Базы данных и субд. Понятие и составляющие информационного обеспечения систем управления

Давайте на пару минут забудем о современных технологиях и вспомним, как обрабатывались и хранились данные лет двадцать назад. В те времена наиболее популярными типами компьютеров были мэйнфреймы семейства IBM-360/370 (многие из вас, наверное, еще застали их отечественные аналоги серии ЕС, производившиеся странами СЭВ) и мини-ЭВМ типа DEC PDP-11 (у которых также был отечественный аналог - СМ-4/СМ-1420). Как правило, при работе с такими компьютерами использовались неинтеллектуальные терминалы, управляемые все тем же мэйнфреймом или мини-ЭВМ (о такой экзотике, как устройства считывания перфокарт и перфолент, как средства предоставления пользовательского интерфейса, мы, пожалуй, вспоминать не будем).

Надо сказать, обработка данных с помощью мэйнфреймов и мини-ЭВМ имела свои преимущества, в определенной степени утраченные позже, в эпоху персональных компьютеров и настольных СУБД. К ним, в частности, относились:

• возможность коллективного использования ресурсов и оборудования, например центрального процессора, оперативной памяти, внешних устройств (принтеров, плоттеров, накопителей на магнитной ленте и иных устройств хранения данных и т.д.);
• централизованное хранение данных.

Серьезным недостатком подобных систем было практическое отсутствие персонализации рабочей среды - все программное обеспечение, включая текстовые редакторы, компиляторы, СУБД, хранилось также централизованно и использовалось коллективно.

Этот недостаток был одной из причин бурного роста индустрии персональных компьютеров - наряду с простотой в эксплуатации и невысокой стоимостью по сравнению с мэйнфреймами и мини-ЭВМ пользователей привлекали возможности персонализации рабочей среды, в особенности возможность выбора наиболее подходящего данному пользователю программного обеспечения. Именно в тот период и начался бурный рост популярности настольных СУБД, таких как dBase (РЕБУС) и, чуть позже, FoxBASE, Paradox, а также некоторых других, ныне благополучно забытых. Надо сказать, в то время происходили процессы заимствования и стандартизации удачных идей и подходов, что особенно заметно отразилось на судьбе такого продукта, как dBase, чей язык программирования и принципы организации данных были заимствованы многими другими производителями в своих продуктах. Впрочем, о dBase и совместимых с ним продуктах мы поговорим чуть позже.

Настольные СУБД как таковые не содержат специальных приложений и сервисов, управляющих данными, - взаимодействие с ними осуществляется с помощью файловых сервисов операционной системы. Нередко подобные СУБД имеют в своем составе и средства разработки, ориентированные на работу с данными формата, характерного для этой СУБД, и позволяющие создать более или менее комфортный пользовательский интерфейс. Что же касается обработки данных - она целиком и полностью осуществляется в пользовательском (клиентском) приложении.

Следующим шагом в развитии настольных СУБД было появление их сетевых многопользовательских версий, позволяющих обрабатывать данные, находящиеся в общедоступном хранилище (например, на сетевом диске) нескольким пользователям одновременно. От чисто настольных СУБД их многопользовательские версии отличаются наличием механизма блокировок частей файлов данных (содержащих одну или несколько записей таблицы), что позволяет обращаться к одному и тому же файлу нескольким пользователям одновременно.

Недостатки подобных СУБД не очевидны и становятся заметны, как правило, при росте хранимых объемов данных и увеличении числа пользователей. Обычно они проявляются в снижении производительности и в возникновении сбоев при обработке данных после некоторого времени использования клиентских приложений. Причина подобных проблем кроется в основном принципе работы таких СУБД и основанных на них информационных систем, заключающемся в обработке данных внутри пользовательского приложения. Например, если с помощью такой системы требуется выполнить запрос согласно какому-либо критерию (например, выбрать заказы, обработанные за последние два часа, из таблицы заказов), то, в лучшем случае (если эта таблица проиндексирована по времени поступления заказа), приложение должно прочесть с сетевого диска весь индекс, найти в нем сведения о местоположении записей в файлах, содержащих таблицу, и затем прочесть эти части файлов. В общем же случае, когда таблица не проиндексирована по данному полю, ее необходимо загрузить с сетевого диска и проанализировать.

Еще одна проблема настольных СУБД заключается в возможности нарушения ссылочной целостности данных, так как единственным механизмом, контролирующим ее, является пользовательское приложение. Поэтому все пользовательские приложения должны содержать соответствующий код и доступ к файлам базы данных из любых других приложений должен быть запрещен. В наиболее популярных настольных СУБД (например, Microsoft Access, Corel Paradox) код, контролирующий стандартную ссылочную целостность, содержится в библиотеках, используемых всеми приложениями, работающими с этой базой данных, а сама база данных при этом может содержать описание правил ссылочной целостности.

Следующим этапом развития СУБД для персональных компьютеров были так называемые серверные СУБД. Им мы посвятим следующую статью данного цикла, а здесь лишь кратко объясним, чем серверные СУБД отличаются от настольных.

Архитектура «клиент/сервер», для которой предназначены серверные СУБД, является в определенной степени возвратом к прежней «мэйнфреймовой» модели, основанной на централизации хранения и обработки данных на одном выделенном компьютере, где функционирует специальное приложение или сервис, называемый сервером баз данных. Сервер баз данных отвечает за работу с файлами базы данных, поддержку ссылочной целостности, резервное копирование, обеспечение авторизованного доступа к данным, протоколирование операций и, конечно, за выполнение пользовательских запросов на выбор и модификацию данных и метаданных. Клиентские приложения, являющиеся источниками этих запросов, функционируют на персональных компьютерах в сети.

Не останавливаясь подробно на достоинствах и недостатках подобной архитектуры, отметим лишь, что при использовании серверных СУБД выполнение запросов производится самим сервером, поэтому клиентские приложения получают от сервера только результаты самого запроса и не требуют передачи всего индекса или всей таблицы, что существенно снижа ет сетевой трафик при обработке запросов. Отметим также, что многие объекты, предназначенные для реализации бизнес-правил, такие как хранимые процедуры и триггеры, доступны лишь в серверных СУБД.

Рассмотрев, какими бывают базы данных, вернемся к настольным СУБД и поговорим о наиболее популярных из них.

