Московский Энергетический Институт, Технический Университет
Обзор современных систем управления базами данных
Студент: Дудкина А.
Группа: А-13-07
Предмет: базы данных и экспертные системы
Преподаватель: Сидорова Н.П.
Введение.
Обзор основных СУБД:
Microsoft SQL Server
PostgreSQL
Прочие СУБД
Заключение: тенденции развития СУБД.
Приложение.
Введение
В настоящее время в мире используется достаточно большое количество универсальных промышленных СУБД. Среди них можно выделить трех несомненных лидеров (как по уровню развития технологий, так и по объему рынка – они вместе занимают более 90% мирового рынка СУБД). Это СУБД первого эшелона – Oracle, Microsoft SQL Server, MySQL и IBM DB2, в последнее время быстро становится популярна система с открытым кодом PostgreSQL. Список СУБД второго эшелона довольно велик, сюда относят такие СУБД, как Sybase, Informix, Ingress, Adabas, Interbase, Progress, Cache, Linter, Firebird, Teradata и т д
Существуют также небольшие СУБД для нишевых (специализированных) решений и постоянно появляются прототипы новых специализированных СУБД (объектно-ориентированные СУБД, ХML СУБД, СУБД для обработки потоковых данных, СУБД для работы с текстами и т.д.).
Настольные СУБД используются для сравнительно небольших задач (небольшой объем обрабатываемых данных, малое количество пользователей). С учетом этого, указанные СУБД имеют относительно упрощенную архитектуру, в частности, функционируют в режиме файл-сервер, поддерживают не все возможные функции СУБД (например, не ведется журнал транзакций, отсутствуетвозможность автоматического восстановления базы данных после сбоев и т. п.). Тем не менее, такие системы имеют достаточно обширную область применения. Прежде всего, это государственные (муниципальные) учреждения, сфера образования, сфера обслуживания, малый исредний бизнес. Специфика возникающих там задач заключается в том, что объемы данных не являются катастрофически большими, частота обновлений не бывает слишком высокой, организация территориально обычно расположена в одном небольшом здании, количество пользователей колеблется от одного до 10–15 человек. В подобных условиях использованиенастольных СУБД для управления информационными системами является вполне оправданным, и они с успехом применяются.
Одними из первых СУБД были так называемые dBase-совместимые программные системы, разработанные разными фирмами. Первой широко распространенной системой такого рода была система dBase III – PLUS (фирма Achton-Tate). Развитый язык программирования, удобный интерфейс, доступный для массового пользователя, способствовали широкому распространению системы. В то же время работа системы в режиме интерпретации обусловливала низкую производительность на стадии выполнения. Это привело к появлению новых систем-компиляторов, близких к системе dBase III – PLUS: Clipper (фирма Nantucket Inc.), FoxPro (фирма Fox Software), FoxBase+ (фирма Fox Software), Visual FoxPro (фирма Microsoft). Одно время достаточно широко использовалась СУБД PARADOX (фирма Borland International).
В последние годы очень широкое распространение получила система управления базами данных Microsoft Access, которая входит в целый ряд версий пакета Microsoft Office(фирма Microsoft).
Для крупных организаций ситуация принципиально меняется. Там использование файл-серверных технологий является неудовлетворительным по описанным выше причинам. Поэтому на передний край борьбы за автоматизацию выходят так называемые серверные СУБД .
Основными производителями таких систем обработки и хранения данных являются 3 корпорации: Oracle, Microsoft и IBM. Диаграмма соотношения объемов продаж соответствующих систем (источник: IDC Report, Май 2006) приводится нарисунке.
Продажи ПО систем хранения данных в мире
Наиболее распространеннымиклиент-серверными системами здесь соответственно являются системы Oracle (разработчик компания Oracle), MS SQL Server (разработчик компания Microsoft), DB2, Informix Dynamic Server (компания IBM).
Дадим краткую характеристику основным системам.
Oracle
СУБД Oracle – ветеран рынка реляционных СУБД. Разработка этой системы была начата практически в то же время, что и IBM DB2 и по настоящее время эти системы остаются основными конкурентами (что видно из рисунка).
Oracle занимает лидирующие позиции на рынке СУБД и, что особенно важно, лидирует на платформах Unix и Windows. В России также обозначилось лидерство Oracle, особенно в области крупномасштабных информационных систем. Фактически в нашей стране СУБД Oracle стала стандартом государственных информационных систем.
Причина широкой распространенности Oracle заключается прежде всего в высоких эксплуатационных характеристиках СУБД, большом количестве подготовленных отечественных специалистов по Oracle, наличию поддерживающей инфраструктуры – учебных центров, широкой сети партнеров Oracle, большому числу технических курсов по Oracle в высших учебных заведениях и т.д. Так, только в Москве имеется более десятка учебных центров, предоставляющих широкий спектр технических курсов практически по всем линиям программных продуктов Oracle. Партнерская сеть по всей стране насчитывает более 160 организаций, что гарантирует поддержку ПО Oracle практически в любой точке страны. На русском языке уже издано достаточно много качественных книг по СУБД Oracle.
Служба технической поддержки Oracle построена на профессиональной основе. Служба технической поддержки в России сертифицирована по стандарту ISO 9000.
Кроме того, ведущие компании – партнеры Oracle, такие как FORS, RDTex имеют собственные центры технической поддержки.
Важным является и то, что наряду с СУБД, компания Oracle поставляет центральный инфраструктурный продукт – Internet Application Server, сервер приложений, функционирующих в среде Internet/Intranet, а также CASE-средства, средства быстрой разработки приложений, средства построения хранилищ данных, оперативного анализа данных, выявления сложных зависимостей в данных (Data Mining), что позволяет поставлять не отдельные продукты, но комплексные технологические решения для заказчиков.
