Введение в базы данных. Управление данными. Основные понятия. Модель данных

Базы данных Тема 1. Введение в базы данных Преподаватель: к.ф.н., доцент кафедры АСУ, Муртазина М.Ш. Powerpoint Templates Различные базы данных предназначены для решения разных задач. Использование единого механизма базы данных для всех требований обычно приводит к неэффективным решениям; хранение данных транзакций, кеширование информации о сессиях, просмотр графика клиентов и продуктов, купленных их друзьями - это принципиально разные проблемы. Прамод Дж. Садалаж Powerpoint Templates 2 План 1. Управление данными. Основные понятия 2. Модель данных 3. СУБД 4. Реляционная алгебра 5. ACID Powerpoint Templates 3 Управление данными Данные – формы представления информации, с которой имеют дело информационные системы и их пользователи. Информация – любой вид знаний, которыми могут обмениваться пользователи, о предметах, фактах, понятиях и так далее в некотором универсуме. (ГОСТ Р ИСО/МЭК 10746-2-2000 Информационная технология (ИТ). Взаимосвязь открытых систем. Управление данными и открытая распределенная обработка. Часть 2. Базовая модель) Powerpoint Templates 4 Управление данными Рисунок 1 - Положение системы управления данными в информационной системе Powerpoint Templates 5 Управление данными Языки баз данных: 1. Язык структурированных запросов (Structured Query Language, SQL) включает: • Язык определения данных (Data Language, DDL) • Язык манипулирования данными Manipulation Language, DML) • Язык управления Language, DCL) данными (Data Definition (Data Control • Язык управления транзакциями (Transaction Control Language, TCL) 2. Язык запросов к неструктурированным данным Powerpoint 6 (Unstructured Data QueryTemplates Language, UnQL) Модели данных Модель данных - это абстрактное, самодостаточное, логическое определение объектов, операторов и прочих элементов, в совокупности составляющих абстрактную машину доступа к данным, с которой взаимодействует пользователь. Эти объекты позволяют моделировать данных, а операторы — поведение данных. структуру Каждая БД и СУБД строится на основе некоторой явной или неявной модели данных. Все СУБД, построенные на одной и той же модели данных, относят к одному типу. Powerpoint Templates 7 Модели данных • Иерархическая • Сетевая • Реляционная • Объектно-ориентированная • Документ-ориентированная • Хранилища «ключ-значение» • Графовая • Столбцовая • др. Powerpoint Templates 8 СУБД Система управления базами данных; СУБД (database management system; DBMS) - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных. (ГОСТ Р ИСО-МЭК ТО 10032-2007 Эталонная модель управления данными). Powerpoint Templates 9 ТОП-15 СУБД (01.02.2020) Источник: DB-Engines: база знаний о СУБД Powerpoint Templates https://db-engines.com/en/ranking_trend 10 Эволюция СУБД Powerpoint Templates 11 СУБД СУБД, поддерживающая реляционную модель данных, часто обозначается как Реляционная СУБД. При поддержке других моделей данных (без реляционной модели), СУБД часто называют NoSQLсистемой. Powerpoint Templates 12 Реляционная СУБД Системы управления реляционными базами данных поддерживают реляционную (=табличноориентированную) модель данных. Использование реляционных баз данных было предложено Э. Коддом из компании IBM в 1970 году. •База данных состоит из таблиц (отношений) •Колонки – атрибуты таблицы •Строки – кортежи таблицы Powerpoint Templates 13 Реляционная СУБД Э.Ф.Кодд создал инструмент для удобной работы с отношениями – реляционную алгебру. Каждая операция этой алгебры использует одну или несколько таблиц в качестве ее операндов продуцирует в результате новую таблицу. и Язык SQL (Structured Query Language) реализовать все операции реляционной алгебры. Powerpoint Templates 14 Реляционная СУБД Язык SQL стандартизирован, но в каждой СУБД к стандартным командам имеются свои дополнительные расширения языка. Стандарт SQL не является свободно доступным. По состоянии на 01.02.20 действует ISO/IEC 9075(1-4,9-11,13,14):2016. Стандарты данной серии активно пересматриваются. Powerpoint Templates 15 NoSQL-системы: 1. Key-Value Stores 2. Wide Column Stores 3. Document Stores 4. Graph DBMS 5. RDF Stores 6. Native XML DBMS 7. Content Stores 8. Search Engines Powerpoint Templates 16 ТОП-15 СУБД (01.02.2020) Источник: DB-Engines: база знаний о СУБД Powerpoint Templates https://db-engines.com/en/ranking 17 Реляционная алгебра Реляционная алгебра – формальная система манипулирования отношениями в реляционной модели данных. Существует вариантах: в двух несколько различающихся •классическая алгебра Э. Кодда •алгебра К. Дейта и Х. Дарвена Powerpoint Templates 18 Реляционная алгебра Реляционная алгебра представляет собой набор таких операций над отношениями, что результат каждой из операций также является отношением. Это свойство алгебры называется замкнутостью. Реляционный оператор f выглядит как функция с реляционными отношениями в качестве аргументов: R = f(R1, R2, …, Rn). В реляционных выражениях можно использовать вложенные выражения сколь угодно сложной структуры. Powerpoint Templates 19 Реляционная алгебра Основные восемь операций реляционной алгебры были предложены Э.Коддом. Традиционные операции над множествами: • Объединение • Пересечение • Вычитание • Декартово произведение Специальные реляционные операции : • Выборка • Проекция • Соединение • Деление Powerpoint Templates 20 ACID. Теорема CAP ( теорема Брюера) Powerpoint Templates 21 Спасибо за внимание! Powerpoint Templates