Наиболее популярные настольные СУБД

На сегодняшний день известно более двух десятков форматов данных настольных СУБД, однако наиболее популярными, исходя из числа проданных копий, следует признать dBase, Paradox, FoxPro и Access. Из появившихся недавно СУБД следует также отметить Microsoft Data Engine - по существу серверную СУБД, представляющую собой «облегченную» версию Microsoft SQL Server, но предназначенную, тем не менее, для использования главным образом в настольных системах и небольших рабочих группах.

Сведения о производителях перечисленных выше СУБД представлены в следующей таблице.

СУБД	Производитель	URL
Visual dBase	dBase, Inc	http://www.dbase2000.com
Paradox	Corel	http://www.corel.com
Microsoft Access 2000	Microsoft	http://www.microsoft.com
Microsoft FoxPro	Microsoft	http://www.microsoft.com
Microsoft Visual FoxPro	Microsoft	http://www.microsoft.com
Microsoft Visual FoxPro	Microsoft	http://www.microsoft.com
Microsoft Data Engine	Microsoft	http://www.microsoft.com

Далее мы рассмотрим каждую из этих СУБД в отдельности. Начнем с dBase - СУБД, бывшей некогда необычайно популярной и сегодня по-прежнему не забытой, несмотря на то что за время своего существования она сменила несколько хозяев и в настоящее время судьба ее до конца не определена.

dBase и Visual dBase

Первая промышленная версия СУБД dBase - dBase II (принадлежащая тогда компании Ashton-Tate, приобретенной позже компанией Borland) появилась в начале 80-х годов. Благодаря простоте в использовании, нетребовательности к ресурсам компьютера и, что не менее важно, грамотной маркетинговой политике компании-производителя этот продукт приобрел немалую популярность, а с выходом следующих его версий - dBase III и dBase III Plus (1986 г.), оснащенных весьма комфортной по тем временам средой разработки и средствами манипуляции данными, быстро занял лидирующие позиции среди настольных СУБД и средств создания использующих их приложений.

Хранение данных в dBase основано на принципе «одна таблица - один файл» (эти файлы обычно имеют расширение *.dbf). MEMO-поля и BLOB-поля (доступные в поздних версиях dBase) хранятся в отдельных файлах (обычно с расширением *.dbt). Индексы для таблиц также хранятся в отдельных файлах. При этом в ранних версиях этой СУБД требовалась специальная операция реиндексирования для приведения индексов в соответствие с текущим состоянием таблицы.

Формат данных dBase является открытым, что позволило ряду других производителей заимствовать его для создания dBase-подобных СУБД, частично совместимых с dBase по форматам данных. Например, весьма популярная некогда СУБД FoxBase (разработанная Fox Software, Inc. и ныне принадлежащая Microsoft) использовала формат данных dBase для таблиц, однако форматы для хранения MEMO-полей и индексов были своими собственными, несовместимыми с dBase. Очень популярное в начале 90-х годов (и кое-где применяемое до сих пор) средство разработки Clipper компании Nantucket Corp (приобретенной впоследствии компанией Computer Associates) манипулировало как с данными формата dBase III (включая индексные файлы и файлы для MEMO-полей), так и с индексными файлами собственного формата.

Помимо популярного формата данных dBase является родоначальником и некогда популярного семейства языков программирования, получившего называние xBase. Все языки этого семейства, использующиеся и в FoxBase, и в Clipper, и в некоторых более поздних средствах разработки, таких как канувший в Лету CA Visual Objects фирмы Computer Associates, содержат сходный набор команд для манипуляции данными и являются по существу интерпретируемыми языками. В роли интерпретатора команд xBase выступает обычно либо среда разработки приложения на этом языке, либо среда времени выполнения, которую можно поставлять вместе с приложением. Отметим, что для скрытия исходного текста xBase-приложения подобные СУБД обычно содержат утилиты для псевдокомпиляции кода, который затем поставляется вместе со средой времени выполнения. В случае Clipper среда времени выполнения содержится в самом исполняемом файле (и сам Clipper формально считается компилятором), но тем не менее этот язык по существу также является интерпретируемым.

Обладавшие немалым сходством в синтаксисе и поддерживаемом наборе команд во времена широкого применения DOS, языки семейства xBase, тем не менее, имеют немало различий, особенно в поздних версиях «наследников», использовавших их СУБД. Как правило, все они имеют собственные объектные расширения, и поэтому в настоящее время говорить об их совместимости между собой практически не приходится.

Отметим, однако, что для работы с данными формата dBase (или иных dBase-подобных СУБД) совершенно необязательно пользоваться диалектами xBase. Доступ к этим данным возможен с помощью ODBC API (и соответствующих драйверов) и некоторых других механизмов доступа к данным (например, Borland Database Engine, некоторых библиотек других производителей типа СodeBase фирмы Sequenter), и это позволяет создавать приложения, использующие формат данных dBase, практически с помощью любого средства разработки, поддерживающего один из этих механизмов доступа к данным.

После покупки dBase компанией Borland этот продукт, получивший впоследствии название Visual dBase, приобрел набор дополнительных возможностей, характерных для средств разработки этой компании и для имевшейся у нее другой настольной СУБД - Paradox. Среди этих возможностей были специальные типы полей для графических данных, поддерживаемые индексы, хранение правил ссылочной целостности внутри самой базы данных, а также возможность манипулировать данными других форматов, в частности серверных СУБД, за счет использования BDE API и SQL Links.

В настоящее время Visual dBase принадлежит компании dBase, Inc. Его последняя версия - Visual dBase 7.5 имеет следующие возможности:

• Средства манипуляции данными dBase и FoxPro всех версий.
• Средства публикации данных в Internet и создания Web-клиентов.
• Ядро доступа к данным Advantage Database Server фирмы Extended Systems и ODBC-драйвер для доступа к данным этой СУБД.
• Средства публикации отчетов в Web.
• Средства генерации исполняемых файлов и дистрибутивов.

В настоящее время к Visual dBase в качестве дополнения может быть приобретен компонент dConnections, позволяющий осуществить доступ к данным Oracle, Sybase, Informix, MS SQL Server, DB2, InterBase из Visual dBase 7.5 и приложений, созданных с его помощью.