С технической точки зрения важно то, что Oracle функционирует практически на всех существующих компьютерных платформах, в том числе и на больших ЭВМ (OS/390) и на еще сохраняющих популярность системах Vax VMS, не говоря уже о Windows NT и различных разновидностях Unix, в том числе Solaris, HP-UX, AIX, Linux, SCO Unix и т.д.
Другой важной характеристикой является поддержка Oracle всех возможных вариантов архитектур, в том числе симметричных многопроцессорных систем, кластеров, систем с массовым параллелизмом и т.д. Очевидна значимость этих характеристик для современных масштабных организаций, где эксплуатируется множество компьютеров различных моделей и производителей. В таких условиях фактором успеха является максимально возможная типизация предлагаемых решений, ставящая своей целью существенное снижение стоимости владения программным обеспечением. Унификация систем управления базами данных – один из наиболее значимых шагов на пути достижения этой цели.
Ядром СУБД Oracle является сервер базы данных, который поставляется в одном из четырех вариантов в зависимости от масштаба информационной системы, в рамках которой предполагается его применение. Для систем масштаба крупной организации предлагается продукт OracleDatabase Enterprise Edition (корпоративная редакция) , для которого имеется целый набор опций, архитектурно и функционально расширяющих возможности сервера. Именно Oracle Database Enterprise Edition устанавливается на кластерах (с опцией Parallel Server, по версию 8i включительно или RAC– Real Application Cluster, начиная с версии 9i и старше), позволяя создавать системы высокой готовности. Продукт Oracle Database Standard Edition(стандартная редакция) ориентирован на организации среднего масштаба или подразделения в составе крупной организации. Для персонального использования предназначен продукт Oracle Database Personal Edition (персональная редакция) .
Важнейшим преимуществом Oracle перед конкурентами (и, прежде всего, перед DB2) является идентичность кода различных версий сервера баз данных Oracle для всех платформ, гарантирующая идентичность и предсказуемость работы Oracle на всех типах компьютеров, какие бы не входили в ее состав. Все варианты сервера Oracle имеют в своей основе один и тот же исходный программный код и функционально идентичны, за исключением некоторых опций, которые, например, могут быть добавлены к Oracle Database Enterprise Edition и не могут - к Oracle Database Standard Edition.
Таким образом, для всех платформ существует единая СУБД в различных версиях, которая ведет себя одинаково и предоставляет одинаковую функциональность вне зависимости от платформы, на которой она установлена. Разработку серверных продуктов в составе СУБД выполняет единое подразделение корпорации Oracle, изменения вносятся централизовано, после этого подвергаются тщательному тестированию в базовом варианте, а затем переносятся на все платформы, где также детально проверяются. Возможность переноса Oracle обеспечивается специфической структурой исходного программного кода сервера. Приблизительно 80% программного кода Oracle – это программы на языке программирования C, который (с известными ограничениями) является платформо - независимым. Примерно 20% кода, представляющее собой ядро сервера, реализовано на машинно-зависимых языках и эта часть кода, разумеется, переписывается для различных платформ.
Жесткая технологическая схема разработки Oracle, опирающаяся на принципы идентичности исходного программного кода для различных версий и платформ, контрастирует со схемами других компаний. Так, СУБД DB/2 представляет собой семейство продуктов, но не единый продукт. Функционально версия DB2 для IBM S/390 столь существенно отличается от DB2 для платформ UNIX и NT, что позволяет говорить вообще о разных продуктах.
Итак, СУБД Oracle скрывает детали реализации механизмов управления данным на каждой из платформ, что дает основание говорить о практически полной унификации базового программного обеспечения. Дополнительно к этому, архитектура Oracle позволяет переносить прикладные системы, реализованные на одной платформе, на другие платформы без изменений как в структурах баз данных, так и кодов приложений. При этом основным критерием, определяющим возможность переноса тех или иных программных компонентов между платформами является полное исключение их них машинно-зависимого кода.
Microsoft SQL Server
Началом истории Microsoft SQL Server по праву можно считать 1986 год, когда Microsoft и Sybase выпустили совместную версию продукта - SQL Server 1.0 и адаптировали ее для операционной системы OS/2 при поддержке компании Ashton Tate, которая в то время была лидером на рынке СУБД для персональных компьютеров. Выпущенный в 1989 году продукт не получил должного признания из за проблем, связанных с продвижением OS/2. В 1990 году Sybase и Microsoft прервали соглашение с Ashton Tate и выпустили версию SQL Server 1.1 для новой операционной системы Windows 3.0. Microsoft отвечала за клиентские утилиты, программные интерфейсы и средства управления, а Sybase - за разработку ядра базы данных.
В 1992 году началась разработка новой версии продукта - SQL Server on Windows NT, который был выпущен в 1993 году одновременно с серверной операционной системой - Microsoft Windows NT. Тесная интеграция с Windows NT обеспечила продукту высокую производительность, управляемость и впервые у Microsoft появилась система управления базами данных, которая могла конкурировать с аналогичными продуктами на платформе UNIX. В 1994 году Microsoft и Sybase прервали совместное пятилетнее соглашение и бывшие партнеры занялись самостоятельным развитием своих, теперь уже конкурирующих продуктов.
