СУБД (Системы управления базами данных) — что это, какие бывают

Основные функции субд

• управление данными во внешней памяти (на дисках);
• управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
• журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
• поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

• ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,
• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,
• подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД
• а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

База данных (бд) — что это такое: субд или система управления данными

2020: в каких случаях нужно передавать на аутсорсинг субд и бизнес-приложения

В апреле 2020 года директор центра технического консалтингаРДТЕХПавел Шмелев перечислил основные плюсы аутсорсинга и рассказал, зачем компании отдают на сторону сопровождение собственных СУБД. Подробнее здесь.

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.

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

Иерархические

Используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок.

Иерархической базой данных является файловая система, состоящая из корневого каталога, в котором имеется иерархия подкаталогов и файлов.

Примеры: Caché, Google App Engine Datastore API.

Каким требованиям должна отвечать современная субд?

Информационное хранилище должно постоянно пополняться новыми данными в соответствии с ритмом жизни компании, это же касается и формирование новых категорий учета.

При этом вносить информацию должен иметь возможность любой новый сотрудник. То же касается и обслуживания данной инфраструктуры со стороны системного администратора, формирования новых выборок данных со стороны аналитиков с разным уровнем допуска к информации и с разными профилями анализируемых данных.

Необходимо отметить, что количество информации увеличивается не только в объеме, но и качественно. В результате появляется необходимость одновременной работы с ней нескольких экспертов. Кроме того, появляется возможность привлечения специализированных экспертов для выполнения сложных процедур анализа данных (Data mining Интеллектуальный анализ данных).

Помимо этого единая база данных упрощает формирования отчетности как отдельным подразделениям компании, так и всей компании в целом для подачи документов в государственные инстанции или их предоставления для ознакомления внешним экспертным комиссиям.

Единая база позволяет в автоматическом режиме обновлять документацию, относящуюся к нормативно-справочной информации (НСИ). Дополнительно общая база данных позволяет оперировать информацией в своеобразной унифицированной форме, делая процедуры анализа информации более единообразными в рамках компании.

Еще одним плюсом от единого подхода к хранению информации является гораздо более простая процедура резервирования, снижение времени простоя после сбоя, обеспечение безопасности данных в плане распределения прав доступа, более прозрачная процедура миграции на новые версии программного и аппаратного обеспечения.

Классификация

В зависимости от архитектуры построения системы управления базами СУБД могут подразделяться на следующие типы:

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.

Ключевые возможности

СУБД обеспечивает:

• работу с данными, размещенными на внешних накопителях;
• работу с данными, находящимися в ОЗУ с применением дискового кэша;
• ведение отчетности касаемо: резервирования, редактирования, бэкапа данных и т. д.;
• поддержку различных языков баз данных (для работы и определения конкретных типов данных).

Непосредственная запись

СУБД, работающие по этому принципу, незамедлительно записывают все изменения в базах данных на внешние носители, как только поступит подтверждение какой-либо транзакции. Этот метод разумно использовать только при использовании высокоэффективной внешней памяти.

Объектно-ориентированные

Управляют базами данных, в которых данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методов и классов.

Этот вид СУБД позволяет работать с объектами баз данных так же, как с объектами в программировании в объектно-ориентированных языках программирования. ООСУБД расширяет языки программирования, прозрачно вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности.

Примеры: GemStone.

Объектно-реляционные

Этот тип СУБД позволяет через расширенные структуры баз данных и язык запросов использовать возможности объектно-ориентированного подхода: бъекты, классы и наследование.

Зачастую все те СУБД, которые называются реляционными, являются, по факту, объектно-реляционными.

В данном курсе мы будем, в первую очередь, гооврить об этом виде СУБД.

Примеры: PostgreSQL, DB2, Oracle, Microsoft SQL Server.

Отложенная запись

При этом подходе изменения в БД записывают в буферах обмена на внешних накопителях, пока не наступит:

• контрольная точка, указанная заранее;
• нехватка свободного пространства для записи на накопителе;
• нехватка ОЗУ для обеспечения работы буферов;
• остановка БД.

По степени распределённости

• Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)
• Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

Продукты

Каталог СУБД-решений и проектов доступен на TAdviser.

Реляционные

Практически все разработчики современных приложений, предусматривающих связь с системами баз данных, ориентируются на реляционные СУБД. По оценке Gartner в 2022 году рынок реляционных СУБД составлял 26 млрд долларов с годовым приростом около 9%, а к 2022 году рынок реляционных СУБД достигнет 40 млрд долларов.

