Наследование – это способ описания дерева типов [19].
Имея такие богатые возможности, концептуальная модель долгое время была не реализована. Авторами концептуальной модели были Смит и Смита – американские ученые, написавшие ряд статей в 1972 – 1976 годах, которые, по общему мнению, считались утопией.
Инфологическая модель данных
Наиболее близка к концептуальной модели, модель “Сущность-связь”, хоть и значительно более ущербная с точки зрения пользователя. Основными конструктивными элементами инфологических моделей, являются сущности, связи между ними и их свойства.
Сущность – любой различимый объект.
Атрибут – поименованная характеристика сущности.
Связь – ассоциирование двух или более сущностей.
Ключ – минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Как правило – это первичный ключ в таблице базы данных.
К. Дейт определяет три основных класса сущностей: стержневые, ассоциативные и характеристические, а также подкласс ассоциативных сущностей – обозначения [8].
Ассоциативная сущность – это связь вида "многие-ко-многим".
Характеристическая сущность (характеристика) – это связь вида "многие-к-одной" или "одна-к-одной" между двумя сущностями (частный случай ассоциации). Единственная цель характеристики в рамках рассматриваемой предметной области состоит в описании или уточнении некоторой другой сущности. Это что-то вроде перечисления.
Обозначающая сущность или обозначение – это связь вида "многие-к-одной" или "одна-к-одной" между двумя сущностями и отличается от характеристики тем, что не зависит от обозначаемой сущности.
Архитектура БД
Эффективность функционирования информационной системы (ИС) во многом зависит от ее архитектуры. В настоящее время перспективной является архитектура клиент-сервер. В достаточно распространенном варианте она предполагает наличие компьютерной сети и распределенной базу данных, включающей корпоративную базу данных (КБД) и персональные базы данных (ПБД). КПД размещается на компьютере-сервере, ПБД размещают на компьютерах сотрудников подразделений, являющихся клиентами корпоративной БД.
Сервером определенного ресурса в компьютерной сети называется компьютер (программа), управляющий этим ресурсом, клиентом-компютер (программа), использующий этот ресурс. В качестве ресурса компьютерной сети могут выступать, к примеру, базы данных, файловые системы, службы печати, почтовые службы. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он управляет.
Достоинством организации информационной системы по архитектуре клиент-сервер - удачное сочетание централизованного хранения, обслуживания и коллективного доступа к общей информации с индивидуальной работой пользователей над персональной информацией. Архитектура клиент-сервер является удачное сочетание централизованного хранения, обслуживания и коллективного доступа общей корпоративной информации с индивидуальной работой пользователей над персональной информацией. Она допускает различные варианты реализации.
Исторически первыми появились распределенные ИС с применением файл-сервера. В таких ИС по запросам пользователей файлы базы данных передаются на персональные компьютеры (ПК), где и производится их обработка. Недостатком такого варианта архитектуры является высокая интенсивность передачи обрабатываемых данных. Причем, зачастую передаются избыточные данные: вне зависимости от того, сколько записей из базы данных требуется пользователю, файлы базы данных передаются целиком.
Структура распределенной ИС, построенной по архитектуре клиент-сервер с использованием сервера баз данных. При такой архитектуре сервер базы данных обеспечивает выполнение основного объема обработки данных. Формируемые пользователем или приложением запросы поступают к серверу БД в виде инструкций языка SQL. Сервер базы данных выполняет поиск и извлечение нужных данных, которые затем передаются на компьютер пользователя. Достоинством такого подхода в сравнении предыдущим является заметно меньший объем передаваемых данных.
Для создания и управления персональными БД и приложений, работающих с ними, используются СУБД, такие как AccessVisualFoxPro фирмы Microsoft, Paradox фирмы Borland.
Корпоративная БД создается, поддерживается и функционирует под управлением сервера БД, например MicrosoftSQLServer или OracleServer.
В зависимости от размеров организации и особенностей решаемых задач информационная система может иметь одну из следующих конфигураций
-компьютер-сервер, содержащий корпоративную и персональные базы;
- компьютер-сервер и персональные компьютеры с ПБД;
-несколько компьютеров-серверов и персональных компьютеров с ПДБ [20].
Использование архитектуры клиент-сервер дает возможность постепенного наращивания информационной системы предприятия, во-первых, по мере развития предприятия; во-вторых, по мере развития самой информационной системы
Разделение общей БД на корпоративную БД и персональную БД позволяет уменьшить сложность проектирования БД по сравнению с централизованным вариантом, а значит снизить вероятность ошибок при проектировании и стоимость проектирования.
Важнейшим достоинством применения БД в информационных системах является обеспечение независимости данных от прикладных программ. Это дает возможность пользователям не заниматься проблемами представления данных на физическом уровне: размещения данных в памяти, методов доступа к ним и т.д.
Такая независимость достигается поддерживаемым СУБД многоуровневым представлением данных в БД на логическом (пользовательском) и физическом уровнях. Благодаря СУБД и наличию логического уровня представление данных обеспечивается отделение концептуальной (понятийной) модели БД от ее физического представления в памяти компьютера.
2.2 Система управления базами данных
Можно считать, что если прикладная информационная система опирается на некоторую систему управления данными, обладающую этими свойствами, то эта система управления данными является системой управления базами данных (СУБД).
Система управления базами данных (СУБД) – это указания на программный комплекс, реализующий базы данных [21].
Основными функциями СУБД является:
-непосредственное управление данными во внешней памяти. Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей, например, для убыстрения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы).
-управление буферами оперативной памяти. СУБД обычно работают с БД значительного размера; по крайней мере, этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов.
Одним из основных требований к СУБД является надежность хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматриваются два возможных вида аппаратных сбоев: так называемые мягкие сбои, которые можно трактовать как внезапную остановку работы компьютера, например аварийное выключение питания и жесткие сбои, характеризуемые потерей информации на носителях внешней памяти. Поддержание надежности хранения данных в БД требует избыточности хранения данных, причем та часть данных, которая используется для восстановления, должна храниться особо надежно. Наиболее распространенным методом поддержания такой избыточной информации является ведение журнала изменений БД. Журнал - это особая часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью. Иногда поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках, в которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД. Во всех случаях придерживаются стратегии "упреждающей" записи в журнал. Самая простая ситуация восстановления - индивидуальный откат транзакции.
Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД [21].
Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом называемые языками БД. В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL.
Типовая организация современной СУБД: логически в современной реляционной СУБД можно выделить наиболее внутреннюю часть - ядро СУБД, компилятор языка БД (обычно SQL), подсистему поддержки времени выполнения, набор утилит. В некоторых системах эти части выделяются явно, в других - нет, но логически такое разделение можно провести во всех СУБД.
Ядро СУБД - отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию. Соответственно, можно выделить такие компоненты ядра, как менеджер данных, менеджер буферов, менеджер транзакций и менеджер журнала. Ядро СУБД обладает собственным интерфейсом, не доступным пользователям напрямую и используемым в программах, производимых компилятором SQL или в подсистеме поддержки выполнения таких программ и утилитах БД. Ядро СУБД является основной резидентной частью СУБД. При использовании архитектуры "клиент-сервер" ядро является основной составляющей серверной части системы.