В 1995 и 1996 годах увидели свет версии SQL Server 6.0 и 6.5, но некоторые проблемы с производительностью и управляемостью не позволили этим продуктам завоевать существенную долю рынка корпоративных СУБД. Было принято решение приостановить развитие текущей версии платформы и начать создание продукта «с нуля». Примерно в то же время компания DEC
продала свою систему управления базами данных компании Oracle и Microsoft удалось заполучить ведущих специалистов компании DEC - Джима Грея (Jim Gray), Дэйва Ломета (Dave Lomet) и Фила Бернштейна (Phil Bernstein). Команде разработчиков была поставлена задача - создать новое ядро базы данных с поддержкой масштабируемости, новый процессор обработки запросов, систему самонастройки, самоуправления, а также реализовать поддержку OLAP и ETL с привлечением специалистов из компании Panorama. Разработка новой СУБД заняла около трех лет и в 1998 году был выпущен продукт под названием SQL Server 7.0 - Microsoft начала завоевывать не только рынок реляционных СУБД, но и такие новые рынки, как business intelligence и data warehousing. Параллельно велась работа над SQL Server 2000, который включал в себя поддержку XML, индексированные представления, распределенные разделы на основе представлений, а также более чем 20% ное увеличение производительности для практически всех ключевых компонентов продукта. В 2000 году Microsoft стала полноправным лидером на рынке СУБД для платформы Windows.
Дальнейшее развитие продукта - в версиях SQL Server 2005 и SQL Server 2008 - добавило увеличение производительности, управляемости, расширенную поддержку различных типов данных, интегрированные системы создания отчетов, трансформации данных, расширенные функции анализа и т. п.
Microsoft SQL Server 2008 - это законченное предложение в области баз данных и анализа данных для быстрого создания масштабируемых решений электронной коммерции, бизнес-приложений и хранилищ данных. Оно позволяет значительно сократить время выхода этих решений на рынок, одновременно обеспечивая масштабируемость, отвечающую самым высоким требованиям. В SQL Server включена поддержка языка XML и протокола HTTP,средства повышения быстродействия и доступности, позволяющие распределить нагрузку и обеспечить бесперебойную работу, функции для улучшения управления и настройки, снижающие совокупнуюстоимость владения.
Платформа бизнес-анализа SQL Server 2008, тесно интегрированная с Microsoft Office, предоставляет развитую маштабируемую инфраструктуру для внедрения мощных возможностей бизнес-анализа в рабочий процесс всех бизнес-подразделений вашей компании, открывая доступ к нужной бизнес-информации через знакомый интерфейс MS Excel и MS Word.
MS SQL Server 2008 поддерживает создание и работу с корпоративным хранилищем данных, объединяющим информацию со всех систем и приложений, позволяющим получить единую комплексную картину бизнеса вашей компании.
MS SQL Server 2008 предоставляет масштабируемый ивысокопроизводительный"процессор данных" - для самых ответственных и требовательных бизнес-приложений, тем, кому необходим высочайший уровень надежности и защиты, позволяя при этом снизить совокупную стоимость владения за счет расширенных возможностей по управлению серверной инфраструктурой.
MS SQL Server 2008 предлагает разработчикам развитую, удобную и функциональную среду программирования, включая средства работы с веб службами, инновационные технологии доступа к данным – все, что необходимо для эффективной работы с данными любых типов и форматов
DB 2 Universal Database
Сначала немного информации с сервера (http :// www -01. ibm . com / software / ru / data /? pgel = ibmhzn ):
Универсальный сервер баз данных DB 2 Universal Database - это масштабируемая, обьектно-реляционная система управления базами данных с интегрированной поддержкой мультимедиа и Web , работающая на системах от персональных компьютеров и серверов на процессорах Intel до Unix , от однопроцессорных систем до симметричных многопроцессорных систем (SMP ) и систем с массовым параллелизмом (MPP ), на хостах AS /400 и мейнфреймах. DB 2 Universal Database объединяет в себе высокую производительность систем обработки транзакций в режиме on - line , объектно-реляционные расширения, усовершенствованные средства оптимизации с возможностями параллельной обработки и поддержкой очень больших баз данных. DB 2 Universal Database также имеет новые встроенные средства для облегчения переноса на свою базу приложений, разработанных на других системах управления базами данных, таких как Oracle , Microsoft , Sybase и Informix . Помимо этого, DB 2 Universal Database включает в себя дополнительные средства поддержки систем аналитической обработки в реальном времени (OLAP ) и систем поддержки принятия решений, множество простых в использовании расширений (DB 2 extenders ). DB 2 Universal Database доступна на абсолютном большинстве ключевых платформ, что дает заказчикам ту гибкость, которая им необходима.
Система СУБД DB2 – один из “долгожителей” в мире систем управления базами данных. Имея в своей основе классическую реляционную модель данных, система первоначально разрабатывалась для больших ЭВМ. Только впоследствии компания IBM реализовала DB2 для платформы AS/400 (СУБД получила название DB2/400), а несколько позже приступила к выпуску практически нового продукта под названием Universal Data Base (UDB), который, как предполагалось, будет соответствовать стандартам открытых систем и функционировать на широком спектре платформ, включая Unix и Windows.
В настоящий момент позиции СУБД DB2 исключительно сильны в первую очередь на больших ЭВМ. Если сравнить экспертные оценки по эксплуатационным характеристикам, приведенные в таблице 1, то видно, что СУБД DB2 обладает практически наивысшими оценками именно на платформе больших ЭВМ. Показательно и то, что СУБД UDB рассматривается в таблице отдельно. Это как раз показатель того, что под общим брэндомDB2 скрывается три практически различных продукта – DB2 для больших ЭВМ, DB2/400 и универсальная DB2 для других платформ. В контексте современной технической политики, которая требует безусловной и максимально возможной унификации базового программного обеспечения, наличие трех различных программных продуктов является негативным фактором.
