Предисловие (стр. 23 )

Чаще всего база данных организуется таким образом, чтобы каждому состоянию предметной области соответствовало некоторое состояние базы данных. Существуют, однако, и иные подходы. Например, в экономических исследованиях и в управлении экономикой широко используются базы данных временных рядов экономических показателей. Их характерная особенность заключается в том, что каждое состояние такой базы данных моделирует не только текущее состояние предметной области (народного хозяйства в целом, региона, отрасли, производственного объединения и т. п.), но и некоторую ее предысторию - хронологическую последовательность ряда предшествующих состояний. Указанные базы данных являются частным случаям так называемых временных (темпоральных) баз данных. В таких базах данных со значениями содержащихся в них данных ассоциируются отметки времени, к которым эти значения относятся.

Базы данных рассматриваются как интегрированные совокупности данных. Это свойство баз данных означает, что каждый факт представлен в ней только один раз. Иначе говоря, основополагающим принципом создания баз данных является минимизация избыточности данных. Наличие избыточных данных создает предпосылки для нарушения непротиворечивости базы данных, доставляет много забот специалистам, ответственным за поддержку базы данных. Помимо этого для хранения избыточных данных требуются дополнительные ресурсы памяти и вычислительные ресурсы для поддержки тождественности дубликатов данных. Нужно, однако, заметить, что в настоящее время принцип минимизации избыточности данных на практике иногда сознательно нарушается ради улучшения каких-либо иных характеристик информационной системы. Так, в распределенных базах данных часто используется поддержка копий фрагментов базы данных (репликатов) на разных узлах сети ради сокращения сетевого трафика и повышения производительности системы. Однако за это приходится платить необходимостью синхронизации репликатов при обновлении одного из них.

Обычно база данных создается для удовлетворения информационных потребностей многих пользователей, для поддержки комплекса приложений. Это означает, прежде всего, что критерии оценки возможных вариантов построения базы данных носят социальный характер и направлены на обеспечение интегральной эффективности системы, а не эффективности удовлетворения информационных потребностей отдельных ее пользователей. При этом могут учитываться приоритеты и частота решения отдельных задач, их требования к вычислительным ресурсам, используемые в них части базы данных и т. п.

К сожалению, на практике учет таких критериев оказывается весьма сложной задачей. Разработчик и персонал администрирования системой базы данных чаще всего вынуждены ограничиваться интуитивными оценками и решениями. Однако в ответственных случаях для решения этой трудной проблемы используют оптимизационные математические модели, проводят эксперименты с имитационными моделями исследуемой системы для получения нужных оценок.

При определении содержания базы данных (или, что - то же самое, при выборе предметной области системы) обычно используются два подхода. При первом подходе разработчик базы данных руководствуется априори заданными характеристиками информационных потребностей пользователей. При втором подходе такие характеристики заранее неизвестны, и поэтому стремятся включить в базу данных наиболее значимые факты предметной области, которые могут быть полезны многим пользователям. База данных, построенная по этому принципу, называется предметной.

В соответствии с концепцией базы данных, она представляет собой самостоятельный обобществленный централизованно управляемый ресурс некоторого сообщества пользователей, предназначенный для удовлетворения их информационных потребностей. Создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются с помощью специального программного инструментария, называемого системой управления базами данных (СУБД). СУБД вместе с управляемой ею базой данных называется системой базы данных. Заметим, что довольно часто приходится сталкиваться со случаями, когда СУБД ошибочно называют базой данных.

Пользователями системы базы данных являются, прежде всего, специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей и/или источников данных в базе данных. Их называют конечными пользователями. Кроме того, в качестве пользователей могут рассматриваться различные прикладные программы или программные комплексы, оперирующие данными, содержащимися в базе данных. Такие программные средства называют приложениями системы базы данных.

Конечные пользователи взаимодействуют с системой базы данных с помощью пользовательских интерфейсов СУБД. Что касается приложений, то они получают доступ к базе данных, взаимодействуя с СУБД через ее интерфейсы прикладного программирования.

