Классификация бд по характеру хранимой информации. Классификация баз данных Классификация бд по способу организации данных

Большой объем данных, которая в ней хранится, может обрабатываться, дополняться, удаляться, причем в удобной для пользователя форме. Также нужно четко понимать, что в БД хранится не всякая информация, а информация, которую можно организовать по тем или иным свойствам. Например, большое количество различных фотографий или документов это не данные, а информация. Но мы можем организовать фотографии, например по сути: фото людей, фото животных, фото городов и т.д. или организовать их по размеру: большие, средние, маленькие. Организованная, таким образом информация превращается в данные и пригодна для автоматической обработки с использованием баз данных. Переходим к классификации баз данных.

Классификация баз данных пи типу хранимых данных

Базы данных, объединяющие документы, сгруппированные (организованные) по разным свойствам, классифицируются, как документальные БД .

Под документом понимается текстовой документ или ссылка на него. Документальные БД разделили по типу документов на полнотекстовые, реферативные (рефераты) и библиографические. Это деление не так важно, как важен способ хранения информации. Здесь следующее разделение: базы данных хранящие исходный документ или хранящие ссылки, по которым можно обратиться к исходному документу.

Фактографические БД объединяют данные по факту совершения события (дата выпуска товара, год рождения сотрудника).

Лексикографические БД объединяют словари, классификаторы, и т.л. документы.

Характерным примером, документальных баз данных могут послужить базы объединяющие документы по нормативным «формам». Вы встречались с такими документами, например в паспортом столе или отделе кадров, заполняя «бумажку» по форме № такой то.

Классификация баз данных по обращению к ним

Базы данных индивидуального пользования классифицируют, как персональные или локальные базы данных .

Интегрированные иначе централизованные базы данный предоставляют коллективный доступ к данным. Такой доступ может быть как многопользовательский (сразу все), так и параллельный (независимый).

Распределительные базы данных аналогичны интегрированным, но могут быть физически разнесены на разные машины, и при этом логически считаться единым целым.

Перечисленные выше классификации не особо интересны пользователям. Для пользователя интересна классификация по способу организации данных и по типу используемой модели.

Классификация БД по способу организации данных

Не буду останавливаться на неструктурированных и частично структурированных базах данных . Они имеют узкое применение. Более важно понятие структурированной базы данных , в которых данные хранятся по предварительно спроектированной модели.

Модели БД

Моделями структурированной БД могут быть:

  • БД иерархической модели;
  • Сетевой модели;
  • И самой используемой моделью БД – реляционной базой данных.

Реляционная база данных

Реляционная база данных самая используемая и самая математическая модель БД. Эта модель используется везде, где есть формализованная информация. Основа этой модели таблица, а взаимоотношения данных происходят по «доменам», «атрибутам», «кортежам» или более понятно и знакомо, по «типам данных», «столбцам» и «строкам».

В завершении замечу, что классификации БД перечисленных в статье, с уверенностью применяются для классификации СУБД.

Другие статьи раздела: База данных

Информация основа современного общества. Объем ее огромен и растет с каждым годом. Огромный объем информации уже давно поставил задачу ее хранения и обработки. Решает эту задачу понятие база данных. Похожие статьи:Беспроводная связь на больших расстоянияхПонятие и назначение SQL запросаМаршрутизация в компьютерных сетяхPhpMyAdmin на локальном сервереФункции СУБД обеспечивающие управление базой данныхSQL запрос INSERT INTO - наполнить […]

База данных – это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется система управления базами данных (СУБД). СУБД используются для упорядоченного хранения и обработки больших объемов информации.

СУБД организует хранение информации таким образом, чтобы ее было удобно:

просматривать,

пополнять,

изменять,

искать нужные сведения,

делать любые выборки,

осуществлять сортировку в любом порядке.

Классификация баз данных:

По характеру хранимой информации:

Фактографические (картотеки),

Документальные (архивы)

По способу хранения данных:

Централизованные (хранятся на одном компьютере),

Распределенные (используются в локальных и глобальных компьютерных сетях).

По структуре организации данных:

Табличные (реляционные),

Иерархические,

Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.

В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.

Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу.

Столбцы таблицы называются полями: каждое поле характеризуется своим именем и топом данных. Поле БД – это столбец таблицы, содержащий значения определенного свойства.

В реляционной БД используются четыре основных типов полей:

Числовой,

Символьный (слова, тексты, коды и т.д.),

Дата (календарные даты в форме «день/месяц/год»),

Логический (принимает два значения: «да» - «нет» или «истина» - «ложь»).



Строки таблицы являются записями об объекте. Запись БД – это строка таблицы, содержащая набор значения определенного свойства, размещенный в полях базы данных.

Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определенным критериям и т. п.

Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.

Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.

Популярные СУБД - FoxPro, Access for Windows, Paradox. Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

хранение большого объема информации;

быстрый поиск требуемой информации;

добавление, удаление и изменение хранимой информации;

вывод ее в удобном для человека виде.


Базовые топологии локальных компьютерных сетей.

Термин топология сетей характеризуется физическое расположение компьютерных узлов коммутации и каналов связи в сети.

Все сети строятся на основе трех базовых топологии «звезда», «кольцо», «шина».

1) Топология звезда характерна тем, что в ней все узлы соединены с одним центральным узлом. Достоинства: экономичность и удобство с точки зрения организации управления взаимодействием компьютеров (абонентов). Звездообразную сеть легко расширить поскольку для добавления нового компьютера нужен только один новый канал связи. Существенным недостатком звездообразной топологии является низкая надежность при отказе центрального узла выходит из строя вся сеть.