Являясь главным конкурентом СУБД Oracle в Северной Америке, на российском рынке СУБД DB2, несмотря на высокое техническое качество продукта, представлена очень слабо. Возможно, это связано с общей стратегией компании IBM на российском рынке, когда основной акцент сделан на поставках компьютерных платформ. Фактом является то, что в России с DB2 работают лишь группы энтузиастов. Практически нет инфраструктуры, необходимой для широкого распространения продукта, нет достаточного числа обученных специалистов, нет широкой сети учебных центров, отсутствует литература на русском языке. Представительство IBM в России практически не имеет отделения по технической поддержке DB2, что существенно осложняет эксплуатацию СУБД. Инсталляционная база DB2 в России очень ограничена и затрагивает по большей части большие ЭВМ и AS/400. Партнерская сеть IBM по DB2 невелика по сравнению, скажем, с Microsoft или Oracle. DB2 пока не удалось стать стандартом баз данных для платформ UNIX (здесь эта ниша занята Oracle) и Windows NT (ниша занята Microsoft SQL Server и Oracle).
PostgreSQL
PostgreSQL - объектно-реляционная система управления базами данных (ОРСУБД), разработка которой в различных формах ведется с 1977 года. Работа началась с проекта Ingres в Калифорнийском университете (Беркли). Затем проект Ingres был переведен на коммерческую разработку в корпорации Relational Technologies/Ingres.
В 1986 году другая группа, которую возглавлял Майкл-Стоунбрейкер (Michael Stonebraker) из Беркли, продолжила работу над Ingres и создала объектно-реляционную СУБД Postgres. В 1996 году из-за усовершенствования пакета и перехода на распространение с открытыми исходными текстами было принято новое название - PostgreSQL (в течение непродолжительного времени использовалось название Postgres95). В настоящее время над проектом PostgreSQL активно работает группа разработчиков со всего мира.
PostgreSQL считается самой совершенной СУБД, распространяемой на условиях открытых исходных текстов. В PostgreSQL реализованы многие возможности, традиционно встречавшиеся только в масштабных коммерческих продуктах (за дополнительной информацией обращайтесь к разделу «Возможности PostgreSQL»).
В PostgreSQL реализованы многие возможности, обычно присутствующие только в коммерческих СУБД, таких как DB 2 и Oracle . Ниже перечислены основные возможности PostgreSQL версии 7.1.x.
Объектно-реляционная модель. Работа с данными в PostgreSQL основана на объектно-реляционной модели, что позволяет задействовать сложные процедуры и системы правил. Примерами нетривиальных возможностей этой категории являются декларативные запросы SQL, контроль параллельного доступа, поддержка многопользовательского доступа, транзакции, оптимизация запросов, поддержка наследования и массивов.
Простота расширения. В PostgreSQL поддерживаются пользовательские операторы, функции, методы доступа и типы данных.
Полноценная поддержка SQL . PostgreSQL соответствует базовой спецификации SQL99 и поддерживает такие нетривиальные средства, как объединения стандарта SQL92.
Проверка целостности ссылок. PostgreSQL поддерживает проверку целостности ссылок, обеспечивающую правильность данных в базе.
Гибкость API . Гибкость API PostgreSQL позволяет легко создавать интерфейсы к РСУБД PostgreSQL. В настоящее время существуют программные интерфейсы для Object Pascal, Python, Perl, PHP, ODBC, Java/JDBC, Ruby, TCL, C/ C+ и Pike.
Процедурные языки. В PostgreSQL предусмотрена поддержка внутренних процедурных языков, в том числе специализированного языка PL/pgSQL, являющегося аналогом PL/SQL, процедурного языка Oracle. Одним из преимуществ PostgreSQL является возможность использования Perl, Python и TCL в качестве внутренних процедурных языков.
МУСС. Технология MVCC (Multi-Version Concurrency Control) используется в PostgreSQL для предотвращения лишних блокировок (locking). Каждый, кто хоть раз работал с другими СУБД на базе SQL (например, MySQL или Access), наверняка замечал, что обращение к базе данных для чтения иногда сопровождается задержками, связанными с попытками записи в базу данных. Проще говоря, операции чтения блокируются операциями, производящими обновление записей. Применение технологии MVCC в PostgreSQL полностью решает эту проблему. MVCC лучше низкоуровневой блокировки, поскольку операции чтения никогда не блокируются операциями записи. Вместо этого PostgreSQL отслеживает все транзакции, выполняемые пользователями базы данных, что позволяет работать с записями без ожидания их освобождения.
Клиент-сервер. В PostgreSQL используется архитектура «клиент-сервер» с распределением процессов между пользователями. В целом она напоминает методику работы с процессами в Apache 1.3.x. Главный (master) процесс создает дополнительные подключения для каждого клиента, пытающегося установить соединение с PostgreSQL.
Опережающая регистрация изменений. Опережающая регистрация изменений (Write Ahead Logging, WAL) повышает надежность данных. Все изменения данных протоколируются до их непосредственной актуализации в базе. Наличие протокола изменений гарантирует, что в случае сбоя базы данных (что весьма маловероятно) данные можно будет восстановить по запротоколированным транзакциям. После восстановления системы пользователь продолжает работу с состояния, непосредственно предшествовавшего сбою.
Прочие СУБД
MySQL -одна из наиболее известных свободных СУБД. MySQL является собственностью компанииOracle Corporation, получившей её вместе с поглощённойSun Microsystems, осуществляющей разработку и поддержку приложения. Распространяется подGNU General Public Licenseи под собственной коммерческой лицензией, на выбор. Помимо этого разработчики создают функциональность по заказу лицензионных пользователей, именно благодаря такому заказу почти в самых ранних версиях появился механизмрепликации.
MySQL является решением для малых и средних приложений. Входит в состав серверовWAMP,LAMPи в портативные сборки серверовДенвер,XAMPP. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.
Гибкость СУБД MySQL обеспечивается поддержкой большого количества типов таблиц: пользователи могут выбрать как таблицы типаMyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и таблицыInnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, СУБД MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующим принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL-лицензированию, в СУБД MySQL постоянно появляются новые типы таблиц.
27 января 2010 годаOracle CorporationприобрелаSun Microsystemsи включила MySQL в свою линейку СУБД.
