База данных - это структурированный набор данных, которые могут быть отредактированы и доступны, обновлены или удалены. Согласно их организационному подходу, типу контента и его объема, базы данных могут быть разделены на различные типы.
Если вы планируете работать в качестве администратора базы данных, Вы должны быть знакомы с некоторыми инструментами, такими как Oracle, SQL server и Sybase, так как реляционная база данных является самой распространенной из всех баз данных.
Данные - это любой фрагмент информации, в то время как база определяется как интегрированный набор логически связанных данных, которые хранятся в электронных файлах (записях) для легкого доступа. Хранение данных в базе данных позволяет пользователю получить доступ к информации для различных целей.
Базами данных являются системы электронных картотек, которые хранят данные в виде полей, записей и др. Некоторые базы данных могут предоставлять права доступа, которые позволяют пользователю выполнять различные операции, такие как редактирование, обновление, удаление и т. д.
Ниже указана классификация баз данных в зависимости от цели хранения и возможностей.
Аналитические базы данных доступны только для чтения. Они в основном используются, в интернете, где вы можете увидеть коллекцию присутствующих предметов, но изменять их нельзя. Вы можете рассматривать это как инвентарные каталоги. Лучшим примером использования аналитических баз данных являются любые интернет-магазины, в которых имеется каталог продукции и данные о них. Информация, хранимая в аналитических базах данных, в основном извлекается из эксплуатации внутренних или внешних баз данных. В них, в основном подбираются и редактируются данные, которые часто используются в управлении организацией. Она выражается в виде резюме организации или деятельности работника, или продаж, маркетинговые отчеты и др. Основной целью аналитической базы данных является предоставление пользователю анализировать данные, в зависимости от управленческой политики.
Это цифровая база данных, которая хранит данные в таблице в виде строк и столбцов. У каждой строки есть уникальный ключ. Это помогает связыванию одной таблицы в другую (которая упоминается как внешний ключ). В общем, у каждого объекта есть таблица―строки, его экземпляр, а столбцы имеют значения, приписываемые экземпляру. В этом типе базы данных, все данные хранятся и извлекаются с помощью «отношений», которые не являются только коллекциями таблиц; отсюда и название "реляционные базы данных".
Оперативные базы данных хранят информацию, необходимую для деятельности организации. Это в основном вся информация о конкретном человеке или сотруднике, департаменте, или предмете. Поэтому их также называют предметной областью базы данных. Таким образом, эти базы данных основаны на функциональной линии организации.
В этих базах хранится вся информация в одном месте ― централизованные вычислительные мощности. Пользователи в различных местах могут получить доступ к этим данным через компьютерную сеть. Примерами могут быть ЭВМ, сервер, процессор, и т. д. Преимущества этого типа базы данных являются ее экономичность и сохранение всех данных в одном месте, увеличивая тем самым целостность данных. Однако операции зависят от подключения к сети.
Распределенные базы данных являются базами данных организации, которые распространяются в различных географических точках. Базы данных могут быть либо общими для всех сайтов, или специфичными только для локального сайта. Распределенные базы данных удалены от соответствующего органа местного сайта. Причина, по которой был разработан этот тип баз данных – это параллельное выполнения работ, распределение задач, тем самым сокращение общего времени.
Базы данных конечного пользователя
Базы данных конечного пользователя - это базы данных чьи результаты складываются из различных операций, которые пользователь выполняет на разных базах данных. Они содержат информацию о конечных потребителях организации. Такие базы данных используются для выведения сводной информации обо всех сделках в организации. Это быстрее, чем использование оперативных баз данных, хотя последние могут служить той же цели. На примере это электронные таблицы, документы Word или загруженные файлы.
Внешние базы данных
Внешние базы данных относятся к онлайн-доступу к внешним, частным данным. Этот доступ является в основном бесплатным и доступен из коммерческих онлайн-сервисов. Следовательно, они также называются «коммерческими базами данных». Эти базы данных как правило для внешних пользователей, которые не могут себе позволить поддержание огромной базы данных. Примеры включают доступ к информации касаемой конкретного человека или его адрес/номер телефона через онлайн каталоги.