2) В топологии кольцо компьютеры подключаются к повторителям (среде передачи данных) различают два основных типа кольцевых сетей маркерное и тактированное кольца.

В маркерных кольцевых сетях по кольцу передается специальный управляющий маркер (метки), разрешающий передачу сообщений из компьютера, который им «владеет». В тактированном кольце по сети непрерывно вращается замкнутая последовательность тактов специально закодированных интервалов фиксированной длины. Достоинствами кольцевых сетей являются равенство компьютеров по доступу к сети и высокая расширяемость. К недостаткам можно отнести выход из строя всей сети при выходе из строя одного повторителя и остановка работы сети при изменении ее конфигурации.

3) В топологии шина широко применяемой и локальных сетях все компьютеры подключены к одному каналу связи с помощью трансиверов (приемопередатчиков).


Топология глобальной вычислительной сети

Расширение локальных сетей как базовых, так и комбинированных топологий из-за удлинения линий связи приводит к необходимости их расчленения и создания распределенных сетей, в которых компонентами служат не отдельные компьютеры, а отдельные локальные сети, иногда называемые сегментами. Узлами коммутации таких сетей являются активные концентраторы (К) и мосты (Мет) - устройства, коммутирующие линии связи (в том числе разного типа) и одновременно усиливающие проходящие через них сигналы. Мосты, кроме того, еще и управляют потоками данных между сегментами сети.

При соединении компьютеров или сетей (локальных или распределенных), удаленных на большие расстояния, используются каналы связи и устройства коммутации, называемые маршрутизаторами (М) и шлюзами (Ш). Маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом и соединяются между собой каналами связи, образуя распределенный магистральный канал связи. Для согласования параметров данных (форматов, уровней сигналов, протоколов и т.п.), передаваемых по магистральному каналу связи, между маршрутизаторами и терминальными абонентами включаются устройства сопряжения (УС). Терминальными абонентами называют отдельные компьютеры, локальные или распределенные сети, подключенные через маршрутизаторы к магистральному каналу. При подключении к магистральному каналу вычислительных сетей (например, мейнфреймов), которые невозможно согласовать с помощью стандартных устройств сопряжения, используются стандартные средства, называемые шлюзами. Таким образом возникает глобальная вычислительная сеть,_

Глобальные сети могут, в свою очередь, объединяться между собой через маршрутизаторы магистральных каналов, что в конечном итоге приводит к созданию мировой (действительно глобальной) информационно-вычислительной сети.

1. Понятие базы данных База данных (БД) – это совокупность массивов и файлов данных, организованная по определённым правилам, предусматривающим стандартные принципы описания, хранения и обработки данных независимо от их вида. База данных (БД) – совокупность организованной информации, относящейся к определённой предметной области, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения.

По типу используемой модели данных выделяют три классических класса БД :

    иерархические,

    сетевые,

    реляционные. Развитие технологий обработки данных привело к появлению постреляционных, объектно-ориентированных, многомерных БД, которые в той или иной степени соответствуют трем упомянутым классическим моделям.

По топологии хранения данных различают локальные и распределенные БД. По типологии доступа и характеру использования хранимой информации БД могут быть разделены на специализированные и интегрированные.

Типология баз данных с точки зрения информационных процессов

С другой стороны, БД могут соотноситься с различными уровнями информационных процессов:

    уровень информационных технологий (ИТ),

    уровень системы (ИС),

    уровень информационных ресурсов (ИР).

На уровне информационных технологий БД определяется как взаимосвязанная совокупность файлов ОС, содержащих данные о предметной области решаемой задачи. При этом основное внимание уделяется физической структуре БД.

На уровне информационных систем БД рассматривается как компонента, представляющая собой информационную модель предметной области. Здесь наиболее важной является проблема логической структуры БД.

При рассмотрении на уровне информационных ресурсов БД трактуется как элемент мировых ИР. Основной характеристикой здесь является содержание БД , хотя и структуры данных также немаловажны.

Классификация по модели данных

    Иерархическая

    Сетевая

    Реляционная

    Объектная и объектно-ориентированная

    Объектно-реляционная

    Функциональная .

Классификация по среде постоянного хранения

    Во вторичной памяти, или традиционная (англ. conventional database ): средой постоянного хранения является периферийная энергонезависимая память (вторичная память) - как правило жёсткий диск . В оперативную память СУБД помещает лишь кеш и данные для текущей обработки.

    В оперативной памяти (англ. in-memory database, memory-resident database, main memory database ): все данные на стадии исполнения находятся в оперативной памяти .

    В третичной памяти (англ. tertiary database ): средой постоянного хранения является отсоединяемое от сервера устройство массового хранения (третичная память), как правило на основе магнитных лент или оптических дисков . Во вторичной памяти сервера хранится лишь каталог данных третичной памяти, файловый кеш и данные для текущей обработки; загрузка же самих данных требует специальной процедуры.

Классификация по содержимому

    Географическая

    Историческая

  • Мультимедийная.

Классификация по степени распределённости

    Централизованная, или сосредоточенная (англ. centralized database ): БД, полностью поддерживаемая на одном компьютере.

    Распределённая (англ. distributed database ): БД, составные части которой размещаются в различных узлах компьютерной сети в соответствии с каким-либо критерием.

    • Неоднородная (англ. heterogeneous distributed database ): фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами более одной СУБД

      Однородная (англ. homogeneous distributed database ): фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами одной и той же СУБД.