Сообществом разработчиков MySQL созданы различные ответвления кода, такие какDrizzle,OurDelta,Percona Server, иMariaDB. Все эти ответвления уже существовали на моментпоглощениякомпаний Sun и MySQL AB корпорацией Oracle.
Apache Derby -реляционная СУБД, написанная наJava, предназначенная для встраивания в Java-приложения илиобработки транзакций в реальном времени. Занимает 2MBна диске.Apache Derby разрабатывается какopen sourceи распространяется на условиях лицензииApache 2.0. Дерби был ранее известен какIBMCloudscape.Sunраспространяет те же бинарные файлы под именемJava DB.
Основа технологии базы данных Derby - полнофункциональное встраиваемое ядро реляционных базы данных.JDBCиSQL- это доступныеAPIдля него. Поддерживается синтаксисSQL, аналогичныйIBM DB2.
Сетевой сервер Derby добавляет к возможностям ядра СУБДклиент-серверныевозможности. Сетевой сервер позволяет клиентам подключаться черезTCP/IP, используя стандартный протоколDRDA(англ.). Сервер сети позволяет Derby сетевую поддержкуJDBC,ODBC/CLI,PerlиPHP.
Встроенная база данных может быть также сконфигурированна для работы в качестве гибридной серверно-встраиваемой РСУБД; принимающей TCP/IP соединения от других клиентов в добавление к клиентам на той же JVM.
С точки зрения скорости выполнения, Derby не показала хороших результатов в сравнении с другими встраиваемыми SQL базами данных, такими как другая открытая и свободная база данныхH2.
Широкая потребность в автоматизированной обработке данных массовой информации выдвинула потребность в специализированных языках обработки данных. Такие средства обычно включены в системы управления базами данных. Пакеты СУБД дают возможность осуществлять управление данными непосредственно в интерактивном режиме, а так же позволяют программистам разрабатывать более совершенные программные средства их обработки - программные приложения.
В наиболее полном варианте пакеты СУБД должны иметь следующие компоненты:
1. Среда пользователя, дающая возможность непосредственно управления БД.
2. Алгоритмический язык для программирования прикладных систем обработки данных.
3. Компилятор для придания завершенной программе готового коммерческого вида, в виде exe-файла.
4. Программы- утилиты быстрого программирования рутинных операций, такие как FORM, MENU.
СУБД является пользовательской оболочкой, ориентированной на немедленное управление запросов пользователя. Однако для отечественного пользователя это представляет меньшую значимость вследствие трудности овладения англоязычным интерфейсом. Наличие в СУБД языка программирования позволяет создавать сложные системы обработки данных для конкретных задач. Группа реляционных СУБД представлена на рынке программных продуктов достаточно широко. Это, например, такие системы как Paradox, Clipper.
Основная особенность СУБД - это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть банки данных, а затем "Базы данных" (БД).
Базы Данных (БД) представляют собой совокупность данных, структурированных определенным образом по определенной тематике, применяющихся в различных отраслях экономики, промышленности, бизнеса и науки. Скорость доступа к нужной информации, оперативность ее получения определяют, в конечном итоге, успешное ведение бизнеса и уменьшают затраты на соответствующие статьи доходов. Разработаны методы, которые облегчают работу с большим объемом данных: создание баз данных, выполнение поиска, редактирование, извлечение различных выборок, а также проведение анализа данных и оформления расчетов, которые содержат итоговые документы и данные в виде таблиц, диаграмм и графиков.
Эти методы реализуются с помощью комплекса программных средств, обеспечивающих работу с БД - системой управления базой данных (СУБД).
Известно много программных продуктов, позволяющих создавать и работать с БД, например, Access, Clipper, Excel и другие. Среди большого разнообразия программ наибольшей популярностью пользуется СУБД FoxPro, которая по своим характеристикам удовлетворяет самым высоким требованиям, предъявляемым такого типа системам как по уровню и объему, так и по скорости обработки информации.
На данный момент разработано и широко используется Visual FoxPro для Windows версий 3.0 и 5.0. Однако, работа с этими пакетами для непрограммистов представляет собой довольно сложную задачу. Поэтому для создания БД для пользователей, имеющих небольшой опыт в программировании, очень удачными являются версии 2.5 и 2.6 под Windows и 2.0 под DOS.
Структура Базы данных:
База данных - это набор однородной и,как правило, упорядоченной по некоторому критерию информации. База данных может быть представлена как в “бумажном”, так и в компьютерном виде.
Типичным примером “бумажной” базы данных является каталог библиотеки- набор бумажных карточек, содержащий информацию о книгах. Информация в этой базе однородная (содержит сведения только о книгах) и упорядоченная (карточки расставлены в алфавитном порядке фамилий авторов). Другими примерами бумажной базы данных являются телефонный справочник и расписание движения поездов.
Компьютерная база данных представляет собой файл (или набор связанных файлов), содержащий информацию, который часто называют файлом данных. Файл данных состоит из записей, каждая из которых содержит информацию об одном экземпляре. Записи состоят из полей. Каждое поле содержит информацию об одной характеристике экземпляра. Следует обратить внимание, что каждая запись состоит из одинаковых полей. Некоторые поля могут быть не заполнены, однако все равно присутствуют в записи. На бумаге базу данных удобно представлять в виде таблицы. Информацию компьютерных баз данных обычно выводят на экран в виде таблиц. Поэтому часто вместо словосочетания “файл данных” используют словосочетание “таблица данных” или просто “таблица”.
Среда разработки Borland С++ Builder.
Для создания автономного рабочего места можно выбрать программные средства языка « С++ Builder» , которое является одной из наиболее известных СУБД. На рынке программных продуктов есть много средств для автоматизации программирования. Но по мощности и удобству использования со средой Builder может соперничать лишь Borland Delphi и Microsoft Visual Basic.