Централизованный характер управления данными в базе данных обусловлен социальным характером ее пользовательской среды и предполагает необходимость существования некоторого лица или группы лиц, на которых возлагаются функции администратора системы базы данных, действующего в интересах всего сообщества ее пользователей. Персонал администратора ответственен, в частности, за поддержку системы в работоспособном состоянии, за своевременную актуализацию данных, за эффективное использование вычислительных ресурсов системы и ресурсов памяти, за предоставление полномочий пользователям на доступ к данным и т. п.

Различаются сосредоточенные и распределенные базы данных. Сосредоточенная база данных полностью поддерживается на одном компьютере и доступна по запросам пользователей, работающих непосредственно на данном компьютере. Может использоваться также и сетевой доступ к такой базе данных, который часто применяется в локальных сетях, а также для доступа к базам данных в среде Веб.

Появление компьютерных сетей позволило создавать распределенные базы данных. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных узлах вычислительной сети. Части базы данных на отдельных узлах могут при этом использоваться одновременно как автономные локальные базы данных. Благодаря функциональным возможностям программного обеспечения, используемого для поддержки и использования распределенных баз данных, фактор распределенности данных может быть прозрачным для пользователей. В таких случаях пользователь распределенной базы данных не обязан знать, каким образом ее компоненты размещены в узлах сети, и представляет себе эту базу данных как единое целое. Работа с распределенной базой данных осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).

В распределенных базах данных используется два метода распределения данных - фрагментация и тиражирование. Фрагментация данных заключается в разбиении базы данных на составные части, хранимые в различных узлах сети. Тиражирование данных (репликация) используется для сокращения сетевого трафика и повышения производительности системы при обработке пользовательских запросов за счет того, что данные в сети размещаются в местах их порождения и/или активного использования. При этом копии некоторых составных частей базы данных (репликаты) хранятся в различных узлах сети. Естественно, что при обновлении какой-либо копии возникает необходимость синхронизации состояния всех копий модифицированного фрагмента базы данных. Затраты ресурсов на эту процедуру являются платой за сокращение сетевого трафика.

Контрольные вопросы

Что такое база данных и как она связана с моделированием предметной области в информационных системах?

Какое отношение к базе данных имеет интенсиональная модель предметной области?

Для чего нужна актуализация базы данных и в чем она заключается?

Что представляет собой реструктуризация базы данных?

Чем темпоральные базы данных отличаются от традиционных?

Как трактуется понятие интегрированной базы данных?

Каковы следствия социального характера базы данных как информационного ресурса?

Какие подходы используются при определении содержательного состава базы данных?

Что такое система управления базами данных?

Что представляет собой система базы данных?

Чем отличается система управления базы данных от системы базы данных?

Почему необходимо осуществлять администрирование системы базы данных?

Каковы особенности сосредоточенных и распределенных баз данных?

Для каких целей создаются распределенные базы данных?

Какие методы распределения данных используются в распределенных базах данных?

8.4. Системы управления базами данных и их функции

Как уже отмечалось выше, системой управления базами данных (СУБД) называют программную систему, предназначенную для создания общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективного доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий. СУБД предназначена для централизованного управления базой данных как социальным ресурсом в интересах всего сообщества ее пользователей. Доступ к базе данных отдельных пользователей при этом возможен только через посредство СУБД.

По степени универсальности применения различаются два класса СУБД - системы общего назначения и специализированные системы. СУБД общего назначения создаются без ориентации на какую-либо конкретную предметную область или на информационные потребности какой-либо специфической группы пользователей. Они могут выполнять функции управления данными, которые необходимы в различных областях применения. К этой категории систем относятся коммерческие программные продукты СУБД. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных с учетом особенности ее применения. СУБД общего назначения способны в полной мере обеспечивать потребности весьма широкого круга применений.

Использование СУБД общего назначения как инструментального средства для создания информационных систем, основанных на технологиях баз данных, позволяет значительно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Развитые функциональные возможности таких СУБД, присущая им, как правило, функциональная избыточность позволяют иметь "запас мощности", необходимый для безболезненного эволюционного развития построенных на их основе информационных систем в рамках их жизненного цикла. Вместе с тем средства настройки дают возможность достигнуть приемлемого уровня производительности информационной системы в процессе ее эксплуатации.