      Фрагментированная, или секционированная (англ. partitioned database ): методом распределения данных является фрагментирование (партиционирование, секционирование ), вертикальное или горизонтальное.

      Тиражированная (англ. replicated database ): методом распределения данных является тиражирование (репликация ).

Другие виды БД

    Пространственная (англ. spatial database ): БД, в которой поддерживаются пространственные свойства сущностей предметной области. Такие БД широко используются в геоинформационных системах .

    Временная , или темпоральная (англ. temporal database ): БД, в которой поддерживается какой-либо аспект времени , не считая времени, определяемого пользователем.

    Пространственно-временная (англ. spatial-temporal database ) БД: БД, в которой одновременно поддерживается одно или более измерений в аспектах как пространства, так и времени.

    Циклическая (англ. round-robin database ): БД, объём хранимых данных которой не меняется со временем, поскольку в процессе сохранения данных одни и те же записи используются циклически.

СУБД имеет программные, технические и организационные составляющие.

Программные средства включают систему управления, обеспечивающую ввод-вывод, обработку и хранение информации, создание, модификацию и тестирование базы данных. Внутренними языками программирования СУБД являются языки четвертого поколения (C, C++, Pascal, Object Pascal). С помощью языков БД создаются приложения, базы данных и интерфейс пользователя, включающий экранные формы, меню, отчеты.

2. Систе́ма управле́ния ба́зами да́нных (СУБД) - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

Классификации субд По модели данных

    Иерархические

  • Реляционные

    Объектно-ориентированные

    Объектно-реляционные

По степени распределённости

    Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)

    Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

По способу доступа к бд

    Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.

На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей.

    Клиент-серверные

Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.

    Встраиваемые

Встраиваемая СУБД - СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы.

Выбор системы управления баз данных (СУБД) представляет собой сложную многопараметрическую задачу и является одним из важных этапов при разработке приложений баз данных. Выбранный программный продукт должен удовлетворять как текущим, так и будущим потребностям предприятия, при этом следует учитывать финансовые затраты на приобретение необходимого оборудования, самой системы, разработку необходимого программного обеспечения на ее основе, а также обучение персонала. Кроме того, необходимо убедиться, что новая СУБД способна принести предприятию реальные выгоды.

Наиболее простой подход при выборе СУБД основан на оценке того, в какой мере существующие системы удовлетворяют основным требованиям создаваемого проекта информационной системы. Более сложным и дорогостоящим вариантом является создание испытательного проекта на основе нескольких СУБД и последующий выбор наиболее подходящего из кандидатов. Но и в этом случае необходимо ограничивать круг возможных систем, опираясь на некие критерии отбора. Вообще говоря, перечень требований к СУБД, используемых при анализе той или иной информационной системы, может изменяться в зависимости от поставленных целей. Тем не менее можно выделить несколько групп критериев:

    Моделирование данных

    Особенности архитектуры и функциональные возможности

    Контроль работы системы

    Особенности разработки приложений

    Производительность

    Надежность

    Требования к рабочей среде

    Смешанные критерии

3. Архитектура базы данных

Информация об определенной предметной области представлена в базе данных моделями нескольких уровней. По числу уровней в архитектуре различают одноуровневые, двухуровневые, трехуровневые системы. На различных уровнях архитектуры СУБД поддерживается разный уровень абстракции данных. В настоящее время наиболее распространенной является предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) трехуровневая система организации БД. При проектировании баз данных выделяют три уровня: концептуальный, внутренний и внешний.

1. Уровень внешних моделей - самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое «видение» данных. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Например, система распределения работ использует сведения о квалификации сотрудника, но ее не интересуют сведения об окладе, домашнем адресе и телефоне сотрудника, и наоборот, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.

2. Концептуальный уровень - центральное управляющее звено. Здесь база данных представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной базой данных. Фактически, концептуальный уровень отражает обобщенную логическую модель предметной области, для которой создавалась база данных. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов предметной области. Концептуальная модель является моделью логического уровня и не зависит от особенностей используемой СУБД. Выделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления базой данных.

3. Физический уровень - собственно данные, расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных на внешних носителях информации. Физическое представление БД относится к внутреннему уровню. Он описывает способы организации данных на внешних носителях информации (в виде файловых или страничных структур) и предназначен для достижения оптимальной производительности и эффективности использования ресурсов вычислительной системы. Описание физической структуры БД называется схемой хранения, а соответствующий этап проектирования БД – физическим проектированием.

Проектирование базы данных состоит из двух основных фаз: логического и физического моделирования. Во время фазы логического моделирования разработчик собирает требования к разрабатываемой БД, составляет описание предметной области и разрабатывает модель, не зависящую от конкретной СУБД. Во время фазы физического моделирования разработчик создает модель, оптимизированную для СУБД и конкретных приложений пользователей. В настоящее время внутренний уровень практически полностью обеспечивается СУБД. Основной акцент при проектировании БД переносится на создание модели концептуального уровня. Такая архитектура позволяет обеспечивать логическую (между уровнями 1 и 2) и физическую (между уровнями 2 и 3) независимость при работе с данными.

Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных, и реорганизации механизма доступа к физическим данным.

Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с базой данных.

Клиент-серверная информационная система состоит в простейшем случае из 2 основных компонентов:

1. Сервера баз данных, управляющего хранением данных, доступом и защитой, резервным копированием, отслеживающего целостность данных в соответствии с бизнес-правилами и, самое главное, выполняющего запросы клиента;

2. Клиента, предоставляющего другим клиентам интерфейс пользователя, выполняющий логику приложения, проверяющей допустимость данных, посылающий запросы к серверу и получающий ответы на него;

Кроме этого не следует забывать о сети и коммуникационном программном обеспечении, осуществляющего взаимодействия между клиентом и сервером посредствам сетевых протоколов.