Гипермедийные базы данных
Когда вы работаете в интернете, вы видите веб-страницы, которые содержат изображения, видеоклипы, ссылки, графические, мультимедийные файлы и т.д. Эта информация извлекается из гипермедийных баз данных. Они включают совокупность взаимосвязанных мультимедийных веб-страниц, где информация хранится онлайн, и данные могут быть доступны нескольким пользователям одновременно.
Хранилища данных
Как подсказывает название, хранилище данных представляет собой большую коллекцию данных, извлеченных из различных других баз данных. Эти данные могут быть использованы кем-либо из управленческого персонала к конечному пользователю. Данные в основном выражаются в виде редактируемой и экранированной информации.
В зависимости от объема данных, базы данных могут быть классифицированы в три основных типа.
Общие базы данных
Общие баз данных являются базами данных, которые предлагают информацию о без численных субъектах. Целью таких баз данных – является предоставление всей необходимой информации пользователю на любую тему, которую он ищет. Они в основном используются для исследовательской работы.
Дисциплинарно-специфические базы данных
Дисциплинарно-специфические базы данных, аналогичны общим базам данных, тем не менее, содержащаяся в них информация является более упорядоченной. Этот тип баз данных полезен для специалистов в определенной области.
Предметно-специфические базы данных
Предметно-специфические базы данных посвящены только определенной теме. Они в основном используются для академических целей. Информация, обычно содержится в виде научных статей из журналов и т. д.
Существует большое количество программных языков, которые помогают получить доступ к различным типам баз данных. Бесчисленные операции могут быть выполнены над данными с использованием этих языков. Таким образом, базы данных позволяют хранить, просматривать, получать доступ и обновлять данные в любой момент времени.
Связь информационных систем и баз данных
Определение 1
Логически связанные данные, формализованные каким-либо единым способом, таким образом, чтобы их можно было обрабатывать компьютером, называются базой данных
Базы данных создаются, хранятся и обрабатываются в специальных программах, называемых системами управления базами данных (СУБД). Но для эффективной работы с данными одной лишь базы данных под управлением СУБД не достаточно. Обычно данные нужны для использования в каком-либо виде деятельности . Например, личные данные пациента нужны в процессе регистрации его медицинской карты в клинике, данные о проданных товарах нужны для ведения учета на предприятиях розничной торговли, данные о результатах сессии нужны в процессе начисления студентам стипендии и т.д. Все эти виды деятельности специфичны, в них есть свои правила и своя терминология. Поэтому для их информационной поддержки нужны специальные программы, где используется привычная терминология, а все правила учтены. Такие программы называются информационными системами (ИС).
Определение 3
Часть реального мира, которая подлежит изучению с целью разработки информационной системы, называется предметной областью.
Предметная область описывается множеством объектов, множеством процессов, использующих эти объекты, множеством пользователей, объединенных единым взглядом на всю систему.
Определение 4
Совокупность правил и принципов поведения объектов предметной области называют бизнес-логикой ИС.
Пример 1
Допустим, каждый покупатель магазина при наличии трех покупок, сделанных в течении месяца, получает скидку 2%. Это требование является частью бизнес-логики. При разработке ИС магазина оно должно быть учтено в виде отдельной процедуры, которая автоматически найдет таких покупателей и назначит им скидку.
При проектировании ИС необходимо определить, какие данные, и для каких целей будут храниться в системе, а также, каким образом будет организовано их хранение и обработка. Таким образом, база данных и СУБД являются составной частью (ИС). Кроме баз данных ИС включает в себя систему связанных друг с другом приложений, которые реализуют бизнес-логику.