Компания dBase, Inc объявила также о проекте dBASE Open Source, целью которого является разработка сообществом пользователей dBase новых компонентов и классов с целью включения их в последующую версию dBase (получившую название dBase 2000). Иными словами, имеется тенденция превращения dBase (или его частей) в некоммерческий продукт с доступными исходными текстами.

Paradox

Paradox был разработан компанией Ansa Software, и первая его версия увидела свет в 1985 году. Этот продукт был впоследствии приобретен компанией Borland. С июля 1996 года он принадлежит компании Corel и является составной частью Corel Office Professional.

В конце 80-х - начале 90-х годов Paradox, принадлежавший тогда компании Borland International, был весьма популярной СУБД, в том числе и в нашей стране, где он одно время занимал устойчивые позиции на рынке средств разработки настольных приложений с базами данных.

Принцип хранения данных в Paradox сходен с принципами хранения данных в dBase - каждая таблица хранится в своем файле (расширение *.db), MEMO- и BLOB-поля хранятся в отдельном файле (расширение *.md), как и индексы (расширение *.px).

Однако, в отличие от dBase, формат данных Paradox не является открытым, поэтому для доступа к данным этого формата требуются специальные библиотеки. Например, в приложениях, написанных на C или Pascal, использовалась некогда популярная библиотека Paradox Engine, ставшая основой Borland Database Engine. Эта библиотека используется ныне в приложениях, созданных с помощью средств разработки Borland (Delphi, C++Builder), в некоторых генераторах отчетов (например, Crystal Reports) и в самом Paradox. Существуют и ODBC-драйверы к базам данных, созданным различными версиями этой СУБД.

Отметим, однако, что отсутствие «открытости» формата данных имеет и свои достоинства. Так как в этой ситуации доступ к данным осуществляется только с помощью «знающих» этот формат библиотек, простое редактирование подобных данных по сравнению с данными открытых форматов типа dBase существенно затруднено. В этом случае возможны такие недоступные при использовании «открытых» форматов данных сервисы, как защита таблиц и отдельных полей паролем, хранение некоторых правил ссылочной целостности в самих таблицах - все эти сервисы предоставляются Paradox, начиная с первых версий этой СУБД.

По сравнению с аналогичными версиями dBase ранние версии Paradox обычно предоставляли разработчикам баз данных существенно более расширенные возможности, такие как использование деловой графики в DOS-приложениях, обновление данных в приложениях при многопользовательской работе, визуальные средства построения запросов, на основе интерфейса QBE - Query by Example (запрос по образцу), средства статистического анализа данных, а также средства визуального построения интерфейсов пользовательских приложений с автоматической генерацией кода на языке программирования PAL (Paradox Application Language).

Windows-версии СУБД Paradox, помимо перечисленных выше сервисов, позволяли также манипулировать данными других форматов, в частности dBase и данными, хранящимися в серверных СУБД. Такую возможность пользователи Paradox получили благодаря использованию библиотеки Borland Database Engine и драйверов SQL Links. Это позволило использовать Paradox в качестве универсального средства управления различными базами данных (существенно облегченная версия Paradox 7 под названием Database Desktop по-прежнему входит в состав Borland Delphi и Borland C++Builder именно с этой целью). Что же касается базового формата данных, используемого в этом продукте, то он обладает теми же недостатками, что и все форматы данных настольных СУБД, и поэтому при возможности его стараются заменить на серверную СУБД, даже сохранив сам Paradox как средство разработки приложений и манипуляции данными.

Текущая версия данной СУБД - Paradox 9, поставляется в двух вариантах - Paradox 9 Standalone Edition и Paradox 9 Developer’s Edition. Первый из них предназначен для использования в качестве настольной СУБД и входит в Corel Office Professional, второй - в качестве как настольной СУБД, так и средства разработки приложений и манипуляции данными в серверных СУБД. Обе версии содержат:

• Средства манипуляции данными Paradox и dBase.
• Средства создания форм, отчетов и приложений.
• Средства визуального построения запросов.
• Средства публикации данных и отчетов в Internet и создания Web-клиентов.
• Corel Web-сервер.
• ODBC-драйвер для доступа к данным формата Paradox из Windows-приложений.
• Средства для доступа к данным формата Paradox из Java-приложений.

Помимо этого Paradox 9 Developer’s Edition содержит:

• Run-time-версию Paradox для поставки вместе с приложениями.
• Средства создания дистрибутивов.
• Драйверы SQL Links для доступа к данным серверных СУБД.

Отметим, однако, что популярность этого продукта как средства разработки в последнее время несколько снизилась, хотя в мире эксплуатируется еще немало информационных систем, созданных с его помощью.

Microsoft FoxPro и Visual FoxPro

FoxPro ведет свое происхождение от настольной СУБД FoxBase фирмы Fox Software. Разрабатывая FoxBase в конце 80-х годов, эта компания преследовала цель создать СУБД, функционально совместимую с dBase с точки зрения организации файлов и языка программирования, но существенно превышающую ее по производительности. Одним из способов повышения производительности являлась более эффективная организация индексных файлов, нежели в dBase, - по формату индексных файлов эти две СУБД несовместимы между собой.

По сравнению с аналогичными версиями dBase, FoxBase и более поздняя версия этого продукта, получившая название FoxPro, предоставляли своим пользователям несколько более широкие возможности, такие как использование деловой графики, генерация кода приложений, автоматическая генерация документации к приложениям и т.д.

Впоследствии этот продукт был приобретен компанией Microsoft. Его последние версии (начиная с версии 3.0, выпущенной в 1995 году) получили название Visual FoxPro. С каждой новой версией этот продукт оказывался все более и более интегрирован с другими продуктами Microsoft, в частности с Microsoft SQL Server, - в состав Visual FoxPro в течение нескольких последних лет входят средства переноса данных FoxPro в SQL Server и средства доступа к данным этого сервера из Visual FoxPro и созданных с его помощью приложений. Хотя формат данных FoxPro также модифицировался с каждой новой версией, приобретая такие возможности, как хранение правил ссылочной целостности и некоторых бизнес-правил в самой базе данных, миграции приложений Visual FoxPro на серверные платформы уделялось значительно большее внимание.