Клиент - это приложение пользователя. Его также называют приложением - клиентом.

Клиент и сервер взаимодействуют следующим образом:

1. Клиент формирует и посылает запросы (SQL-запросы) на чтение или изменения данных на сервер, на котором размещена БД. Эти запросы написаны на языке SQL.

2. Удалённый сервер сети направляет запрос программе SQL Server (серверу баз данных).

Достоинства архитектуры «клиент-сервер».

 Для работы с данными используется реляционный способ доступа. Это снижает нагрузки на сеть, поскольку теперь в сети циркулирует только нужная информация.

 Например, при необходимости выбора пяти записей из таблицы, содержащий миллион, клиентское приложение посылает серверу запрос, который сервером компилируется, оптимизируется и выполняется, после чего результат запроса (те самые 5 записей, а вовсе не вся таблица) передаётся обратно на рабочую станцию. При этом не редко в первом приближении можно не задумываться, а если вообще индекс, способный облегчить поиск нужной записи, если он есть, он будет использован сервером, если нет- запрос всё равно будет выполнен, хотя, скорее всего, в большее количество времени.

 Приложение не управляет напрямую базой, управлением занимается только сервер. Это приводит к повышение степени защиты информации.

 Уменьшение сложности клиентских приложений за счёт отсутствия в нём кода, связанного с контролем БД и разграничения доступа к ней.

Жизненный цикл базы данных.

Процесс проектирования, реализации и поддержания системы базы данных называется жизненным циклом базы данных (ЖЦБД). Процедура создания системы называется жизненным циклом системы (ЖЦС).

ЖЦБД состоит из следующих этапов:

1. Предварительное планирование – планирование БД, выполняемое в процессе разработки стратегического плана БД. В процессе планирования собирается следующая информация:

 какие прикладные программы используются, и какие функции они выполняют;

 какие файлы связаны с каждым из этих приложений;

 какие новые приложения и файлы находятся в процессе работы.

Данная информация помогает определить, как используется информация приложений, определить будущие требования к системе БД.

Информация этого этапа документируется в виде обобщенной модели данных.

2. Проверка осуществимости. Здесь определяется технологическая, операционная и экономическая осуществимость плана создания БД, т. е.:

 технологическая осуществимость – есть ли технология для реализации запланированной БД?

 операционная осуществимость – есть ли средства и эксперты, необходимые для успешного осуществления плана создания БД?

 экономическая целесообразность – можно ли определить выводы? Окупится ли запланированная система? Можно ли оценить издержки и выгоду?

3. Определение требований включает выбор целей БД, выяснение информационных требований к системе и требований к оборудованию и программному обеспечению. Таким образом, на данном этапе сбора данных и определения требований создаётся общая информационная модель, выражающаяся в следующих задачах:

 Определяются цели системы путём анализа информационных потребностей. Здесь также обязательно указывается, какую именно БД следует создавать (распределённую, целостную) и какие коммуникационные средства необходимы. Выходной документ – комментарий, описывающий цели системы.

 Определение пользовательских требований: документация в виде обобщённой информации (комментарии, отчёты, опросы, анкеты и т. д.); фиксация функций системы и определение прикладных систем, которые будут выполнять эти требования. Данные представляются в виде соответствующих документов.

 Определение общих требований к оборудованию и программному обеспечению, связанных с поддержанием желаемого уровня быстродействия. (Выяснение количества пользователей системы, числа входных сообщений в день, количество распечаток). Данная информация используется для выбора типов компьютеров и СУБД, объёма дисков, количества принтеров. Данные этого этапа излагаются в отчёте, содержащем примерные конфигурации оборудования и программного обеспечения.

 Разработка плана поэтапного создания системы, включающий выбор исходных приложений.

4. Концептуальное проектирование – создание концептуальной схемы БД. Спецификации разрабатываются в той степени, которая необходима для перехода к реализации.

Основным выходным документом является единая инфологическая модель (или схема БД на концептуальном уровне). При разработке данной модели используются информация и функции, которые должна выполнить система, определённые на этапе сбора и определения требований к системе. На данном этапе желательно также определить: 1) правила для данных; 2) правила для процессов; 3) правила для интерфейса.

5. Реализация – процесс превращения концептуальной модели в функциональную БД. Он включает в себя следующие этапы.

1) Выбор и приобретение необходимой СУБД.

2) Преобразование концептуальной (инфологической) модели БД в логическую и физическую модель данных:

 на основе инфологической модели данных строится схема данных для конкретной СУБД, при необходимости реализуется денормализация БД с целью ускорения обработки запросов во всех критичных по времени приложениях;

 определяются, какие прикладные процессы необходимо реализовать в схеме данных как хранимые процедуры;

 реализовать ограничения, предназначенные для обеспечения целостности данных и реализации правил для данных;

 спроектировать и сгенерировать триггеры для реализации всех централизованно определённых правил для данных и правил целостности данных, которые не могут быть заданы как ограничения;

 разработать стратегию индексирования и кластеризации; выполнить оценку размеров всех таблиц, кластеров и индексов;

 определить уровни доступа пользователей, разработать и внедрить правила обеспечения безопасности и аудита. Создать роли и синонимы для обеспечения многопользовательского доступа с согласованными уровнями полномочий доступа.