По сферам применения ИС делятся на
Основной задачей ИПС, как правило, является поиск и извлечение части хранимых данных, удовлетворяющих некоторому критерию отбора. Классическим примером ИПС являются поисковые сервера Интернет. Обращения пользователей к СОД, как правило, заканчивается добавлением новых данных или редактированием уже имеющихся. Хранимые данные обрабатываются программно и выводятся в результате отчетов и документов. Классический пример СОД – это ИС банков и супермаркетов.
В зависимости от вида информационных ресурсов, с которыми работает ИС, их делят на два класса:
Документальные ИС хранят непосредственно документы, содержащие информацию. В качестве документов могут использоваться статьи, географические карты, фотографии, аудиозаписи и т.д. В этом случае в базе данных хранятся лишь ссылки на документы и те их реквизиты, которые можно формализовать. Документальные ИС чаще всего бывают информационно поисковыми.
Фактографические ИС хранят формализованные данные о проведении каких-либо операций. Например, данные о поступлении товаров от поставщиков, данные о передаче материалов со склада в цеха и т.д. Фактографические ИС содержат данные об объектах предметной области в их взаимосвязи друг с другом.
В условиях современной экономики ИС не разрабатываются раз и навсегда. Большинство ИС в течении своего срока службы неоднократно модифицируются, чтобы соответствовать изменившимся условиям предметной области. Часто требуется организовать обмен данными между различными ИС, которые построены на различных платформах различными командами разработчиков, с использованием разных СУБД. Для этого в ИС должны быть предусмотрены функции импорта и экспорта данных на основе стандартных форматов обмена данными.
В информатике, понятие база данных - это набор данных для информационных сетей и пользователей, хранящихся в особом, организованном виде. Вид хранения данных определяется заданной структурой (схемой) базы данных и правилами ее управления.
Сами по себе, базы данных бесполезны, если нет возможности ими управлять. Под управлением базой данных понимаем возможность индивидуального или коллективного добавления информации, ее сортировку, частичное или полное копирование и перемещение, объединение двух или нескольких баз данных. Для управления базами данных созданы программные продукты, являющиеся программным обеспечением баз данных. Называются они СУБД – системы управления базами данных .
Именно с имеют дело потребители, то есть мы с вами. Современные СУБД позволяют обрабатывать не только тексты или графику, но и медиафайлы (аудио и видео файлы).
Любой программный продукт имеет свой язык, при помощи которого он управляется. Не исключение и СУБД. Один из основных языков для общения с СУБД является SQL (structured query language - язык структурированных запросов) .
Стоит отметить, что по характеру использования СУБД делятся на однопользовательские (для одного пользователя – локального компьютера) и много пользовательские (для сетей).
Я уверен вы не думаете, что существует одна универсальная СУБД. И правильно, их десятки. В рамках этого раздела мы ограничим себя работой с бесплатной и самой распространенной СУБД MySQL.
СУБД MySQL работает только с реляционными базами данных. Реляционные базы данных наиболее просты для первичного изучения. Кроме этого они используются на всех хостингах и серверах для массового пользования.
Осталось дать понятие реляционная база данных. Это простые таблицы, в которых есть информационные строки и столбцы. Пересечение строки и столбца называют ячейкой. Вся база данных состоит из нескольких или многих таблиц, причем, все таблицы между собой взаимодействуют.
В статье рассказывается о роли баз данных в современных реалиях и сформировано определение. Помимо этого, указываются виды баз данных и их классификация на основе структуры хранения данных. MySQL как эталонная СУБД для хранения данных в интернет-пространстве.
Ещё до появления информационных технологий у людей возникала необходимость в упорядоченном хранении тех или иных данных. Для удобства их разделяли по определённому признаку, объединяли в группы, создавали иерархическое представление и применяли множество других способов.
С развитием компьютерной техники и интернета большинство методов, которые ранее использовались в библиотеках и архивах, были взяты за основу для хранения данных уже на носителях информации. В случае с интернет-пространствам данные хранятся на конкретном носителе, который присутствует в серверной машине. Сервер под размещение базы данных можно заказать у Rackstore .