Последняя версия этого продукта - Visual FoxPro 6.0, доступна и отдельно, и как составная часть Microsoft Visual Studio 6.0. Отличительной особенностью этой настольной СУБД от двух рассмотренных выше является интеграция этого продукта с технологиями Microsoft, в частности поддержка COM (Component Object Model - компонентная объектная модель, являющаяся основой функционирования 32-разрядных версий Windows и организации распределенных вычислений в этой операционной системе), интеграция с Microsoft SQL Server, возможности создания распределенных приложений, основанных на концепции Windows DNA (Distributed interNet Applications).

Visual Fox Pro 6.0 предоставляет следующие возможности:

• Средства публикации данных в Internet и создания Web-клиентов.
• Средства создания ASP-компонентов и Web-приложений.
• Средства создания COM-объектов и объектов для Microsoft Transaction Server, позволяющих создавать масштабируемые многозвенные приложения для обработки данных.
• Средства доступа к данным серверных СУБД, базирующиеся на использовании OLE DB (набор COM-интерфейсов, позволяющий осуществить унифицированный доступ к данным из разнообразных источников, в том числе из нереляционных баз данных и иных источников, например Microsoft Exchange).
• Средства доступа к данным Microsoft SQL Server и Oracle, включая возможность создания и редактирования таблиц, триггеров, хранимых процедур
• Средства отладки хранимых процедур Microsoft SQL Server.
• Средство визуального моделирования компонентов и объектов, являющиеся составными частями приложения - Visual Modeller.
• Средство для управления компонентами приложений, позволяющее осуществлять их повторное использование.

Итак, тенденции развития этого продукта очевидны: из настольной СУБД Visual FoxPro постепенно превращается в средство разработки приложений в архитектуре «клиент/сервер» и распределенных приложений в архитектуре Windows DNA. Впрочем, эти тенденции в определенной степени характерны для всех наиболее популярных настольных СУБД - мы уже убедились, что и dBase, и Paradox также позволяют осуществлять доступ к наиболее популярным серверным СУБД.

Microsoft Access

Первая версия СУБД Access появилась в начале 90-х годов. Это была первая настольная реляционная СУБД для 16-разрядной версии Windows. Популярность Access значительно возросла после включения этой СУБД в состав Microsoft Office.

В отличие от Visual FoxPro, фактически превратившегося в средство разработки приложений, Access ориентирован в первую очередь на пользователей Microsoft Office, в том числе и не знакомых с программированием. Это, в частности, проявилось в том, что вся информация, относящаяся к конкретной базе данных, а именно таблицы, индексы (естественно, поддерживаемые), правила ссылочной целостности, бизнес-правила, список пользователей, а также формы и отчеты хранятся в одном файле, что в целом удобно для начинающих пользователей.

Последняя версия этой СУБД - Access 2000 входит в состав Microsoft Office 2000 Professional и Premium, а также доступна как самостоятельный продукт. В состав Access 2000 входят:

• Средства манипуляции данными Access и данными, доступными через ODBC (последние могут быть «присоединены» к базе данных Access).
• Средства создания форм, отчетов и приложений; при этом отчеты могут быть экспортированы в формат Microsoft Word или Microsoft Excel, а для создания приложений используется Visual Basic for Applications, общий для всех составных частей Microsoft Office.
• Средства публикации отчетов в Internet.
• Средства создания интерактивных Web-приложений для работы с данными (Data Access Pages).
• Средства доступа к данным серверных СУБД через OLE DB.
• Средства создания клиентских приложений для Microsoft SQL Server.
• Средства администрирования Microsoft SQL Server.

Поддержка COM в Access выражается в возможности использовать элементы управления ActiveX в формах и Web-страницах, созданных с помощью Access. В отличие от Visual FoxPro создание COM-серверов с помощью Access не предполагается.

Иными словами, Microsoft Access может быть использован, с одной стороны, в качестве настольной СУБД и составной части офисного пакета, а с другой стороны, в качестве клиента Microsoft SQL Server, позволяющего осуществлять его администрирование, манипуляцию его данными и создание приложений для этого сервера.

Помимо манипуляции данными Microsoft SQL Server, Access 2000 позволяет также в качестве хранилища данных использовать Microsoft Data Engine (MSDE), представляющий собой по существу настольный сервер баз данных, совместимый с Microsoft SQL Server. Об этом продукте, относительно новом по сравнению с остальными, рассмотренными в данном обзоре, речь пойдет в следующем разделе данной статьи.

Microsoft Data Engine

MSDE представляет собой СУБД, базирующуюся на технологиях Microsoft SQL Server, но предназначенную для использования в настольных системах или в сетевых приложениях с объемом данных до 2 Гбайт и небольшим количеством пользователей. По существу MSDE является облегченной версией Microsoft SQL Server, не содержащей средств администрирования, и к настольным СУБД может быть отнесена весьма условно.

В Microsoft Access пользователь может выбрать, какой механизм доступа к данным следует применять: Microsoft Jet - стандартный набор библиотек доступа к данным или MSDE (в этом случае управление базой данных осуществляется с помощью отдельного процесса). Возможно преобразование имеющихся баз данных Access в базу данных MSDE из среды разработки Access.

Базы данных MSDE полностью совместимы с базами данных Microsoft SQL Server и могут при необходимости управляться этим сервером. Как большинство серверных СУБД, эти базы данных поддерживают транзакции, позволяют создавать триггеры и хранимые процедуры (недоступные в базах данных Access), использовать механизмы защиты данных, предоставляемые операционной системой. Помимо этого при большом числе пользователей и большом объеме данных приложения, использующие MSDE, отличаются более высокой производительностью, так как обработка запросов происходит внутри процесса, управляющего базой данных, а не внутри клиентского приложения, что позволяет снизить сетевой трафик, связанный с передачей данных от сервера к клиенту.

MSDE входит в состав Microsoft Office 2000 Premium или Developer, а также доступна на Web-сайте Microsoft для зарегистрированных пользователей Visual Studio 6.0 Professional, Enterprise Edition либо любого из средств разработки, являющегося частью Visual Studio 6.0 Professional или Enterprise Edition. MSDE может свободно распространяться в составе приложений, созданных с помощью любого из средств разработки, входящего в состав Visual Studio 6.0 или Office 2000 Developer.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели наиболее популярные на сегодняшний день настольные СУБД и проследили историю их развития. Мы увидели, что развитие тех из настольных СУБД, что сумели сохранить свою популярность на протяжении многих лет, подчинялось вполне определенным закономерностям. Все эти СУБД:

• приобрели визуальные средства проектирования форм, отчетов и приложений в момент появления ранних Windows-версий;
• стали предоставлять доступ к данным серверных СУБД к моменту появления первых 32-разрядных версий;
• приобрели средства публикации данных в Internet и в той или иной степени поддерживают создание приложений для редактирования данных с помощью Web-браузеров;
• начали предоставлять возможность хранить описания правил ссылочной целостности внутри базы данных.