« С++ Builder» является мощной системой визуального объектно-ориентированного программирования, которая позволяет работать как с простыми локальными удаленными БД, так и с многозвенными распределенными БД. Она сама и поставляемые с ней программные продукты позволяют решать следующий круг задач:
1. Быстро создавать профессионально выглядящие оконные интерфейсы для приложений даже начинающих программистов.
2. Создавать приложения любой сложности и любого назначения, будь то офисные, бухгалтерские, инженерные, информационно поисковые приложения.
3. Создавать удобный интерфейс любым ранее созданным программам.
4. Создавать собственные библиотеки DLL- компонентов, которые потом можно использовать в других языках программирования.
5. Создавать системы работы с локальными и удаленными БД любых типов.
6. Создавать БД различных типов с помощью инструментария С++ Builder (DataBaseDesktop).
7. Форматировать и печатать из приложения сложные отчеты, включающие в себя таблицы, графики, самого разного обозначения.
8. Связываться со своего приложения с такими продуктами Microsoft как Word, Excel и др.
9. Создавать систему помощи, как для своих приложений, так и для других.
Borland C++Builder 6 - это программа, созданная для управления данными - каталогизации, поддержки, обработки информации и многое другое. Хотя Вы можете производить многие операции базы данных через систему меню и интерфейс, овладение обширными возможностями Borland C++Builder 6 требует некоторого знания лежащего в основе языка программирования.
Приложения в среде Borland С++ Builder 6 строятся в виде специальных конструкций - проектов, которые выглядят для пользователя как совокупность нескольких файлов. Ни одна программа не может существовать вне структуры-проекта. Действия по управлению проектами осуществляет специальный программный комплекс - Менеджер проектов.
Минимальные системные требования:
2. Операционная система Microsoft Windows 98, Windows Millennium (Me), Windows 2000 и поздние версии операционных систем Microsoft Windows.
3. объем оперативной памяти должен составлять не менее 128 Mb (256 Mb рекомендуется).
4. 115 Mb свободного места на жестком диске.
5. VGA или более высокое разрешение монитора.
6. Мышь, клавиатура.
7. Пространство на жестком диске, необходимое для полной установки: 675 Mb (Enterprise edition); 580 Mb (Professional); 480 Mb (Personal)
Реляционные базы данных уже давно используются в программировании. В своё время они обрели популярность благодаря простоте и удобству реляционной модели работы с данными.
Данная статья анализирует различия между наиболее популярными реляционными системами управления базами данных (СУБД): SQLite, MySQL и PostgreSQL.
Базы данных – это логически смоделированные хранилища различной информации (данных) всех видов. Каждая база данных SQL основана модели, которая предоставляет структуру для хранящихся в ней данных. Системы управления базами данных — это приложения (или библиотеки), которые управляют базами данных различных форм, размеров и видов.
Реляционные СУБД для работы с данными используют реляционную модель. Эта модель хранит любую информацию в таблицах в виде связанных записей с атрибутами.
Этот тип СУБД требует наличия структур-таблиц. Столбцы (атрибуты) такой таблицы содержат различные типы данных. Каждая запись БД воспринимается как строка в таблице, атрибуты которой представлены в виде столбцов.
Отношения можно рассматривать как математические наборы, содержащие ряд атрибутов, которые в совокупности представляют собой базы данных и хранимую в ней информацию.
Добавляя запись в таблицу, нужно распределить все её компоненты (атрибуты) по типам данных. Разные реляционные СУБД используют разные типы данных, и они не всегда взаимозаменяемы.
Подобные ограничения (как, например, с типами данных) типичны для реляционных СУБД, ведь, по сути, отношения между данными и строятся на основе ограничений.
Примечание : Базы данных NoSQL не имеют таких строгих ограничений, поскольку они не выстраивают таких отношений между данными. Чтобы узнать больше о NoSQL, читайте .
В данной статье мы рассмотрим три наиболее важные и популярные СУБД с открытым исходным кодом.
Примечание : Приложения с открытым исходным кодом почти всегда дают пользователям право на свободное использование и изменение кода. Ответвляя код, вы можете создать совершенно новое приложение. Одним из ответвлений MySQL, например, является MariaDB .
SQLite – это производительная библиотека, которую можно встраивать в приложения. Полноценная БД на основе файлов SQLite предлагает широкий набор инструментов для обработки всех видов данных и накладывает намного меньше ограничений, чем другие реляционные базы данных.
Приложения, использующие SQLite, не взаимодействуют с помощью интерфейса (портов, сокетов), а отправляют прямые запросы в файл, в котором хранятся данные (например БД SQLite). Благодаря этому приложение SQLite очень быстрое и производительное.
MySQL – самая популярная СУБД. Это многофункциональное открытое приложение, поддерживающее работу огромного количества сайтов. Система MySQL довольно проста в работе и может хранить большие массивы данных.
Примечание : Учитывая популярность MySQL, для этой системы было разработано большое количество сторонних приложений, инструментов и библиотек.
MySQL не реализует полный стандарт SQL. Несмотря на это, MySQL предлагает множество функциональных возможностей для пользователей: автономный сервер баз данных, взаимодействие с приложениями и сайтами и т.п.
PostgreSQL – это продвинутая открытая объектно-ориентированная СУБД. PostgreSQL реализует SQL-стандарты ANSI/ISO.
В отличие от других СУБД, PostgreSQL поддерживает очень важные объектно-ориентированные и реляционные функции баз данных: надежные транзакции ACID (атомарность, согласованность, изолированность, долговечность) и т.п.
Основанная на надёжной технологии СУБД PostgreSQL может одновременно обрабатывать большое количество задач. Поддержка согласованности достигается без блокирования операций чтения благодаря MVCC.