База данных с точки зрения информатики - это хранение информации в упорядоченном виде, следуя определённой, заранее установленной разработчиком, системе.
Выделяются следующие виды баз данных по структуре:
Рассмотрим каждый из них.
Под иерархической понимается такая база данных, в которой хранение данных и их структурирование осуществляется по принципу разделения элементов на родительские и дочерние. Преимуществом таких баз является лёгкость в чтении запрашиваемой информации и её быстрое предоставление пользователю.
Компьютер способен быстро ориентироваться в ней. Иерархический принцип взят за основу в структурировании файлов и папок в операционной системе Windows, а реестр хранит информацию о параметрах работы тех или иных приложений в структурированном иерархическим способом виде.
Все интернет-ресурсы также построены по иерархическому принципу, так как при его использовании ориентироваться в рамках сайта очень легко.
В качестве примера можно привести базу данных на языке XML, содержащую в себе очерки о состоянии сельского хозяйства в регионах России. В этом случае родительским элементом выступит государство, далее пойдёт разделение на субъекты, а в рамках субъектов будет своё разветвление. В данном случае от верхнего элемента к нижнему идёт строго одно обращение.
Под сетевой базой данных понимается модифицированная иерархическая. Её особенность заключается в том, что элементы могут быть связаны с друг другом в нарушение иерархии. То есть дочерний элемент одновременно может иметь несколько предков.
В этом случае также примером выступает база данных на основе языка XML.
Под данным типом баз данных понимается их представление в рамках двумерной таблицы. Она имеет несколько столбцов, в которых устанавливаются такие параметры, как, например, тип вводимых данных (текст, число, дата и др.).
Таблица здесь является способом хранения введённых в неё данных и способна реагировать на любые обращения со стороны СУБД. Главная проблема в работе с реляционными базами данных состоит в их правильном проектировании.
Во время проектирования базы данных следует учесть следующие два фактора:
Проблема в том, что эти факторы друг другу противоречат. А ведь проектирование - важнейший момент при составлении базы данных и дальнейшей работе с ней. Заниматься им рекомендуется администратору сервера, обладающему определённым опытом.
В крупных проектах задействовано множество таблиц, которых может быть более сотни. При этом обойтись без них невозможно, если человек имеет дело с важным и сложным проектом.
Перед составлением таблицы следует составить диаграмму или схему, в которой содержится информация о видах хранимой информации, а также о типе данных, который лучше всего подойдёт для таких целей.
Система управления базами данных - это термин, который не нужно расшифровывать. Она представляет собой встраивыемый модуль или полноценную программу, которая способна работать с данными и вносить изменения в базы.
Существует две модели СУБД - реляционная и безсхемная. О том, что такое реляционные базы данных, уже рассказано выше. Безсхемные СУБД основанные на принципах неструктурированного подхода избавляют программиста от проблем реляционной модели, в число которых входит низкая производительность и трудное масштабирование данных в горизонтальном формате.
Неструктурированные базы данных (NoSQL) создают структуру по ходу и убирают необходимость в создании жёстко определённых связей между данными. Здесь можно экспериментировать с разными способами доступа к тем или иным видам данных.
К реляционным базам данных относятся:
Из них наиболее распространённой является база данных MySQL, но остальные тоже имеют популярность и с ними можно столкнуться.
Принцип работы таких систем заключается в слежении за строгой структурой данных, которая представлена в виде комплекса таблиц. В свою очередь внутри таблицы есть ячейки и поля, которыми также управляет MySQL.
По принципу NoSQL работает база данных MongoDB. Они хранят все данные как единое целое в одной базе. При этом данные могут быть и одиночным объектом, но в то же время любой запрос не останется без ответа.
Каждая NoSQL имеет собственную систему запросов, что требует дополнительного изучения данной системы.
Таким образом, хоть NoSQL и является стремительно развивающейся разновидностью систем управления базами данных, однако на данном этапе рекомендуется остановить свой выбор на SQL.