Помимо этого все современные СУБД, за исключением Corel Paradox, в качестве альтернативы собственному формату данных позволяют использовать для создания настольных приложений облегченные серверы баз данных, предназначенные для использования на одном компьютере или в рамках небольшой рабочей группы. Иными словами, история развития настольных СУБД отражает современные тенденции развития информационных систем, такие как создание распределенных систем с использованием Internet или Intranet, применение средств быстрой разработки приложений и массовый перенос приложений, использующих базы данных, включая настольные приложения, в архитектуру «клиент/сервер».

Следующая статья данного цикла будет посвящена архитектуре «клиент/сервер» и серверным СУБД, таким как IB Database, Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase и Informix.

КомпьютерПресс 4"2000

В широком смысле слова база данных (БД) - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области.

Для удобной работы с данными их необходимо структурировать, т.е. ввести определенные соглашения о способах их представления.

База данных (в узком смысле слова) — поименованная совокупность структурированных данных относящихся к некоторой предметной области

В реальной деятельности в основном используют системы БД.

Система баз данных (СБД) - это компьютеризированная система хранения структурированных данных, основная цель которой - хранить информацию и предоставлять ее по требованию.

Системы БД существуют и на малых, менее мощных компьютерах, и на больших, более мощных. На больших применяют в основном многопользовательские системы, на малых - однопользовательские.

Однопользовательская система (single-user system) - это система, в которой в одно и то же время к БД может получить доступ не более одного пользователя.

Многопользовательская система (multi-user system) - это система, в которой в одно и то же время к БД может получить доступ несколько пользователей.

Основная задача большинства многопользовательских систем - позволить каждому отдельному пользователю работать с системой как с однопользовательской.

Различия однопользовательской и многопользовательской систем - в их внутренней структуре, конечному пользователю они практически не видны.

Система баз данных содержит четыре основных элемента: данные, аппаратное обеспечение, программное обеспечение и пользователи .

Данные в БД являются интегрированными и общими .

Интегрированные - значит, данные можно представить как объединение нескольких, возможно перекрывающихся, отдельных файлов данных. (Например, имеется файл, содержащий данные о студентах - фамилию, имя, отчество, дату рождения, адрес и т.д., а другой - о спортивной секции. Необходимые данные о студентах, посещающих секцию, можно получить путем обращения к первому файлу.)

Общие - значит, отдельные области данных могут использовать различные пользователи, т.е. каждый из этих пользователей может иметь доступ к одной и той же области данных, даже одновременно. (Например, одни и те же данные БД о студентах может одновременно использовать студенческий отдел кадров и деканат.)

К аппаратному обеспечению относятся:

Накопители для хранения информации вместе с подсоединенными устройствами ввода-вывода, каналами ввода-вывода и т.д.

Процессор (или процессоры) вместе с основной памятью, которая используется для поддержки работы программного обеспечения системы.

ТУТ ВОЗНИКЛИ ВОПРОСЫ

В жизни мы часто сталкиваемся с необходимостью хранить какую-либо информацию, а потому часто имеем дело и с базами данных . Например, мы используем записную книжку для хранения номеров телефонов своих друзей и планирования своего времени. Телефонная книга содержит информацию о людях, живущих в одном городе. Все это своего рода базы данных . Ну а раз это базы данных , то посмотрим, как в них хранятся данные. Например, телефонная книга представляет собой таблицу (табл. 10.1).

В этой таблице данные - это собственно номера телефонов, адреса и ФИО., т.е. строки «Иванов Иван Иванович», «32-43-12» и т.п., а названия столбцов этой таблицы, т.е. строки «ФИО», «Номер телефона» и «Адрес» задают смысл этих данных, их семантику.

Теперь представьте, что записей в этой таблице не две, а две тысячи, вы занимаетесь созданием этого справочника и где-то произошла ошибка (например, опечатка в адресе). Видимо, тяжеловато будет найти и исправить эту ошибку вручную. Нужно воспользоваться какими-то средствами автоматизации.

Для управления большим количеством данных программисты (не без помощи математиков) придумали системы управления базами данных (СУБД ). По сравнению с текстовыми базами данных электронные СУБД имеют огромное число преимуществ, от возможности быстрого поиска информации, взаимосвязи данных между собой до использования этих данных в различных прикладных программах и одновременного доступа к данным нескольких пользователей.

Для точности дадим определение базы данных , предлагаемое Глоссарий.ру

База данных - это совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ . База данных является информационной моделью предметной области. Обращение к базам данных осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД ). СУБД обеспечивает поддержку создания баз данных , централизованного управления и организации доступа к ним различных пользователей.

Итак, мы пришли к выводу, что хранить данные независимо от программ, так, что они связаны между собой и организованы по определенным правилам, целесообразно. Но вопрос, как хранить данные, по каким правилам они должны быть организованы, остался открытым. Способов существует множество (кстати, называются они моделями представления или хранения данных). Наиболее популярные - объектная и реляционная модели данных.

В основу объектной модели положена концепция объектно-ориентированного программирования, в которой данные представляются в виде набора объектов и классов, связанных между собой родственными отношениями, а работа с объектами осуществляется с помощью скрытых (инкапсулированных) в них методов.

Примеры объектных СУБД : Cache , GemStone (от Servio Corporation), ONTOS (ONTOS).

В последнее время производители СУБД стремятся соединить два этих подхода и проповедуют объектно-реляционную модель представления данных. Примеры таких СУБД - IBM DB2 for Common Servers, Oracle8 .

Поскольку мы собираемся работать с Mysql , то будем обсуждать аспекты работы только с реляционными базами данных . Нам осталось рассмотреть еще два важных понятия из этой области: ключи и индексирование , после чего мы сможем приступить к изучению языка запросов SQL .

