Интернет
Классификация баз данных
Под базой данных (БД) понимают хранилище структурированных данных, при этом данные должны быть непротиворечивы, минимально избыточны и целостны. Что понимается под непротиворечивостью, минимальной избыточностью и целостностью информации в БД, мы рассмотрим ниже.
Обычно БД создается для хранения и доступа к данным, содержащим сведения о некоторой предметной области, то есть некоторой области человеческой деятельности или области реального мира. Всякая БД должна представлять собой систему данных о предметной области. БД, относящиеся к одной и той же предметной области, в различных случаях содержат более или менее детализированную информацию о ней. Степень детализации определяется рядом факторов, прежде всего целью использования информации из базы данных и сложностью производственных (деловых) процессов, существующих в пределах предметной области в конкретных условиях.
Реляционные БД представляют связанную между собой совокупность таблиц баз данных. Связь между таблицами может находить свое отражение в структуре данных, а может только подразумеваться, то есть присутствовать на неформализованном уровне.
Каждая таблица БД представляется как совокупность строк и столбцов, где строки соответствуют экземпляру объекта, конкретному событию или явлению, а столбцы – атрибутам (признакам, характеристикам, параметрам) объекта, события, явления.
В терминологии теории реляционных БД таблицам соответствуют отношения, столбцам – атрибуты, строкам – кортежи.
При практической разработке БД таблицы так и называются таблицами, строки – записями, столбцы – полями или столбцами ТБД.
Предшественниками реляционных БД были иерархические и сетевые базы данных. В иерархических БД информация хранилась в виде иерархий. На рис. 3.1 (см. след.стр.) приведен пример такой иерархии: из ее рассмотрения становится ясно, для того чтобы получить элемент данных А12, нужно сначала отыскать в БД узел А, спуститься к узлу А1 и затем – к узлу А12.
Сетевая БД характерна внутренними ссылками между структурами данных. Если от элемента В имеется ссылка на элемент А, возможен выбор элемента данных А (см. рис. 3.2).
Реляционные БД в 70-х годах практически вытеснили БД других видов. В качестве основной причины этого называют сложность представления данных в иерархической и сетевой моделях и необходимость определения связей между данными на этапе проектирования БД, в то время как в реляционных БД связи между таблицами могут устанавливаться непосредственно в момент выполнения запросов. Кроме того, разработчикам и пользователям значительно проще отображать сущности предметной области в табличных структурах данных.
Однако иерархический и сетевой подходы “продолжают жить”, они находят свое воплощение в отдельных специализированных БД и являются одним из “кирпичиков”, из которых строятся архитектуры так называемых “пост-реляционных” баз данных. Быстрыми темпами развиваются объектно-ориентированные БД, оперирующие категориями объектов, и так называемые полнотекстовые БД, позволяющие производить быстрые выборки из неструктурированной информации (например, текстов, изображений и т.д.). Мультимедийные и гипертекстовые базы данных получают в последнее время широкое распространение в Интернете. Однако и в настоящее время реляционные БД остаются наиболее используемыми.
Реляционные БД имеют мощный теоретический фундамент, основанный на математической теории отношений. Он был разработан доктором Эдгаром Коддом. Для построения запросов к реляционным БД был также разработан язык SQL (Structured Query Language, язык структуризированных запросов) – язык для СУБД, обеспечивающий загрузку, обновление и обработку данных. Он приобрел характер промышленного стандарта в реляционных системах управления базами данных (СУБД). Поэтому, переходя с одной реляционной базы на другую, пользователь и разработчик имеют дело с одним и тем же языком.
Другим важным плюсом SQL является то, что этот язык ориентирован на высокоуровневые операции с данными. Выдавая инструкцию SQL, – команду, написанную на языке SQL, называемую также запросом, – можно не беспокоиться о низкоуровневых проблемах доступа к данным, специфичных для каждой БД, поскольку интерпретация запросов в команды низкого уровня лежит в ведении конкретной СУБД.
Перечислим важнейшие характеристики баз данных:
Полнота базы данных – относительное число описаний объектов, хранящихся в базе данных, к общему числу объектов соответствующей предметной области или по отношению к числу объектов в аналогичных БД по той же предметной области. При использовании локальных частичных копий БД, например, в одном магазине, относящемся к разветвленной сети, в каждом магазине может храниться неполная БД, а вся информация представлена на центральном корпоративном сервере. С понятием полноты связаны частичные репликации баз данных (рассмотрены ниже).
Достоверность базы данных – степень соответствия данных об объектах в БД реальным объектам в соответствующей предметной области в данный момент времени. Понятие, как и три последующих, применяется к локальным копиям БД. Чем дольше локальная база не обновляется, и чем меньше объекты в ней соответствуют реальным (хранящимся на корпоративном сервере), тем ниже ее достоверность.
Идентичность базы данных – относительное число достоверных (не содержащих ошибок) описаний объектов, к общему числу описаний объектов в базе данных. Только что обновленная или реплицированная БД является полностью идентичной.
Актуальность базы данных – относительное число морально устаревших данных об объектах в базе данных к общему числу накопленных и обрабатываемых данных. Соответственно, актуальность БД теряется со времени обновления.
Оперативность базы данных – степень соответствия динамики изменения данных при обновлении базы данных состоянию объектов соответствующей предметной области или величина запаздывания между появлением или изменением характеристик реального объекта и их отображением в базе данных. Чем чаще происходит обновление БД, тем более оперативной она является.
Форматная совместимость базы данных – степень соответствия данных в БД требованиям стандартов на форматы представления данных для БД соответствующих типов. Современные СУБД, как правило, предлагают средства обеспечения форматной совместимости для обмена данными с таблицами других БД.
