Введение в Базы данных

1. Лекция 1

I. Введение в Базы данных
II. Введение в SQL
Типы данных в Т-SQL.
CREATE TABLE Statement

2. Основные понятия и определения

База данных (database(DB)) – совокупность данных, организованных по
определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания,
хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных
программ.
Система управления базами данных (СУБД) (database management system,
DBMS) – комплекс программ и языковых средств, предназначенных для
создания, введения и использования баз данных.
Банк данных (БнД) (databank) – автоматизированная информационная
система централизованного хранения и коллективного использования данных.
В состав БнД входит одна или несколько баз данных, справочник баз данных,
система управления базами данных. Кроме того, когда говорят о банке данных,
то часто имеют в виду, что в его состав включены и технические структуры
(компьютеры, средства, обеспечивающие работу этих компьютеров в сети
(если такая предусматривается)) и организационно-методические средства
(различные инструкции, методические и регламентирующие материалы,
предназначенные для различных пользователей банка данных). В состав банка
данных часто включают и тех специалистов, которые обеспечивают
функционирование и развитие банка данных. Группа таких специалистов имеет
общее название администратор банка данных. И эта группа считается
составной частью банка данных.

3. Основные компоненты современных СУБД

Современные СУБД обычно содержат 4 важнейших компоненты:
ядро, отвечающее за управление данными в оперативной и внешней памяти,
а так же за журнализацию;
процессор языка БД, который необходим для оптимизации запросов на
изменение и извлечение данных и создание исполняемого внутреннего кода;
подсистему поддержки времени исполнения, интерпретирующую программы
управления данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;
внешние утилиты или сервисные программы, которые обеспечивают
дополнительные возможности.

4. Классификации СУБД

По способу доступа к базе данных
По модели данных
Иерархические
Файл-серверные
Сетевые
Клиент-серверные
Реляционные
Встраиваемые
Объектно-ориентированные
Объектно-реляционные
По степени распределённости (По технологии обработки данных базы )
Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном
компьютере)
Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более
компьютерах).

5. Классификация СУБД по способу доступа к базе данных

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 осуществля-ется 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.
Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual
FoxPrо.

6. Классификация СУБД по способу доступа к базе данных

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.
Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM
DB2, Informix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server
Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Caché, ЛИНТЕР.

7. Классификация СУБД по способу доступа к базе данных

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.
Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server
Compact, ЛИНТЕР.

8. Классификация СУБД по характеру хранения данных и обращения к ним

9. Некоторые характеристики современных баз данных

Достаточная мощность. Основной функцией базы данных является хранение
большого количества информации. Потребность в емкости быстро растет, и
база данных обеспечивает структурированное хранение.
Безопасность. Данные важны и должны быть сохранены. Это означает, что
должна быть обеспечена защита хранимых данных как от несанкционированного входа в систему, случайного удаления или модификации информации, так
и от аппаратных сбоев и стихийных бедствий.
Многопользовательская среда. Информация в базе данных должна быть
доступна для многих пользователей одновременно на различных уровнях
безопасности.
Эффективность. Пользователям необходим быстрый доступ к данным.
Масштабируемость. Базы данных должна быть гибкой и легко адаптируемой
к изменяющимся потребностям бизнеса.
Удобство для пользователя. Базы данных предназначены не только для
программистов. Другими словами, необходимо иметь возможность легко
манипулировать данными.

10. Основные понятия

Предметная область (прикладная) (application domain) – информационная область,
отражающая некоторое множество объектов и связей между ними. Причем, в
предметной области могут выделяться свои подобласти (организационные единицы).
Объект (object) – определенная часть окружающей нас реальной действительно-сти
(предмет, процесс, явление). Примеры объектов: Для базы данных «Студенты и
занятия», объектом являются студенты, кафедры, дисциплины и т.д.
Атрибуты (элементы данных, поля, items) – это характеристика объекта.
Каждый объект характеризуется рядом атрибутов.
Значение данных – действительные данные, содержащиеся в каждом элементе
данных (т.е. значение атрибута).
Запись данных (data record) – совокупность значений связанных элементов данных
(относящихся к одному объекту). Иногда приводят такое определение: запись данных
– единица структуры данных.
Ключевой элемент данных (Primary key) – это совокупность атрибутов, однозначно
определяющая содержимое всей записи. Содержимое каждой записи в ключевом
элементе данных уникально.
Концептуальная модель (Conceptual data model )
Модель объектов с составляющими их элементами данных и взаимосвязями без
указания способов физического хранения данных называется концептуальной
моделью. Иначе говоря, концептуальная модель является моделью предметной
области.

11.

Избыточность и целостность данных
Избыточность данных
Различают логическую избыточность данных и физическую избыточность
данных. Связано это с различными уровнями описания данных. Избыточность на
логическом уровне не означает обязательную избыточность физических данных,
поскольку логический уровень связан с описанием концептуальной модели, а
физический – с реализацией данных на физических носителях.
Логическая избыточность может привести к противоречивости данных.
Физическая избыточность предполагает наличие копии БД.
Целостность данных
Целостность данных – такое состояние данных, когда они сохраняют свое
информационное содержание и однозначность интерпретации в условиях
случайных воздействий. Целостность данных считается сохраненной, если
данные не искажены и не разрушены (не стерты).
В базе данных с сохранением целостности информации (данных) связано три
аспекта:
поддержание семантической (смысловой) целостности;
управление параллельной обработкой данных;
восстановление данных после физических сбоев.
Независимость данных – нечувствительность прикладных программ к
изменениям в логической и физической организации данных.

12. Взаимосвязи в моделях данных

Взаимосвязь выражает связь между двумя множествами данных. Различают три типа
взаимосвязей: «один к одному», «один ко многим» и «многие ко многим».
Один к одному (1:1)
Пример: отношения между Менеджерами и Отделами: каждый отдел имеет только
одного менеджера, и каждый менеджер управляет только одним отделом.
Один-ко-многим (1: M)
Пример: отношения между Факультетами и Кафедрами: каждая Кафедра является
частью одного факультета, и каждый факультет состоит из многих кафедр.
Многие-ко-многим (M: N)
Пример: отношения между Авторами и Книгами: каждый Автор может написать много
книг, и каждая книга может быть написана многими Авторами.