Назначение и основные компоненты системы баз данных

Существует большое количество программ, которые предназначены для организации информации, помещения ее в таблицы и манипуляции с нею - такие программы и получили название СУБД. Основная особенность СУБД - это наличие средств для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры.

Если говорить более детально, то к функциям СУБД относят следующие:

управление данными непосредственно в БД - функция, обеспечивающая хранение данных, непосредственно входящих в БД, и служебной информации, обеспечивающей работу СУБД:

управление данными в памяти компьютера - функция, связанная в первую очередь с тем. что СУБД работают с БД большого размера. В целях ускорения работы СУБД используется буферизация данных в оперативной памяти компьютера. При этом пользователь СУБД использует только необходимую для его конкретной задачи часть БД, а при необходимости получает новую “порцию” данных:

управление транзакциями - функция СУБД, которая производит ряд операций над БД, как над единым целым. Как правило, такие операции производятся в памяти компьютера. В первую очередь транзакции необходимы для поддержания логической целостности БД в многопользовательских системах. Если транзакция (манипуляция над данными) успешно выполняется, то СУБД вносит соответствующие изменения в БД. В обратном случае ни одно из сделанных изменений никак не влияет на состояние БД;

управление изменениями в БД и Протоколирование - функция. связанная с надежностью хранения данных, то есть возможностью СУБД восстанавливать состояние БД в аварийных ситуациях, например, при случайном выключении питания или сбое носителя информации. Очевидно, что для восстановления БД нужно располагать дополнительной информацией, по которой и осуществляется восстановление. С этой целью ведется протокол изменений БД, в который перед манипуляциями с данными делается соответствующая запись. Для восстановления БД после сбоя СУБД используется протокол и архивная копия БД - полная копия БД к моменту начала заполнения протокола;

поддержка языков БД - для работы с БД используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных. В СУБД обычно поддерживается единый язык, содержащий все необходимые средства - от создания БД до обеспечения пользовательского интерфейса при работе с данными. Наиболее распространенным в настоящее время языком СУБД является язык SQL (Structured Query Language).

В настоящее время в большинстве БД используются реляционные модели данных, однако для начала кратко рассмотрим прочие основные модели данных, а именно:

- модели, основанные на инвертированных списках;

- иерархические модели данных;

- сетевые модели данных.

- БД, организованная с помощью инвертированных списков, построена таким образом, что таблицы и пути доступа к ним видны пользователям, при этом строки таблиц физически упорядочены в некоторой последовательности. В этих БД поддерживаются операторы, устанавливающие адрес записи абсолютным (например, первая запись, последняя запись таблицы) или относительным образом (например, следующая за текущей запись таблицы);

- операторы над адресуемыми записями.

БД, основанная на иерархической модели, состоит из упорядоченного набора деревьев. Каждое дерево состоит из одного “корневого” (предок) и упорядоченного набора из нуля или более связанных с ним поддеревьев (потомки). Целостность связи между ними поддерживается автоматически.

В таких БД поддерживаются следующие операторы манипулирования данными:

- найти дерево БД по заданному признаку;

- перейти от одного дерева к другому;

- перейти к записи внутри дерева или в порядке обхода иерархии (сверху вниз, слева направо);

- вставить новую запись в указанную позицию;

- удалить текущую запись.

В БД с сетевой структурой данных поддеревья могут иметь любое число корневых. Фактически сетевая БД состоит из набора записей и множества связей между этими записями. Примерный перечень операций для сетевых БД может быть следующим:

- найти запись по заданному признаку;

- перейти от предка к потомку по указанной связи;

- перейти от потомка к предку по некоторой связи:

- создать новую запись или удалить существующую;

- модифицировать заданную “запись;

- включить в связь или исключить из связи;

- переставить в другую связь.

Реляционные БД в настоящее время используются наиболее широко, поэтому на этой модели данных мы остановимся подробнее чуть ниже.