Ключи

Для начала давайте подумаем над таким вопросом: какую информацию нужно дать о человеке, чтобы собеседник точно сказал, что это именно тот человек, сомнений быть не может, второго такого нет? Сообщить фамилию, очевидно, недостаточно, поскольку существуют однофамильцы. Если собеседник человек, то мы можем приблизительно объяснить, о ком речь, например вспомнить поступок, который совершил тот человек, или еще как-то. Компьютер же такого объяснения не поймет, ему нужны четкие правила, как определить, о ком идет речь. В системах управления базами данных для решения такой задачи ввели понятие первичного ключа .

Первичный ключ (primary key, PK) - минимальный набор полей, уникально идентифицирующий запись в таблице. Значит, первичный ключ - это в первую очередь набор полей таблицы, во-вторых, каждый набор значений этих полей должен определять единственную запись (строку) в таблице и, в-третьих, этот набор полей должен быть минимальным из всех обладающих таким же свойством. Поскольку первичный ключ определяет только одну уникальную запись, то никакие две записи таблицы не могут иметь одинаковых значений первичного ключа .

Например, в нашей таблице (см. выше) ФИО и адрес позволяют однозначно выделить запись о человеке. Если же говорить в общем, без связи с решаемой задачей, то такие знания не позволяют точно указать на единственного человека, поскольку существуют однофамильцы, живущие в разных городах по одному адресу. Все дело в границах, которые мы сами себе задаем. Если считаем, что знания ФИО, телефона и адреса без указания города для наших целей достаточно, то все замечательно, тогда поля ФИО и адрес могут образовывать первичный ключ .

В любом случае проблема создания первичного ключа ложится на плечи того, кто проектирует базу данных (разрабатывает структуру хранения данных). Решением этой проблемы может стать либо выделение характеристик, которые естественным образом определяют запись в таблице (задание так называемого логического, или естественного, PK), либо создание дополнительного поля, предназначенного именно для однозначной идентификации записей в таблице (задание так называемого суррогатного, или искусственного, PK).

Примером логического первичного ключа является номер паспорта в базе данных о паспортных данных жителей или ФИО и адрес в телефонной книге (таблица выше). Для задания суррогатного первичного ключа в нашу таблицу можно добавить поле id (идентификатор), значением которого будет целое число, уникальное для каждой строки таблицы. Использование таких суррогатных ключей имеет смысл, если естественный первичный ключ представляет собой большой набор полей или его выделение нетривиально.

Кроме однозначной идентификации записи, первичные ключи используются для организации связей с другими таблицами.

Например, у нас есть три таблицы: содержащая информацию об исторических личностях (Persons), содержащая информацию об их изобретениях (Artifacts) и содержащая изображения как личностей, так и артефактов (Images) (рис 10.1).

Первичным ключом во всех этих таблицах является поле id (идентификатор). В таблице Artifacts есть поле author, в котором записан идентификатор, присвоенный автору изобретения в таблице Persons. Каждое значение этого поля является внешним ключом для первичного ключа таблицы Persons. Кроме того, в таблицах Persons и Artifacts есть поле photo, которое ссылается на изображение в таблице Images.

Эти поля также являются внешними ключами для первичного ключа таблицы Images и устанавливают однозначную логическую связь Persons-Images и Artifacts-Images. То есть если значениевнешнего ключа photo в таблице личности равно 10, то это значит, что фотография этой личности имеет id=10 в таблице изображений. Таким образом, внешние ключи используются для организации связей между таблицами базы данных (родительскими и дочерними) и для поддержания ограничений ссылочной целостности данных.

Что такое база данных в информатике

В информатике, понятие база данных - это набор данных для информационных сетей и пользователей, хранящихся в особом, организованном виде. Вид хранения данных определяется заданной структурой (схемой) базы данных и правилами ее управления.

Сами по себе, базы данных бесполезны, если нет возможности ими управлять. Под управлением базой данных понимаем возможность индивидуального или коллективного добавления информации, ее сортировку, частичное или полное копирование и перемещение, объединение двух или нескольких баз данных. Для управления базами данных созданы программные продукты, являющиеся программным обеспечением баз данных. Называются они СУБД – системы управления базами данных .

Что такое СУБД и SQL

Именно с имеют дело потребители, то есть мы с вами. Современные СУБД позволяют обрабатывать не только тексты или графику, но и медиафайлы (аудио и видео файлы).

Любой программный продукт имеет свой язык, при помощи которого он управляется. Не исключение и СУБД. Один из основных языков для общения с СУБД является SQL (structured query language - язык структурированных запросов) .

Стоит отметить, что по характеру использования СУБД делятся на однопользовательские (для одного пользователя – локального компьютера) и много пользовательские (для сетей).

Я уверен вы не думаете, что существует одна универсальная СУБД. И правильно, их десятки. В рамках этого раздела мы ограничим себя работой с бесплатной и самой распространенной СУБД MySQL.

СУБД MySQL

СУБД MySQL работает только с реляционными базами данных. Реляционные базы данных наиболее просты для первичного изучения. Кроме этого они используются на всех хостингах и серверах для массового пользования.

Осталось дать понятие реляционная база данных. Это простые таблицы, в которых есть информационные строки и столбцы. Пересечение строки и столбца называют ячейкой. Вся база данных состоит из нескольких или многих таблиц, причем, все таблицы между собой взаимодействуют.

Эта статья посвящена понятию базы данных. Различные базы данных сегодня активно используются при работе с ПК - персональными компьютерами. Для краткости введем принятую аббревиатуру и для базы данных - БД.

Что такое база данных: определение и функции

На вопрос, что такое база данных, информатика дает очень четкий ответ.

Базой данных (БД) называется совокупность материалов, которые систематизированы таким образом, чтобы их было легко найти и обработать с помощью ПК или другой ЭВМ (электронно-вычислительной машины). Под материалами может пониматься все, что угодно: статьи, различные документы, отчеты и т.д.

БД называется также такая совокупность данных, которая хранится на ПК в соответствии с определенной схемой.

Существует и еще одно определение: БД - это набор перманентных данных, которые используются различными программными системами какой-либо организации.

