Лекция 5. Системы управления базами данных
Система управления базами данных. Программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ.
СУБД — это программное обеспечение, которое взаимодействует с прикладными программами пользователя и базой данных и обладает перечисленными ниже возможностями.
• Позволяет создать базу данных, что обычно осуществляется с помощью языка определения данных (DDL — Data Definition Language). Язык DDL предоставляет пользователям средства указания типа данных и их структуры, а также средства задания ограничений для информации, хранимой в базе данных.
• Позволяет вставлять, обновлять, удалять и извлекать информацию из базы данных, что обычно осуществляется с помощью языка манипулирования данными (DML — Data Manipulation Language). Наличие централизованного хранилища всех данных и их описаний позволяет использовать язык DML как общий инструмент организации запросов, который иногда называют языком запросов (query language). Наличие языка запросов позволяет устранить присущие файловым системам ограничения, при которых пользователям приходится иметь дело только с фиксированным набором запросов или постоянно возрастающим количеством программ, что порождает другие, более сложные проблемы управления программным обеспечением. Наиболее распространенным типом непроцедурного языка является язык структурированных запросов (Structured Query Language — SQL), который в настоящее время определяется специальным стандартом и фактически является обязательным языком для любых реляционных СУБД.
• Предоставляет контролируемый доступ к базе данных с помощью перечисленных ниже средств:
• системы обеспечения защиты, предотвращающей несанкционированный доступ к базе данных со стороны пользователей;
• системы поддержки целостности данных, обеспечивающей непротиворечивое состояние хранимых данных;
• системы управления параллельной работой приложений, контролирующей процессы их совместного доступа к базе данных;
• системы восстановления, позволяющей восстановить базу данных до предыдущего непротиворечивого состояния, нарушенного в результате сбоя аппаратного или программного обеспечения;
• доступного пользователям каталога, содержащего описание хранимой в базе данных информации.

На рис. показан пример реализации подхода с применением базы данных вместо рассмотренного ранее варианта с использованием файловой системы.
В новом варианте отдел реализации и отдел контрактов используют собственные приложения для доступа к общей базе данных, организованной с помощью СУБД. Набор приложений каждого отдела обеспечивает ввод и корректировку данных, а также генерацию необходимых отчетов. Но в отличие от варианта с файловой системой физическая структура и способ хранения данных контролируются с помощью СУБД.
Представления
В связи с наличием указанных выше функциональных возможностей СУБД становится чрезвычайно полезным инструментом. Но поскольку для конечных пользователей не имеет значения, насколько проста или сложна внутренняя организация системы, можно услышать возражения, что СУБД затрудняет работу, предоставляя пользователям гораздо большее количество данных, чем им действительно требуется. Как показано на первом рис., в подходе, основанном на использовании баз данных, необходимые сотрудникам отдела контрактов подробные сведения об объектах недвижимости организованы несколько иначе, чем в варианте с файловой системой, представленном на втором рис. Теперь в базе данных содержатся также сведения о типе недвижимости, числе комнат и о владельце объекта, которые не всегда нужны сотрудникам компании. Для решения проблемы "устранения" излишних данных в СУБД предусмотрен механизм создания представлений (view), который позволяет любому пользователю иметь свой собственный "образ" базы данных (представление можно рассматривать как некоторое подмножество базы данных). Например, можно организовать представление, в котором сотрудникам отдела контрактов будут доступны только те данные, которые необходимы для оформления договоров аренды.
Помимо упрощения работы за счет предоставления пользователям только действительно нужных им данных, представления обладают несколькими другими достоинствами.
• Обеспечивают дополнительный уровень безопасности. Представления могут создаваться с целью исключения тех данных, которые не должны видеть некоторые пользователи. Например, можно создать некоторое представление, которое позволит менеджерам отделений и сотрудникам расчетного сектора бухгалтерии просматривать все данные о персонале, включая сведения об их зарплате. В то же время для организации доступа к данным других пользователей можно создать еще одно представление, из которого все сведения о зарплате будут исключены.
• Предоставляют механизм настройки внешнего интерфейса базы данных.
Например, сотрудники отдела контрактов могут работать с полем Monthly rent (Ежемесячная арендная плата), используя для него более короткое и простое имя — rent.
• Позволяют сохранять внешний интерфейс базы данных непротиворечивым и неизменным даже при внесении изменений в ее структуру — например, при добавлении или удалении полей, изменении связей, разбиении файлов, их реорганизации или переименовании. Если в файл добавляются или из него удаляются поля, не используемые в некотором представлении, то все эти изменения никак не отразятся на данном представлении. Таким образом, представление обеспечивает полную независимость программ от реальной структуры данных, что позволяет устранить важнейший недостаток файловых систем.
Приведенные выше рассуждения имели несколько общий характер. В действительности реальный объем функциональных возможностей зависит от конкретной СУБД. Например, в СУБД для персонального компьютера может не поддерживаться параллельный совместный доступ, а управление режимом защиты, поддержанием целостности данных и восстановлением будет присутствовать только в очень ограниченной степени. Однако современные мощные многопользовательские СУБД предлагают все перечисленные выше функциональные возможности и многое другое. Современные системы представляют собой чрезвычайно сложное программное обеспечение, состоящее из миллионов строк кода и многих томов документации. Таков результат стремления получить программное обеспечение, которое могло бы удовлетворять требованиям все более общего характера. Более того, в настоящее время использование СУБД предполагает почти стопроцентную надежность и готовность даже при сбоях в аппаратном и программном обеспечении.