 разработать сетевую топологию БД и механизм бесшовного доступа к удалённым данным (реплицированная или распределённая БД).

3) Построение словаря данных, который определяет хранение определений структуры данных БД. Словарь данных также содержит информацию о полномочиях доступа, правилах защиты данных и контроля данных.

4) Заполнение базы данных.

5) Создание прикладных программ, контроль управления.

6) Обучение пользователей.

6. Оценка и усовершенствование схемы БД. Включает опрос пользователей с целью выяснения функциональных неучтенных потребностей. При необходимости вносятся изменения, добавление новых программ и элементов данных по мере изменения и расширения потребностей.

Таким образом, ЖЦБД включает в себя:

 Изучение предметной области и представление соответствующей документации (1-3).

 Построение инфологической модели (4).

 Реализация (5).

 Оценка работы и поддержка БД (6).

Этапы проектирования баз данных

При разработке БД можно выделить следующие этапы работы.

I этап. Постановка задачи.

На этом этапе формируется задание по созданию БД. В нем подробно описывается состав базы, назначение и цели ее создания, а также перечисляется, какие виды работ предполагается осуществлять в этой базе данных (отбор, дополнение, изменение данных, печать или вывод отчета и т. д).

II этап. Анализ объекта.

На этом этапе рассматривается, из каких объектов может состоять БД, каковы свойства этих объектов. После разбиения БД на отдельные объекты необходимо рассмотреть свойства каждого из этих объектов, или, другими словами, установить, какими параметрами описывается каждый объект. Все эти сведения можно располагать в виде отдельных записей и таблиц. Далее необходимо рассмотреть тип данных каждой отдельной единицы записи. Сведения о типах данных также следует занести в составляемую таблицу.

III этап. Синтез модели.

На этом этапе по проведенному выше анализу необходимо выбрать определенную модель БД. Далее рассматриваются достоинства и недостатки каждой модели и сопоставляются с требованиями и задачами создаваемой БД. После такого анализа выбирают ту модель, которая сможет максимально обеспечить реализацию поставленной задачи. После выбора модели необходимо нарисовать ее схему с указанием связей между таблицами или узлами.

IV этап. Выбор способов представления информации и программного инструментария.

После создания модели необходимо, в зависимости от выбранного программного продукта, определить форму представления информации.

В большинстве СУБД данные можно хранить в двух видах:

    с использованием форм;

    без использования форм.

Форма – это созданный пользователем графический интерфейс для ввода данных в базу.

V этап. Синтез компьютерной модели объекта.

В процессе создания компьютерной модели можно выделить некоторые стадии, типичные для любой СУБД.

Стадия 1. Запуск СУБД, создание нового файла базы данных или открытие созданной ранее базы.

Стадия 2. Создание исходной таблицы или таблиц.

Создавая исходную таблицу, необходимо указать имя и тип каждого поля. Имена полей не должны повторяться внутри одной таблицы. В процессе работы с БД можно дополнять таблицу новыми полями. Созданную таблицу необходимо сохранить, дав ей имя, уникальное в пределах создаваемой базы.

1. Информация в таблице не должна дублироваться. Не должно быть повторений и между таблицами. Когда определенная информация хранится только в одной таблице, то и изменять ее придется только в одном месте. Это делает работу более эффективной, а также исключает возможность несовпадения информации в разных таблицах. Например, в одной таблице должны содержаться адреса и телефоны клиентов.

2. Каждая таблица должна содержать информацию только на одну тему. Сведения на каждую тему обрабатываются намного легче, если они содержатся в независимых друг от друга таблицах. Например, адреса и заказы клиентов лучше хранить в разных таблицах, с тем, чтобы при удалении заказа информация о клиенте осталась в базе данных.

3. Каждая таблица должна содержать необходимые поля. Каждое поле в таблице должно содержать отдельные сведения по теме таблицы. Например, в таблице с данными о клиенте могут содержаться поля с названием компании, адресом, городом, страной и номером телефона. При разработке полей для каждой таблицы необходимо помнить, что каждое поле должно быть связано с темой таблицы. Не рекомендуется включать в таблицу данные, которые являются результатом выражения. В таблице должна присутствовать вся необходимая информация. Информацию следует разбивать на наименьшие логические единицы (Например, поля "Имя" и "Фамилия", а не общее поле "Имя").

4. База данных должна иметь первичный ключ. Это необходимо для того, чтобы СУБД могла связать данные из разных таблиц, например, данные о клиенте и его заказы.

Стадия 3. Создание экранных форм.

Первоначально необходимо указать таблицу, на базе которой будет создаваться форма. Ее можно создавать при помощи мастера форм, указав, какой вид она должна иметь, или самостоятельно. При создании формы можно указывать не все поля, которые содержит таблица, а только некоторые из них. Имя формы может совпадать с именем таблицы, на базе которой она создана. На основе одной таблицы можно создать несколько форм, которые могут отличаться видом или количеством используемых из данной таблицы полей. После создания форму необходимо сохранить. Созданную форму можно редактировать, изменяя местоположение, размеры и формат полей.

Стадия 4. Заполнение БД.

Процесс заполнения БД может проводиться в двух видах: в виде таблицы и в виде формы. Числовые и текстовые поля можно заполнять в виде таблицы, а поля типа МЕМО и OLE – в виде формы.

VI этап. Работа с созданной базой данных.

Работа с БД включает в себя следующие действия:

    поиск необходимых сведений;

    сортировка данных;

    отбор данных;

    вывод на печать;

    изменение и дополнение данных.