Исходя из этих определений, нетрудно догадаться, для чего нужна база данных для ПК. Различные БД используются для систематизации и хранения большого количества однотипных документов и быстрого доступа к ним. Помните, когда вы раньше приходили в какую-нибудь крупную библиотеку, сколько времени у библиотекаря занимало нахождение интересующей вас книги? А ведь не всегда можно сразу даже вспомнить, есть ли какой-то материал в картотеке. Теперь эта проблема решена. Достаточно открыть на своем компьютере интересующую БД и набрать в поиске интересующее название. Быстрое нахождение и обработка интересующей информации из списка - вот для чего предназначена база данных и программы, оперирующие различными БД. Современные БД и программы, с помощью которых они обрабатываются, оказывают неоценимую помощь людям различных профессий, которые вынуждены работать с большими объемами однотипной информации. Это прежде всего торговые работники, библиотекари, работники медицинских учреждений, бухгалтеры.

Что такое реляционная база данных

Реляционной БД называется такая БД, которая основана на реляционной модели данных. Более точное определение мы приведем, так сказать, из первых уст. Напомним, что реляционную модель данных предложил и впоследствии реализовал американский математик Кодд в 1970 году. А в статье от 1985 года он же сформулировал 12 правил, по которым можно определить, что данная БД является реляционной. Приведем их здесь.

1. Правило информации. Вся информация в БД должна быть представлена только в виде значений, содержащихся в таблицах, то есть на логическом уровне.
2. Гарантированный доступ. Доступ к каждому элементу БД должен осуществляться с помощью имени таблицы имени столбца и первичного ключа.
3. Поддержка недействительных значений. Нулевые значения в БД должны использоваться для представления отсутствующих данных и должны отличаться от любых числовых символов и символа пробела.
4. Динамический каталог. Описание БД на логическом уровне представляется в таком же виде, что и основные данные.
5. Исчерпывающий подъязык данных. В реляционной БД должен существовать особый символьный язык с четким синтаксисом, который поддерживает различные элементы самой БД: обработку, определение данных, границы транзакций и т.п.
6. Обновление представлений. Делает доступными все представления, которые возможно обновить.
7. Добавление, обновление и удаление. Возможность работать с БД при этих операциях.
8. Независимость физических данных.
9. Независимость логических данных.
10. Независимость условий целостности. Существование возможности определения условий целостности, особые для каждой реляционной БД.
11. Независимость распространения. То есть независимость от условий конкретного пользователя.
12. Правило единственности. Это отсутствие возможности использования низкоуровневого языка для обработки данных на языке высокого уровня (в случае нескольких записей сразу, например).

Каждый владелец сайта знает, что для правильного функционирования сайта нужны не только файлы с кодом страниц, но и базы данных. Для взаимодействия с базами данных используются системы управления базами данных (СУБД). В данной статье я хочу рассказать о базах данных и СУБД, о том, какие разновидности существуют, и чем они отличаются друг от друга.

База данных

База данных представляет собой определенный набор данных, которые, как правило, связаны объединяющим признаком либо свойством (или несколькими). Эти данные упорядочены, например, по алфавиту. Обилие различных данных, которые могут быть помещены в единую базу, ведет к множеству вариаций того, что может быть записано: личные данные пользователей, записи, даты, заказы и так далее. К примеру, если у вас интернет-магазин, то база данных вашего сайта может содержать прайс-листы, каталог товаров или услуг, отчеты, статистику и информацию о клиентах.

В первую очередь это удобно тем, что информацию можно быстро заносить в базу данных и так же быстро ее извлекать при необходимости. Если на заре развития web-разработки все необходимые данные нужно было прописывать в коде страницы, то теперь такая необходимость отсутствует - нужная информация может быть запрошена из базы данных при помощи скриптов. Специальные алгоритмы хранения и поиска информации, которые используются в базах данных, позволяют находить нужные сведения буквально за доли секунд - а при работе в виртуальном пространстве скорость работы ресурса важна как ничто другое.

Немаловажной является и взаимосвязь информации в базе данных: изменение одной строчки может привести к значительным изменениям других строк. Работать с данными таким образом гораздо проще и быстрее, чем если бы изменения касались только одного места в базе данных.

Однако это не значит, что база данных обязательно должна быть у каждого сайта - к примеру, если у вас сайт-визитка, и никакой новой информации вы на сайте не размещаете, то база данных вам будет попросту не нужна. Самый легкий способ сделать простой сайт - создать .

Система управления базами данных

Как можно догадаться уже из названия, система управления базами данных (или сокращенно СУБД) представляет собой программное обеспечение, которое используется для создания и работы с базами данных. Главная функция СУБД - это управление данными (которые могут быть как во внешней, так и в оперативной памяти). СУБД обязательно поддерживает языки баз данных, а также отвечает за копирование и восстановление данных после каких-либо сбоев.

Что касается классификации баз данных, то тут возможны различные варианты.
К примеру, можно разделить базы по модели данных : иерархические (имеют древовидную структуру), сетевые (по своей структуре похожи на иерархические), реляционные (используются для управления реляционными базами данных), объектно-ориентированные (используются для объектной модели данных) и объектно-реляционные (некое слияние реляционного и объектно-ориентированного вида баз данных).

Либо, если деление идет по тому, где размещается СУБД , их можно разделить на локальные - вся СУБД размещается на одном компьютере, и распределенные - части системы управления базами данных находятся на нескольких компьютерах.

Файл-серверные, клиент-серверные и встраиваемые - такие названия носят СУБД, если разделить их по способу доступа к базам данных . Файл-серверные СУБД на данный момент уже считаются устаревшими; в основном идет использование клиент-серверных (СУБД, которые располагаются на сервере вместе с самой базой данных) и встраиваемых (не требующих отдельной установки) систем.

Информация, которая хранится в базах данных, не ограничивается только текстовыми или графическими файлами - современные версии СУБД поддерживают также форматы аудио и видеофайлов.

В этой статье я сделаю упор на СУБД, которые используются для хранения информации различных веб-ресурсов.

Зачем же нужны эти СУБД? Помимо основной своей функции - хранения и систематизации огромного количества информации - они позволяют быстро обрабатывать клиентские запросы и выдавать свежую и актуальную информацию.

Это касается и изменений, которые вносите вы - вместо того, чтобы менять информацию в каждом файле сайта, вы можете поменять ее в базе данных, и тогда на каждой странице сразу же будет отображена корректная информация.