Надёжность SQL-систем, особенно MySQL, подтверждается временем и массовостью. Сегодня любой уважающий себя ресурс использует для хранения данных именно систему MySQL.
Одной из важнейших областей применения компьютеров является переработка и хранение больших объемов информации в различных сферах деятельности человека: в экономике, банковском деле, торговле, транспорте, медицине, науке и т.д.
Существующие современные информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых и обрабатываемых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.
Информационная система - это система, которая реализует автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включает технические средства обработки данных, программное обеспечение и обслуживающий персонал.
Цель любой информационной системы - обработка данных об объектах реального мира. Основой информационной системы является база данных. В широком смысле слова база данных - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления его объектами и, в конечном счете, автоматизации, например, предприятие, вуз и т. д.
Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро производить выборку с произвольным сочетанием признаков. При этом очень важно выбрать правильную модель данных. Модель данных - это формализованное представление основных категорий восприятия реального мира, представленных его объектами, связями, свойствами, а также их взаимодействиями.
База данных - это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.
Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде. Так, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, а в библиотечном каталоге либо по алфавиту (алфавитный каталог), либо в соответствии с областью знания (предметный каталог).
Система программ, позволяющая создавать БД, обновлять хранимую в ней информацию, обеспечивающая удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска, называется системой управления базами данных (СУБД).
Группу связанных между собой элементов данных называют обычно записью. Известны три основных типа организации данных и связей между ними: иерархический (в виде дерева), сетевой и реляционный.
Иерархическая БД
В иерархической БД существует упорядоченность элементов в записи, один элемент считается главным, остальные - подчиненными. Данные в записи упорядочены в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться лишь последовательным "спуском" со ступеньки на ступеньку. Поиск какого-либо элемента данных в такой системе может оказаться довольно трудоемким из-за необходимости последовательно проходить несколько предшествующих иерархических уровней. Иерархическую БД образует каталог файлов, хранимых на диске; дерево каталогов, доступное для просмотра в Norton Соmmander, - наглядная демонстрация структуры такой БД и поиска в ней нужного элемента (при работе в операционной системе МS-DOS). Такой же базой данных является родовое генеалогическое дерево.
Рисунок 1. Иерархическая модель базы данных
Сетевая БД
Эта база данных отличается большей гибкостью, так как в ней существует возможность устанавливать дополнительно к вертикальным иерархическим связям горизонтальные связи. Это облегчает процесс поиска требуемых элементов данных, так как уже не требует обязательного прохождения всех предшествующих ступеней.
Рисунок 2. Сетевая модель базы данных
Реляционная БД
Наиболее распространенным способом организации данных является третий, к которому можно свести как иерархический, так и сетевой - реляционный (англ. relation - отношение, связь). В реляционной БД под записью понимается строка прямоугольной таблицы. Элементы записи образуют столбцы этой таблицы (поля). Все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный), а каждый столбец - неповторяющееся имя. Одинаковые строки в таблице отсутствуют. Преимущество таких БД-наглядность и понятность организации данных, скорость поиска нужной информации. Примером реляционной БД служит таблица на странице классного журнала, в которой записью является строка с данными о конкретном ученике, а имена полей (столбцов) указывают, какие данные о каждом ученике должны быть записаны в ячейках таблицы.
Совокупность БД и программы СУБД образует информационно-поисковую систему, называемую банком данных.
1. По технологии обработки данных базы данных делятся на централизованные и распределенные. Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Этот способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
Рис. 3. Реляционная модель базы данных
2. По способу доступа к данным базы данных делятся на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым доступом). Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры таких систем: файл-сервер; клиент-сервер.
Файл-сервер
Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность такой информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно. Схема обработки информации по принципу файл-сервер изображена на рисунке.
Клиент-сервер
В отличие от предыдущей системы, центральная машина (сервер базы данных), помимо хранения централизованной базы данных, должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на использование данных, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), приводит к поиску и извлечению данных на сервере. Извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка – запросов SQL.