Хотя СУБД PostgreSQL не так популярна, как MySQL, для неё тоже разработано большое количество дополнительных инструментов и библиотек, которые упрощают работу с данными и увеличивают производительность СУБД.
Вся жизнедеятельность человека неразрывно связана со множеством информационных каталогов и баз данных. Библиотечный реестр, записная книжка, адреса в мобильном телефоне или планшете - вот далеко не полный перечень структурированной информации, которой мы пользуемся. Но компьютеры любят точность, поэтому дадим определение.
Итак, база данных (БД) - набор логически взаимосвязанных данных, описывающий информационное состояние объектов в различных предметных областях и обрабатываемые компьютерной техникой.
Системой управления базами данных является программная и языковая среда для создания, управления и обработки информационных баз. Назначение СУБД:
Если говорить проще, то база данных определяет методику хранения информации , а СУБД предоставляет средства для ее обработки . Дополнительно системы управления базами разделяются на системы общего применения , которые могут обрабатывать различные данные и специализированные , разработанные под конкретную предметную область или тип информации. Примером специализированных систем управления базами данных являются объектно-ориентированные.
С момента появления компьютерных баз данных было создано множество моделей их работы, но реляционная модель оказалась самой универсальной. Она представляет собой связанный набор информационных таблиц, гарантирует целостность и минимальную избыточность информации. Табличная модель оказалась применима к большинству предметных областей, и рынок реляционных систем управления базами данных стал развиваться быстрыми темпами. На рисунке показан пример реляционной структуры «База студентов».
Все реляционные СУБД поддерживают ANSI стандарт языка SQL и базовые принципы реляционной модели, что обеспечивает работу приложений на разных СУБД. Дополнительно крупные СУБД имеют свои дополнения расширения SQL. Примеры системы управления для крупных проектов - это и ORACLE.
Реляционная модель успешно используется и в разработке Интернет-проектов. Примерами являются СУБД MySQL и PostgreSQL.
Увеличение объемов информации и усложнение взаимосвязей привело к появлению новых систем управления базами данных. Информация перестала быть независимой друг от друга, и иногда вообще невозможно жестко описать ее структуру. Реляционные базы уже не могут справляться с такими задачами. Это привело к появлению нового типа информационных баз и систем управления ими, получивших общее название NoSQL («нет SQL»).
Рынок продолжает развиваться и все больше склоняется к использованию NoSQL-решений. Конечно, на «классическом» SQL реализовано огромное количество программных систем различной сложности, и за ним стоят такие гиганты рынка как Microsoft и ORACLE. Но с большой долей уверенности можно предположить, что NoSQL в ближайшие годы смогут значительно потеснить лидеров в разработке сложных информационных систем.
База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.
Для манипулирования БД разработаны системы управления базами данных (СУБД). Система управления базами данных (СУБД) - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Использование СУБД обеспечивает:
минимизацию избыточности данных – в предельном случае любые данные могут храниться в одном экземпляре;
совместное использование данных многими пользователями;
независимость данных от программ;
эффективность доступа к данным, как удовлетворение требований по своевременности, достоверности и др.;
простоту работы с базой и т.д.
Обычно на СУБД возлагается выполнение следующих функций :
описание данных;
манипулирование данными;
заведение базы данных;
выполнение запросов;
выдача отчетов;
сервис (поддержание целостности, справочные функции, восстановление базы).
По характеру своего размещения БД могут быть централизованными или распределенными.
Централизованная БД – это БД, размещенная на одном единственном сервере.
Поскольку СУБД работает не сама по себе, а поверх определенной программно-аппаратной платформы, стоимость этой платформы играет важную роль для заказчика. Поэтому неудивительно, что крупные компании предпочитают СУБД для Unix, а средние и малые - для Windows и Linux. Чтобы удовлетворить все запросы, вендоры предлагают СУБД для всех платформ. На мировом рынке наиболее быстро растет спрос на СУБД для Linux. Однако по объему продаж у Oracle лидируют Unix-системы, на втором месте - СУБД для Windows и на третьем - для Linux, но разрыв между двумя последними платформами с каждым годом уменьшается.
СУБД
|
Компании |
СУБД |
Краткая характеристика |
|
Зарубежные продукты |
||
|
DB2 Universal Database |
Мультимедийная, Web-совместимая СУБД, работает с основными версиями Unix, Linux и Windows на аппаратных платформах zSeries, iSeries, VSE и VM. СУБД для систем масштаба предприятия и рабочей группы, обеспечивает работу с очень крупными БД в условиях дефицита ресурсов. |
|
|
Реляционная СУБД для управления данными в масштабе предприятия, поддерживает технологии XML и Интернет, обладает встроенным средством анализа и извлечения данных, интегрированным с Microsoft Office, работает на платформе Windows. |
||
|
СУБД для масштабной обработки транзакций (OLTP), хранилищ данных с высокой интенсивностью потока запросов и ресурсоемких Интернет-, приложений. Совместима с основными версиями Unix, Windows и Linux. Последняя версия поддерживает Grid-вычисления. |
||
|
Sybase Adaptive Server Enterprise (ASE) Sybase Adaptive Server Anywhere (ASA) |
СУБД масштаба предприятия для централизованной обработки критически важной информации, работает на платформах Unix и Linux. Компактная, полноценная реляционная СУБД для рабочих групп, мобильных и встроенных вычислений. |
|
|
Отечественные продукты |
||
|
Реляционная СУБД, имеющая сертификат Гостехкомиссии при Президенте РФ на соответствие 2 классу защиты информации от несанкционированного доступа, совместима с основными версиями Unix, Linux, QNX, VAX/VMS, OpenVMS, DOS, Windows, NetWare, OS/2. |
||
|
СУБД с открытым исходным кодом |
||
|
Компактная, быстродействующая реляционная СУБД для малых и средних предприятий, совместима с Linux, Mac OS X, Unix и Windows. |
||
|
Сообщество PostgreSQL |
Реляционная СУБД, имеет многие возможности, которые реализованы в крупных коммерческих продуктах, совместима с Unix, Windows и NetWare. |
|
Однако некоторые задачи являются настолько требовательными к вычислительным мощностям, что даже мощнейшие из современных суперкомпьютеров не справляются. Немаловажным фактором является и стоимость оборудования (если требуется создать новую суперсистему) или стоимость машинного времени (в случае использования какого-либо суперкомпьютера). В первом случае стоимость исчисляется сотнями, во втором – десятками... миллионов долларов (евро и.т.п.).
