т. д., обеспечивает интерфейс между компьютерами и системами реального мира.
Данные
СУБД существует для сбора, хранения, обработки и доступа к данным, наиболее важным компонентам. База данных содержит как фактические или оперативные данные, так и метаданные.
Порядки
Это инструкции и правила, которые помогают в использовании СУБД, а также в разработке и запуске базы данных с использованием документированных процедур, чтобы направлять пользователей, которые работают и управляют ею.[15]
Язык доступа к базе данных
Он используется для доступа данных в базу данных и из нее, для ввода новых данных, обновления существующих данных или получения необходимых данных из баз данных. Пользователь записывает набор соответствующих команд на языке доступа к базе данных, передает их в СУБД, которая затем обрабатывает данные, генерирует и отображает набор результатов в удобной для пользователя форме.
Обработчик запросов
Он преобразует пользовательские запросы в ряд низкоуровневых инструкций. Он читает онлайн-запрос пользователя и переводит его в эффективную серию операций в форме, способной быть отправленной в диспетчер исполнения базы данных.
Диспетчер исполнения базы данных
Иногда называется системой управления базами данных, это центральный программный компонент СУБД, который взаимодействует с пользовательскими прикладными программами и запросами и обрабатывает доступ к базе данных во время выполнения. Его функция заключается в преобразовании операций в запросах пользователя. Он обеспечивает контроль для поддержания согласованности, целостности и безопасности данных.[7]
Менеджер данных
Также называется кэш-менеджер, который отвечает за обработку данных в базе данных, обеспечивая восстановление системы, что позволяет восстановить данные в случае сбоя.
Процессор базы данных
Основная служба для хранения, обработки и защиты данных обеспечивает контролируемый доступ и быструю обработку транзакций для удовлетворения требований самых требовательных приложений, потребляющих данные

. Он часто используется для создания реляционных баз данных для оперативной обработки транзакций или оперативной аналитической обработки данных.
Словарь данных
Это зарезервированное пространство в базе данных, используемое для хранения информации о самой базе данных. Словарь данных представляет собой набор таблиц и представлений, доступных только для чтения и содержащих различную информацию о данных, используемых на предприятии, чтобы гарантировать, что представление данных в базе данных соответствует одному стандарту, как определено в словаре.[10]
Генератор отчетов
Также упоминается как генератор отчетов – это программа, которая извлекает информацию из одного или нескольких файлов и представляет информацию в заданном формате. Большинство авторов отчетов позволяют пользователю выбирать записи, удовлетворяющие определенным условиям, и отображать выбранные поля в строках и столбцах, а также форматировать данные в различные диаграммы.

Глава 2. Структура системы управления базами данных

Система управления базами данных (СУБД) - системное программное обеспечение для создания и управления базами данных. СУБД предоставляет пользователям и программистам систематический способ создания, извлечения, обновления и управления данными.
СУБД позволяет конечным пользователям создавать, читать, обновлять и удалять данные в базе данных. СУБД по существу служит интерфейсом между базой данных и конечными пользователями или прикладными программами, обеспечивая согласованную организацию и легкий доступ к данным.
СУБД управляет тремя важными вещами: данными, компонентом database engine, который обеспечивает доступ к данным, их блокировку и изменение, и схемой базы данных, которая определяет логическую структуру базы данных. Эти три основополагающих элемента помогают обеспечить параллелизм, безопасность, целостность данных и единообразие процедур администрирования.[3]
Типичные задачи администрирования баз данных, поддерживаемые СУБД, включают управление изменениями, мониторинг/настройку производительности, резервное копирование и восстановление. Многие системы управления базами данных также отвечают за автоматический откат, перезапуск и восстановление, а также за ведение журнала и аудит действий.
СУБД, возможно, наиболее полезна для обеспечения централизованного просмотра данных, к которым могут получить доступ несколько пользователей из нескольких мест контролируемым образом.[6]
СУБД может ограничить то, какие данные видит конечный пользователь, а также то, как этот конечный пользователь может просматривать данные, предоставляя множество представлений одной схемы базы данных. Конечные пользователи и программы свободны от необходимости разбираться, где физически расположены данные или на каком типе носителя, так как СУБД обрабатывает все запросы.
СУБД может обеспечить как логическую, так и физическую независимость данных. Это означает, что она может защитить пользователей и приложения от необходимости знать, где хранятся данные, или необходимости беспокоиться об изменениях в физической структуре данных (хранилище и аппаратное обеспечение).[3] Пока программы используют интерфейс прикладного программирования (API) для базы данных, предоставляемой СУБД, разработчикам не придется изменять программы только потому, что в базу данных были внесены изменения. (см. рис. 1)
С реляционными СУБД, этот API фактически является SQL, стандартный язык программирования для определения, защиты и доступа к данным в СУБД.

Рис. 1 Алгоритм работы СУБД


На очень высоком уровне СУБД рассматривается, как показано на диаграмме ниже.

Рис. 2 Диаграмма СУБД

Рассмотрим компоненты этой диаграммы подробнее:
Applications: Приложения: - Это можно рассматривать как удобную веб-страницу, где пользователь вводит запросы. Здесь он просто вводит детали, которые ему нужны, и нажимает кнопки, чтобы получить данные.
End User: Конечный пользователь: - Они настоящие пользователи базы данных. Они могут быть разработчиками, дизайнерами, администраторами или фактическими пользователями базы данных.[11]
DDL: - Язык определения данных (DDL) - это запрос, запускаемый для создания базы данных, схемы, таблиц, отображений и т