39 Інформаційні системи та субд Історія розвитку

Розвиток обчислювальної техніки завжди обумовлювався двома основними напрямами її використання. Перший напрям - використання ЕОМ для виконання складних чисельних розрахунків. Прогрес в цьому напрямі сприяв інтенсифікації методів чисельного вирішення складних математичних і інженерних завдань, розвитку алгоритмічних мов програмування, становленню зворотного зв'язку з розробниками нової архітектури ЕОМ.

Другий напрям зв'язаний з використанням засобів обчислювальної техніки в автоматичних або автоматизованих інформаційних системах. Міф (чи реальність?) про хаос в системах реєстрації документів походить ще до перших клинописних табличок і папірусових свит. І лише в кінці XX століття поява потужних інформаційних систем дозволила зробити революцію в діловодстві і бухгалтерії.

Поняття інформаційна система (ІС) зазвичай має на увазі програмний комплекс, функції якого полягають в підтримці надійного зберігання інформації в пам'яті комп'ютера, виконанні специфічних для даного застосування перетворень інформації і обчислень, наданні користувачам зручного і легко освоюваного інтерфейсу. Причому об'єми даних в ІС досить великі, самі дані мають вкрай складну структуру, а здобуття інформації часто відбувається в реальному часі. Класичними прикладами ІС є банківські системи, системи резервування авіаційних або залізничних квитків, місць в готелях і так далі. Ядром ІС є, як правило, система управління базами даних (СУБД).

Технологічними передумовами появи СУБД є, по-перше, розвиток елементної бази зберігання даних - порівняно надійній, швидкій і дешевій зовнішній пам'яті (ЗП), по-друге, наявність апаратно-логічної підтримки структуризації даних - файлових систем і систем управління файлами (СУФ). Ранні СУБД спиралися на СУФ операційної системи (ОС), внаслідок чого логічна модель даних сильно залежала від фізичної, існуючи як надбудова над СУФ у вигляді бібліотеки програм.

Оскільки СУФ не могла враховувати складну структуру даних, їх внутрішню узгодженість, то неминуче виникали проблеми надмірності зберігання, слабкого контролю і недостатньо гнучкого управління даними. Крім того, такі ІС вимагали великих витрат праці програміста як при створенні ІС, так і при її адмініструванні. Все це привело до того, що з'явилися спеціальні програмні комплекси, що багато в чому взяли на себе функції ОС по ефективному управлінню даними.

Основні функції сучасної субд

• Безпосереднє управління даними в зовнішній пам’яті.

Забезпечення необхідних структур зовнішньої пам'яті для зберігання даних, що безпосередньо входять в БД, і даних для службових цілей (індекси і ін.). При цьому можуть використовуватися можливості існуючих файлових систем або ОС підміняється аж до рівня пристроїв зовнішньої пам'яті.

• Управління буферами оперативної пам’яті.

Способом збільшення швидкості доступу до даних є буферизація даних в оперативній пам'яті (ОП). Навіть якщо ОС виробляє загальносистемну буферизацію (як у випадку, наприклад, ОС UNIX), цього недостатньо для цілей СУБД, яка має в своєму розпорядженні набагато більшу інформацію про корисність буферизації БД. Тому в розвинених СУБД підтримується власний набір буферів ОП з власною дисципліною заміни буферів.

• Управління транзакціями.

Транзакція - це послідовність операцій над БД, дана СУБД як єдине ціле. Або транзакція успішно виконується, і СУБД фіксує (COMMIT) зміни БД, вироблені цією транзакцією, в зовнішній пам'яті, або жодне з цих змін ніяк не відбивається на стані БД. Поняття транзакції необхідне для підтримки логічної цілісності БД.Забезпечення механізму транзакцій є важливою функцією для розрахованих на одного користувача СУБД. У розрахованому на багато користувачів середовищі воно стає життєво необхідним.

• Журналізація.

Однією з основних вимог до СУБД є надійність зберігання даних в зовнішній пам'яті, тобто СУБД повинна уміти відновлювати останній погоджений стан БД після будь-якого апаратного або програмного збою. Зрозуміло, що для відновлення БД потрібно мати в своєму розпорядженні деяку додаткову (надлишкову) інформацію.Причому та частина даних, яка використовується для відновлення, повинна зберігатися особливо надійно. Найбільш поширеним методом підтримки такої надлишкової інформації є ведення журналу змін БД. У всіх випадках дотримуються стратегії "попереджуючого" запису в журнал (так званого протоколу Write Ahead Log - WAL).

• Підтримка мов БД.

Для роботи з базами даних використовуються спеціальні мови. У ранніх СУБД існувало декілька спеціалізованих по своїх функціях мов. Найчастіше виділялися дві мови - мова визначення схеми БД (SDL - Schema Definition Language) і мова маніпулювання даними (DML - Data Manipulation Language). У сучасних СУБД зазвичай підтримується єдина інтегрована мова, що містить всі необхідні засоби для роботи з БД. Стандартною мовою найбільш поширених в даний час реляційних СУБД є мова SQL (Structured Query Language). Мова SQL поєднує засоби SDL і DML, тобто дозволяє визначати схему реляційної БД і маніпулювати даними.Крім того, основне адміністрування і авторизація доступу до об'єктів БД виробляється також на основі спеціального набору операторів SQL.