Понимание и правильный подход к ЖЦБД очень важен и требует детального рассмотрения, так как в его основе лежит подход, ориентированный на данные. Элементы данных более стабильны, чем выполняемые функции системы. Создание правильной структуры данных требует сложного анализа классов единиц данных и отношений между ними. Если построить логичную схему базы данных, то в дальнейшем можно создать любое количество функциональных систем, использующих эту схему. Функционально-ориентированный подход можно применять лишь для создания временных систем, которые рассчитаны на недолгое время функционирования.

Концептуальное (инфологическое) проектирование

Концептуальное (инфологическое) проектирование - построение семантической модели предметной области, то есть информационной модели наиболее высокого уровня абстракции. Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБДимодель данных. Термины «семантическая модель», «концептуальная модель» и «инфологическая модель» являются синонимами. Кроме того, в этом контексте равноправно могут использоваться слова «модель базы данных» и «модель предметной области» (например, «концептуальная модель базы данных» и «концептуальная модель предметной области»), поскольку такая модель является как образом реальности, так и образом проектируемой базы данных для этой реальности.

Конкретный вид и содержание концептуальной модели базы данных определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические нотации, подобные ER-диаграммам.

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:

    описание информационных объектов, или понятий предметной области и связей между ними.

    описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

Логическое (даталогическое) проектирование

Логическое (даталогическое) проектирование - создание схемы базы данныхна основе конкретноймодели данных, например,реляционной модели данных. Для реляционной модели данных даталогическая модель - набор схемотношений, обычно с указаниемпервичных ключей, а также «связей» между отношениями, представляющих собойвнешние ключи.

Преобразование концептуальной модели в логическую модель, как правило, осуществляется по формальным правилам. Этот этап может быть в значительной степени автоматизирован.

На этапе логического проектирования учитывается специфика конкретной модели данных, но может не учитываться специфика конкретной СУБД.

Классификация по модели данных:

  • 1. Иерархическая - это модель данных, где используется представление базы данных в виде древовидной(иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней. Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно к структуре данных дерево устоялось название братья);
  • 2. Объектная и объектно-ориентированная - являются системой управления базами данных, в которых информация представлена в виде объектов, используется в объектно-ориентированном программировании. Объектные базы данных отличаются от реляционных баз данных, являющихся таблично-ориентированными. Объектно-реляционные базы данных являются гибридом обоих подходов. Объектные базы данных были рассмотрены в начале 1980-х годов;
  • 3. Объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД) -- реляционная СУБД (РСУБД), поддерживающая некоторые технологии, реализующие объектно-ориентированный подход: объекты, классы и наследование реализованы в структуре баз данных и языке запросов.

Объектно-реляционными СУБД являются, например, широко известные Oracle Database, Informix, DB2, PostgreSQL;

  • 4. Реляционная модель данных (РМД) -- логическая модель данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теории множеств и логика первого порядка. На реляционной модели данных строятся реляционные базы данных;
  • 5. Сетевая модель данных -- логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных;
  • 6. Функциональная модель данных использует такой подход для определения объекта. Вместо того чтобы представлять объект записью с определенным содержанием или же кортежем в В-дереве, функциональная модель сообщает, какие функции (или операции) определены на этом объекте. Представление объекта - это дело реализации, и оно определяется на более низком уровне абстракции.

Классификация по среде постоянного хранения:

  • 1. Во вторичной памяти, или традиционная (англ. conventional database) - средой постоянного хранения является периферийная энергонезависимая память (вторичная память), как правило, жёсткий диск.
  • 2. В оперативную память СУБД помещает лишь кеш и данные для текущей обработки;
  • 3. В оперативной памяти (англ. in-memory database, memory-resident database, main memory database) - все данные на стадии исполнения находятся в оперативной памяти;
  • 4. В третичной памяти (англ. tertiary database) - средой постоянного хранения является отсоединяемое от сервера устройство массового хранения (третичная память), как правило, на основе магнитных лент или оптических дисков. Во вторичной памяти сервера хранится лишь каталог данных третичной памяти, файловый кеш и данные для текущей обработки; загрузка же самих данных требует специальной процедуры.

Классификация по содержимому:

  • 1. Географическая;
  • 2. Историческая;
  • 3. Научная;
  • 4. Мультимедийная;
  • 5. Клиентская.

Классификация по степени распределённости:

  • 1. Централизованная, или сосредоточенная (англ. centralized database): БД, полностью поддерживаемая на одном компьютере.
  • 2. Распределённая (англ. distributed database): БД, составные части которой размещаются в различных узлах компьютерной сети в соответствии с каким-либо критерием.
  • 3. Неоднородная (англ. heterogeneous distributed database): фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами более одной СУБД
  • 4. Однородная (англ. homogeneous distributed database): фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами одной и той же СУБД.
  • 5. Фрагментированная, или секционированная (англ. partitioned database): методом распределения данных является фрагментирование (партиционирование, секционирование), вертикальное или горизонтальное.
  • 6. Тиражированная (англ. replicated database): методом распределения данных является тиражирование (репликация).

Классификация по технологии обработки данных базы данных

  • 1. Централизованная база данных - хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК;
  • 2. Распределенная база данных - состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).

Классификация по способу доступа к данным базы данных:

  • 1. Базы данных с локальным доступом;
  • 2. базы данных с удаленным (сетевым) доступом - системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:
    • * файл-сервер;
    • * клиент-сервер.

Файл-сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер, файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.

Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SOL.