Выходом из данной ситуации является использование распределенных баз данных.
Распределённые базы данных (РБД) - совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределённых в компьютерной сети.
Система управления распределенной базой данных - это программная система, которая обеспечивает управление распределенной базой данных и прозрачность ее распределения для пользователей.
РБД состоит из набора узлов, связанных коммуникационной сетью, в которой: а) каждый узел - это полноценная СУБД сама по себе;
б) узлы взаимодействуют между собой таким образом, что пользователь любого из них может получить доступ к любым данным в сети так, как будто они находятся на его собственном узле.
Фундаментальный принцип создания распределённых баз данных («правило 0»): для пользователя распределённая система должна выглядеть так же, как нераспределённая система.
Фундаментальный принцип имеет следствием определённые дополнительные цели. Таких целей всего двенадцать:
1. Локальная автономность. Локальные данные должны находиться под локальным владением и управлением, включая функции безопасности, целостности, представления данных в памяти.
2. Никакой конкретный сервис не должен возлагаться на какой-либо специально выделенный центральный узел. Соблюдение этого правила, т.е. принципа децентрализации функций РаСУБД, позволяет избежать узких мест.
3. Непрерывность функционирования. Система не должна останавливаться в случае необходимости добавления нового узла или удаления в распределенной среде некоторых данных, изменения определения метаданных и даже (что довольно сложно) осуществления перехода к новой версии СУБД на отдельном узле.
4. Независимость от местоположения. Пользователи и приложения не обязаны знать о том, где физически располагаются данные.
5. Независимость от фрагментации. Фрагменты (называемые также разделами) данных должны поддерживаться и обрабатываться средствами РаСУБД таким образом, чтобы пользователи или приложения могли бы вообще ничего не знать об этом. Более того, РаСУБД должна уметь обходить при обработке запросов фрагменты, не имеющие к ним отношения (например, РаСУБД должна быть достаточно интеллектуальной, для того чтобы определять, можно ли исключить при обработке запроса тот или иной фрагмент в силу того, что запрос не содержит ссылок на хранящиеся в этом фрагменте столбцы).
6. Независимость от тиражирования. Те же принципы независимости и прозрачности относятся и к механизму тиражирования, который обсуждается ниже.
7. Распределенная обработка запросов. Обработка запросов должна производиться распределенным образом. В следующем разделе мы рассмотрим некоторые архитектурные принципы реализации РаСУБД и различные модели, в рамках которых возможна распределенная обработка запросов.
8. Управление распределенными транзакциями. На распределенные базы данных необходимо распространить механизмы управления транзакциями и управления одновременным доступом. Эта проблема включает выявление и разрешение тупиковых ситуаций, прерывания по истечении временных интервалов, фиксацию и откат распределенных транзакций, а также ряд других вопросов.
9. Независимость от оборудования. Одно и то же программное обеспечение РаСУБД должно выполняться на различных аппаратных платформах и функционировать в системе в качестве равноправного партнера. Как уже обсуждалось выше, на практике достичь этого исключительно сложно, поскольку многие поставщики поддерживают множество платформ. Это ограничение преодолевается с помощью модели многопродуктовых сред.
10. Независимость от операционных систем. Эта проблема тесно связана с предыдущей, и она также решается аналогичным образом.
11. Независимость от сети. Узлы могут быть связаны между собой с помощью множества разнообразных сетевых и коммуникационных средств. Многоуровневая модель, присущая многим современным информационным системам (например, семиуровневая модель OSI, модель TCP/IP, уровни SNA и DECnet), обеспечивает решение этой проблемы не только в среде РаБД, но и для информационных систем вообще.
12. Независимость от СУБД. Локальные СУБД должны иметь возможность участвовать в функционировании РаСУБД.
Очевидно, что, хотя крайне желательно было бы иметь системы, удовлетворяющие всем 12 правилам, нереально ожидать реализации этих требований в рамках хотя бы одного продукта даже в ближайшие годы.
Ниже определены четыре шага, необходимых для перехода к управлению распределенными базами данных и призванных обеспечить следующие возможности:
1. Удаленный запрос. Выполняется подключение к удаленному узлу и производится чтение или изменение данных на этом узле. Результат поступает на исходный узел, после чего транзакция завершается. Практически любая коммерческая СУБД в настоящее время поддерживает удаленные запросы, и такая возможность предоставляется уже в течение некоторого времени.
2. Удаленная единица работы. Это означает, что на удаленном узле можно выполнить группу запросов как атомарную единицу (транзакцию). Приложение, вообще говоря, может получать и модифицировать данные многих узлов, но каждая транзакция затрагивает данные только одного узла.
3. Распределённая единица работы при этом каждый запрос относится только к одному узлу, но запросы, составляющие распределенную единицу работы (транзакцию), могут выполняться совместно на нескольких узлах. Вся группа запросов при этом фиксируется или откатывается как одно целое.
4. Распределенный запрос. Этот шаг предусматривает возможность выполнения запросов, охватывающих множество баз данных на разных узлах. Несколько таких распределенных запросов может быть далее сгруппировано в качестве транзакции.