Рынок субд в россии

Российские СУБД на сегодняшний день находятся в довольно тяжелом положении — разработки крупных компаний выдавливают из рынка российские системы. Однако, до сих пор есть несколько СУБД, которые продолжают оставаться на плаву за счёт внедрения в государственные структуры.

Сетевые

Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.

Примеры: Caché.

См. также

информация

Способы организации СУБД

Иерархические СУБД

Многомерная СУБД

Реляционная СУБД

Сетевая СУБД

Объектно-ориентированная СУБД

Объектно-реляционная СУБД

Информатика

Логика в информатике

Ссылки

Официальный сайт MySQL

Ресурс об SQL и клиент/серверные технологии

Официальный сайт СУБД ЛИНТЕР

Инструмент для поддержки администрирования MySQL сервера через WWW

Лекции для студентов СКГМИ (СТУ)

Российское системное ПО

Курсы по СУБД (Microsoft SQL Server, Access, Oracle, MySQL)

Курсы по СУБД CronosPRO (Официальный сайт)

Стратегии работы с внешней памятью

• СУБД с непосредственной записью — это СУБД, в которых все измененные блоки данных незамедлительно записываются во внешнюю память при поступлении сигнала подтверждения любой транзакции. Такая стратегия используется только при высокой эффективности внешней памяти.
• СУБД с отложенной записью — это СУБД, в которых изменения аккумулируются в буферах внешней памяти до наступления любого из следующих событий:
  • контрольной точки;
  • конец пространства во внешней памяти, отведенное под журнал. СУБД выполняет контрольную точку и начинает писать журнал сначала, затирая предыдущую информацию;
  • останов. СУБД ждёт, когда всё содержимое всех буферов внешней памяти будет перенесено во внешнюю память, после чего делает отметки, что останов базы данных выполнен корректно;
  • при нехватке оперативной памяти для буферов внешней памяти.

Такая стратегия позволяет избежать частого обмена с внешней памятью и значительно увеличить эффективность работы СУБД.

Уроки по SQL

Субд крупных эвм

Данный этап развития связан с организацией баз данных на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и различных моделях фирмы Hewlett Packard. В таком случае информация хранилась во внешней памяти центральной ЭВМ. Пользователями баз данных были фактически задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме.

Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, оперативной памятью, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ.

Типы субд

СУБД разделяются на отдельные типы, опираясь на модели данных, методы предоставления доступа к БД и уровню распределенности.

В зависимости от модели данных СУБД бывают:

• сетевыми;
• иерархическими;
• реляционными;
• объектно-реляционными;
• объектно-ориентированными.

Согласно методу предоставления доступа к БД СУБД подразделяются на:

• встраиваемые;
• «клиент-сервер»;
• «файл-сервер».

По уровню распределенности СУБД бывают:

• распределенными (составные элементы одной СУБД могут быть распределены на разных машинах);
• локальными (все элементы СУБД размещены на одной машине).

Схемы взаимодействия СУБД с внешней памятью

СУБД могут работать с данными на внешних накопителях путем отложенной и непосредственной записи.

Файловые системы

Представим себе, что имеется некоторый носитель информации определенной емкости, устройство для чтения-записи на этот носитель в режиме произвольного доступа и прикладные программы, которые используют конкретный носитель для ввода-вывода информации во внешнюю память.

В этом случае, каждая прикладная программа должна знать где и в каком месте хранятся необходимые данные. Так как прикладных программ больше, чем носителей информации, то несколько прикладных программ могут использовать один накопитель. Что произойдет, если одной из прикладных программ потребуется дозаписать свои данные на диск?

Может произойти наложение: ситуация в которой данные одной программы будут перезаписаны другой программой. Важным шагом в развитии информационных систем явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл – именованная область внешней памяти, в которую можно записывать данные, и из которой можно их считывать.

• распределение внешней памяти;
• отображение имеет файлов в соответствующие адреса во внеш-ней памяти;
• обеспечение доступа к данным.

Рассмотрение особенностей реализации отдельных систем управления файлами выходит за рамки данной темы. На данном этапе достаточно знать, что прикладные программы видят файл как линейную последовательность записей и могут выполнить над ним ряд операций. Основные операции сфайлами в СУФ:

• создать файл (определенного типа и размера)
• открыть ранее созданный файл
• прочитать из файла определенную запись
• изменить запись
• добавить запись в конец файла

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 осуществляется 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.

На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах — недостатком.

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.