Классификация по предметным областям использования:

1. Документальные и документографические БД - содержат описания документов. В зависимости от содержания описания различают документографические БД типов БО (только библиографическое описание документа), БК (библиографическое описание и ключевые слова) и БКР (библиографическое описание, ключевые слова, реферат или аннотация). Появились также полнотекстовые БД, содержащие полные тексты документов, которые являются собственно документальными.

Документографические системы, как правило, строятся по двуконтурной схеме: первый контур содержит документографическую БД и используется для автоматизированного поиска документов, второй контур в случае необходимости обеспечивает выдачу полного текста документа в виде копии первоисточника на бумаге, микрофильме или выводит текст на экран с оптического диска (в некоторых случаях с жесткого магнитного диска большой емкости).

В составе данного класса выделены следующие виды БД:

  • - по публикуемым научно-техническим документам;
  • - по публикуемым документам в области общественных наук;
  • - по патентным документам;
  • - по отчетам по НИР, ОКР, программным средствам;
  • - по материалам межотраслевого обмена (научно-техническим достижениям, ППТО, ИЛ, каталожная, выставочная информация и т.п.);
  • - по стандартам и другой нормативно-технической документации;
  • - библиографические БД, создаваемые в библиотеках, книгоиздательских и книготорговых организациях;
  • - реферативные и полнотекстовые БД по общественно-политической информации, создаваемые средствами массовой информации;
  • - БД законодательной и правовой информации;
  • - документографические документографические по специальным видам документов;
  • - БД по архивным документам. Анализ состояния дел с ДБД различных видов в стране показывает, что в настоящее время наибольшее развитие получили ДБД документографического типа, главным образом, по опубликованным документам в области научнотехнической информации, общественных наук, патентным документам, отчетам по НИР, ОКР и другим видам документов, созданные в рамках системы научно-технической информации.
  • 2. Система баз данных о продукции - Информация о продукции является основным видом технико-экономической информации. Данные о продукции характеризуются:
    • - огромной и зачастую неупорядоченной номенклатурой (от 10 млн. до 1 млрд. наименований), только в ОКП содержится 25 млн. позиций, в системе чертежного хозяйства насчитывается до 16 млн. крепежных изделий, имеются сведения более чем о 6 млн. химических соединений и т.п.;
    • - разнородностью и многофункциональностью применения и описания продукции на всех этапах ее жизненного цикла;
    • - обилием свойств (признаков), характеризующих отдельные группы продукции(до 200 признаков);
    • - многообразием областей применения продукции, охватывающих все сферы народнохозяйственной деятельности;
    • - многочисленными и разнообразными связями между продукцией и другими видами информации (связь с предприятиями-разработчиками и изготовителями, комплектующими изделиями, сырьем и ресурсами, технологическими процессами, работами и услугами, состоянием окружающей среды и т.п.);
    • - большим количеством и разнообразием категорий групп пользователей;
    • - наличием большого числа различающихся и неувязанных между собой систем классификации и кодирования продукции (ОКП, ЕСКД, ЕТНВТ, гармонизированная система описания и кодирования товаров, система штрихового кодирования, отраслевые и локальные системы и т.п.);

Число пользователей системы баз данных по продукции достигает десятков тысяч (предприятий промышленности и сельского хозяйства свыше 100 тыс., управляющих и исполнительных органов - свыше 50 тыс., кооперативы, арендные и индивидуальные предприятия и т.п.).

3. Экономическая и конъюнктурная информация - создание баз и банков экономической и конъюнктурной информации является важным фактором функционирования общества в условиях перехода к регулируемой рыночной экономике.

В предшествующие годы базы экономических данных создавались и функционировали в составе АСПР Госплана СССР, ЕСИС Госкомстата России, АСФР Минфина России, АСУ Госснаба СССР, ОАСУ Госбанка, других министерств и ведомств, территориальных органов управления предприятий и организаций.

Развитие информационного обеспечения регулируемой рыночной экономики будет происходить с учетом 2 основных факторов:

  • - сокращение объема отчетных данных, представляемых предприятиями и организациями органам управления и государственной статистики.
  • - существенное возрастание информационных потребностей Совета федерации, предприятий, организаций, населения, органов территориального и межотраслевого управления в социально-экономической информации.

Основным направлением развития БД социально-экономической и конъюнктурной информации является создание следующих интегрированных БД:

1) регистры и БД учетно-статистических единиц:

a. паспорта социально-экономического развития административно-территориальных единиц(субъектов федерации, властей самоуправления)

b. структурных хозяйственных единиц по всем отраслям экономики независимо от видов собственности, в частности, регистры промышленных, сельскохозяйственных, строительных предприятий, научных и проектных организаций, фермерских хозяйств и т.д.;

c. регистры строек.

  • 2) интегрированные БД для комплексного анализа состояния и развития отраслей экономики.
  • 3) БД годовых балансов деятельности, предприятий, организаций и их объединений, территорий и регионов.
  • 4) БД массовых переписей, единовременных учетов и выборочных обследований.
  • 5) БД по банковским трансфертам.
  • 6) БД по доходам и расходам населения, включая БД по семейным бюджетам.
  • 4. Фактографические базы социальных данных - социальным данным относятся данные о населении и социальной среде. Сведения о населении включают половые, социальные, медицинские и любые другие персональные данные об отдельных личностях, а также сводные данные о населении страны в целом и ее отдельных территориях и об определенных группах населения: пенсионерах, квартиросъемщиках, детях школьного возраста, женщинах и др.

