Основные принципы построения баз данных, проблемы хранения больших объемов информации.

В настоящее время успешное функционирование различных фирм, организаций и предприятий просто не возможно без развитой информационной системы, которая позволяет автоматизировать сбор и обработку данных. Обычно для хранения и доступа к данным, содержащим сведения о некоторой предметной области, создается база данных.

База данных (БД) - именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Под предметной областью понимается некоторая область человеческой деятельности или область реального мира, на основе которой создается БД и её структура.

Система управления базами данных (СУБД) - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, наполнения, обновления и удаления баз данных.

Принципы построения баз данных

К современным базам данных, а, следовательно, и к СУБД, на которых они строятся, предъявляются следующие основные требования:

· Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос). Время отклика - промежуток времени от момента запроса к БД до фактического получения данных.

· Простота обновления данных.

· Независимость данных - возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей.

· Совместное использование данных многими пользователями.

· Безопасность данных - защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения.

· Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД).

· Адекватность отображения данных соответствующей предметной области.

· Простой интерфейс пользователя.

Важнейшими являются первые два противоречивых требования: повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность.

Безопасность данных включает их целостность и защиту. Целостность данных - устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей. Она предполагает:

· отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых записей об одном и том же факте;

· защиту от ошибок при обновлении БД;

· невозможность удаления (или каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;

· неискажение данных при работе в многопользовательском режиме и в распределенных базах данных;

· сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Целостность обеспечивается триггерами целостности - специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к конфиденциальным данным и может достигаться:

· введением системы паролей;

· получением разрешений от администратора базы данных (АБД);

· запретом от АБД на доступ к данным;

· формирование видов - таблиц, производных от исходных и предназначенных конкретным пользователям.

Стандартизация обеспечивает преемственность поколений СУБД, упрощает взаимодействие БД одного поколения СУБД с одинак и различн моделями даных. При этом может быть осуществлен как локальн, так и удален доступ к данным (технология клиент/сервер или сетевой вариант).

Проектирование баз данных - процесс решения класса задач, связанных с созданием баз данных.

Основные задачи проектирования баз данных:

· Обеспечение хранения в БД всей необходимой информации.

· Обеспечение возможности получения данных по всем необходимым запросам.

· Сокращение избыточности и дублирования данных.

· Обеспечение целостности данных (правильности их содержания): исключение противоречий в содержании данных, исключение их потери и т.д.

Основные этапы проектирования баз данных:

1)Концептуальное (инфологическое) проектирование – построение формализованной модели предметной области. Такая модель строится с использованием стандартных языковых средств, обычно графических, например ER-диаграмм (диаграмм «Сущность-связь»). Такая модель строится без ориентации на какую-либо конкретную СУБД.

Основные элементы данной модели:

· Описание объектов предметной области и связей между ними.

· Описание информационных потребностей пользователей (описание основных запросов к БД).

· Описание алгоритмических зависимостей между данными.

· Описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

2)Логическое (даталогическое) проектирование – отображение инфологической модели на модель данных, используемую в конкретной СУБД, например на реляционную модель данных. Для реляционных СУБД даталогическая модель – набор таблиц, обычно с указанием ключевых полей, связей между таблицами. Если инфологическая модель построена в виде ER-диаграмм (или других формализованных средств), то даталогическое проектирование представляет собой построение таблиц по определённым формализованным правилам, а также нормализацию этих таблиц. Этот этап может быть в значительной степени автоматизирован.

3)Физическое проектирование – реализация даталогической модели средствами конкретной СУБД, а также выбор решений, связанных с физической средой хранения данных: выбор методов управления дисковой памятью, методов доступа к данным, методов сжатия данных и т.д. – эти задачи решаются в основном средствами СУБД и скрыты от разработчика БД.

На этапе инфологического проектирования в ходе сбора информации о предметной области требуется выяснить:

· основные объекты предметной области (объекты, о которых должна храниться информация в БД);

· атрибуты объектов;

· связи между объектами;

· основные запросы к БД.