Реляционные СУБД и язык SQL

Реляционные и объектно-реляционные СУБД являются одними из самых распространенных систем. Они представляют собой таблицы, у которых каждый столбец (который называется “field” или «поле») упорядочен и имеет определенное уникальное название. Последовательность строк (их называют “records” или «записи») определяется последовательностью ввода информации в таблицу. При этом обрабатывание столбцов и строк может происходить в любом порядке. Таблицы с данными связаны между собой специальными отношениями, благодаря чему с данными из разных таблиц можно работать - к примеру, объединять их - при помощи одного запроса.

Для управления реляционными базами данных применяется особый язык программирования - SQL. Сокращение расшифровывается как “Structured query language”, в переводе на русский «язык структурированных запросов».

Команды, которые используются в SQL, делятся на те, которые манипулируют данными, те, которые определяют данные, и те, которые управляют данными.

Схема работы с базой данных выглядит следующим образом:

MySQL

MySQL является одной из самых популярных и распространенных СУБД, которая используется во многих компаниях (например, Facebook, Wikipedia, Twitter, LinkedIn, Alibaba и других). MySQL представляет собой реляционную СУБД, которая относится к свободному программному обеспечению: она распространяется на условиях GNU Public License. Как правило, эту систему управления базами данных определяют как хорошую, быструю и гибкую систему, рекомендованную к применению в небольших или средних проектах. У MySQL есть множество различных преимуществ. Например, она поддерживает различные типы таблиц: как известные MyISAM и InnoDB, так и более экзотичные HEAP и MERGE; кроме того, количество поддерживаемых типов постоянно растет. MySQL выполняет все команды быстро - возможно, сейчас это самая быстрая СУБД из всех существующих. С этой системой управления базами данных может одновременно работать неограниченное количество пользователей, а число строк в таблицах может быть равно 50 миллионам.

Так как в сравнении с некоторыми другими СУБД MySQL поддерживает меньшее количество возможностей, то и работать с ней значительно проще, чем, к примеру, с PostgreSQL, о которой будет рассказано ниже.

Первая версия MySQL вышла в далеком 1995 году, и с тех пор состоялось несколько последующих релизов, каждый из которых нес в себе значительные изменения.

Для работы с MySQL используется не только текстовый, но и графический режим. Это возможно благодаря приложению phpMyAdmin: для работы в приложении вам даже не нужно будет знать SQL-команды, а администрировать свою базу данных можно прямо через браузер.

В целом можно отметить, что MySQL - это выбор тех, кому необходима СУБД для проекта небольшого или среднего размера, быстрая и удобная в работе и без сложностей с администрированием.

PostgreSQL

Эта свободно распространяемая система управления базами данных относится к объектно-реляционному типу СУБД. Как и в случае с MySQL, работа с PostgreSQL основывается на языке SQL, однако, в отличие от MySQL, PostgreSQL поддерживает стандарт SQL-2011. Эта СУБД не имеет ограничений ни по максимальному размеру базы данных, ни по максимуму записей или индексов в таблице.

Если говорить о преимуществах PostgreSQL, то, безусловно, это надежность транзакций и репликаций, возможность наследования и легкая расширяемость. PostgreSQL поддерживает различные расширения и варианты языков программирования, такие как PL/Perl, PL/Python и PL/Java. Также есть возможность загружать C-совместимые модули.

Многие отмечают, что в отличие от MySQL данная СУБД имеет хорошую и подробную документацию, которая дает ответы практически на все вопросы.

О том, что это более масштабная, чем MySQL, СУБД, говорит и тот факт, что PostgreSQL периодически сравнивают с такой мощной системой управления данных, как Oracle.

Все это позволяет говорить о PostgreSQL как об одной из самых продвинутых СУБД на данный момент.

SQLite

На данный момент это одна из самых компактных СУБД; также она является встраиваемой и реляционной. SQLite позволяет хранить все данные в одном файле и, благодаря своему небольшому объему, отличается завидным быстродействием. SQLite значительно отличается от MySQL и PostgreSQL своей структурой: движок и интерфейс этой СУБД находятся в одной библиотеке - и именно это позволяет выполнять все запросы очень быстро. Другие СУБД (MySQL, PostgreSQL, Oracle и т.д.) используют парадигму клиент-сервер, когда взаимодействие происходит через сетевой протокол.

Из недостатков можно отметить отсутствие системы пользователей и возможности увеличения производительности.

SQLite можно посоветовать к использованию в проектах, где нужно иметь возможность быстро перенести приложение, и нет необходимости в масштабируемости.

Oracle

Эта СУБД относится к объектно-реляционному типу. Название произошло от названия разработавшей эту систему фирмы Oracle. Наравне с SQL СУБД использует процедурное расширение под названием PL/SQL, а также язык Java.

Oracle - это система, отличающаяся стабильностью уже не один десяток лет, поэтому ее выбирают крупные корпорации, для которых важна надежность восстановления после сбоев, отлаженная процедура бэкапа, возможность масштабирования и другие ценные возможности. К тому же эта СУБД обеспечивает отличную безопасность и эффектную защиту данных.

В отличие от других СУБД, стоимость покупки и использования Oracle достаточно высока, и именно это зачастую является значимым препятствием к ее использованию в небольших фирмах. Вероятно, именно это также является причиной того, что в рейтинге СУБД на 2016 год в России Oracle находится лишь на 6-м месте.

MongoDB

Эта СУБД отличается тем, что она предназначена для хранения иерархических структур данных, и поэтому ее называют документоориентированной (она представляет собой документное хранилище без использования таблиц или схем). MongoDB имеет открытый исходный код.

Используя идентификатор, вы можете производить быстрые операции над объектом; эта СУБД хорошо показывает себя и при сложных взаимодействиях. В первую очередь речь идет о быстродействии - в некоторых случаях приложение, написанное на MongoDB, будет работать быстрее, чем такое же приложение, использующее SQL, т.к. MongoDB относится к классу СУБД NoSQL и вместо SQL пользуется объектным языком запросов, который значительно легче SQL.

Однако этот язык имеет и свои ограничения, а поэтому MongoDB следует использовать в случаях, когда нет необходимости в сложных и нетривиальных выборках.

Вместо заключения

Выбор СУБД - это важный момент при создании своего ресурса. Отталкивайтесь от своих задач и возможностей, пробуйте и экспериментируйте, чтобы найти именно тот вариант, который будет наиболее подходящим.