Сведения о социальной среде включают данные о вакансиях, градостроительстве, городском хозяйстве, городском пассажирском транспорте, законах, нарушениях общественного порядка и др.

Подавляющее большинство баз социальных данных формируется в рамках систем местных органов власти. Источниками таких данных являются, как правило, формализованные документы.

Потребителями баз социальных данных являются население, органы управления различных уровней и сфер, начиная от жилищно-эксплуатационных контор и управлений и заканчивая Федеральным Собранием, а также научные работники.

5. Базы данных транспортных систем страны - пунктом проектирования сети баз данных является оценка ее современного состояния.

В рамках отдельных видов транспорта и их АСУ созданы и функционируют как отдельные базы и банки данных, так и мощные информационные системы.

На воздушном транспорте функционирует сеть ЭВМ "Сирена", обеспечивающая автоматизацию продажи авиабилетов. Сеть развивается и должна охватить всю территорию страны.

На железнодорожном транспорте создана система "Экспресс". В ее функции входит не только резервирование и продажа железнодорожных билетов, но и выдача справок о наличии мест.

На морском транспорте в рамках информационно-поисковых систем "Пароходства", "Порты", "Судоремотные заводы". "Суда" функционируют базы данных для планирования и регулирования работы флота и портов, базы данных о техническом состоянии флота.

На автомобильном транспорте в рамках информационно-поисковых систем функционируют как документографические базы данных АСНТИ, "Изобретения", "Нормы", "Стандарты", "Директивы", так и фактографические-"Гаро", "Автотранспорт", "Неликвиды", "Экономика", "Строительство".

  • 6. Справочные базы для населения и организаций - в развитых странах существует практика использования БД для информационно-справочного обслуживания населения и учреждений. Для этого организуется доступ к БД авиаперевозчиков с целью выдачи справок, например, о расписании самолетов и поездов; об адресах и телефонах граждан и организаций; о программах радио и телевидения; о проведении выставок и т.д. Кроме того, создаются специальные информационно-справочные БД, в числе которых можно выделить следующие виды:
    • - энциклопедии и справочники;
    • - указатели фирм, предприятий и организаций;
    • - биографические данные ("Кто есть кто");
    • - описания новых видов потребительских товаров;
    • - указатели правительственных контрактов, субсидий и др.

В нашей стране этот вид БД в настоящее время развится крупные справочные службы предоставляют подобные услуги, в основном с использованием ручных или автоматизированных картотек. Некоторые виды справочных БнД отсутствуют.

7. Система ресурсных баз данных - проблемы природных ресурсов занимают особое место в развитии любого государства, определяя степень его независимости и процветания.

Полная, достоверная информированность в данном вопросе с целью контроля, анализа и прогнозирования состояния ресурсов является одной из приоритетных потребностей в интересах объективных, научно-обоснованных оценок возможных путей развития общества.

Систему БД природных ресурсов отличает ряд особенностей, в том числе:

  • - разнообразие видов объектов ресурсов БД;
  • - взаимозависимость и взаимозаменяемость различных видов ресурсов, а следовательно, необходимость обеспечения информационной взаимосвязи и сопоставимости информации о них;
  • - существование большого числа как централизованных, так и региональных и ведомственных источников информации;
  • - различные формы представления информации в информационных потоках (цифровой, текстовой, графической, картографической и т.д.);
  • - большой диапазон объемов и временных параметров ин формационных потоков, получаемых как с помощью датчиков, так и ручным вводом;
  • - влияние состояния ресурсов и окружающей среды одного региона на другие.
  • 8. Фактографические базы и банки научных данных - современный этап развития науки характеризуется переходом на качественно новый уровень исследований, что определяется широким использованием методов и средств информатики - науки о законах и методах накопления, обработки и передачи информации. В науке применение методов и средств информатики должно не только освободить исследователя от рутинной работы по поиску и подготовке к использованию известной информации, но и обеспечить реализацию единой линии математической технологии решения задач - от формулировки математических моделей и их полного информационного обеспечения всеми необходимыми данными до формирования программных комплексов и проведения решения поставленных задач. Важно, чтобы эта линия была непрерывной и оперативно действующей, без технологических разрывов в обработке данных. По существу, это определяется решительным превращением разрозненной информации, отдельных наборов данных и индивидуальных программ в единый информационный и программный продукт, а также всесторонним применением современных приемов манипулирования такими продуктами с использованием средств вычислительной техники.
  • 9. БД в области культуры и искусства - БД для автоматизации лексикографии могут оказывать значительный экономический эффект в случае интеграции ЛБД с автоматизированными издательскими системами, что имеет за рубежом массовое применение. Следует иметь в виду, что БД всех трех типов существенно пересекаются между собой по составу данных, хотя и имеют многие специфические свойства. В то же время многие БД имеют достаточно большие объемы (до сотен тысяч и даже миллионов записей), поэтому их создание и ведение требует значительных средств и трудозатрат.
  • 10. Лингвистические БД - Лингвистические БД (ЛБД) содержат данные о языковых единицах различных уровней (от морфемы до текста) и разно образную информацию об этих единицах.

ЛБД имеют три основные сферы применения:

  • - обеспечение функционирования различных автоматизированных систем, связанных с обработкой текста и речи (информационные, экспертные, обучающие системы, системы анализа речи, машинного перевода и др.);
  • - автоматизация лексикографической деятельности массового и специального назначения, то есть подготовка словарей различного типа (учебных, переводческих, нормативных, толковых и др.);
  • - автоматизация труда исследователей: лингвистов, преподавателей языков и других филологов.

база данных хранение информация



Похожие статьи