Baze de date

O bază de date este o colecție organizată de date, în general stocate și accesate electronic dintr-un sistem informatic. Acolo unde bazele de date sunt mai complexe, acestea sunt adesea dezvoltate folosind tehnici de proiectare și modelare formale.

Sistemul de gestionare a bazelor de date (DBMS) este software-ul care interacționează cu utilizatorii finali, aplicațiile și baza de date în sine pentru a captura și analiza datele. Software-ul DBMS cuprinde în plus facilitățile de bază furnizate pentru administrarea bazei de date. Suma totală a bazei de date, a DBMS și a aplicațiilor asociate poate fi denumită „sistem de baze de date”. Adesea, termenul „bază de date” este, de asemenea, utilizat pentru a se referi vag la oricare dintre DBMS, sistemul de baze de date sau o aplicație asociată cu baza de date.

Informaticienii pot clasifica sistemele de gestionare a bazelor de date în funcție de modelele de baze de date pe care le acceptă. Bazele de date relaționale au devenit dominante în anii 1980. Aceste date modelează ca rânduri și coloane într-o serie de tabele, iar marea majoritate folosesc SQL pentru scrierea și interogarea datelor. În anii 2000, bazele de date non-relaționale au devenit populare, denumite NoSQL, deoarece folosesc limbaje de interogare diferite.

Terminologie și prezentare generală

În mod formal, o „bază de date” se referă la un set de date conexe și la modul în care acestea sunt organizate. Accesul la aceste date este de obicei furnizat de un „sistem de gestionare a bazelor de date” (DBMS) format dintr-un set integrat de software de calculator care permite utilizatorilor să interacționeze cu una sau mai multe baze de date și oferă acces la toate datele conținute în baza de date (deși pot exista restricții care limitează accesul la anumite date). DBMS oferă diverse funcții care permit introducerea, stocarea și recuperarea unor cantități mari de informații și oferă modalități de gestionare a modului în care aceste informații sunt organizate.

Datorită relației strânse dintre ele, termenul „bază de date” este adesea folosit în mod ocazional pentru a se referi atât la o bază de date, cât și la DBMS utilizate pentru a o manipula.

În afara lumii tehnologiei informaționale profesionale, termenul de bază de date este adesea folosit pentru a se referi la orice colecție de date conexe (cum ar fi o foaie de calcul sau un index de card), deoarece dimensiunile și cerințele de utilizare necesită de obicei utilizarea unui sistem de gestionare a bazelor de date.

DBMS-urile existente oferă diverse funcții care permit gestionarea unei baze de date și a datelor sale, care pot fi clasificate în patru grupe funcționale principale:

• Definirea datelor – Crearea, modificarea și eliminarea definițiilor care definesc organizarea datelor.
• Actualizarea – Inserarea, modificarea și ștergerea datelor reale.
• Extragerea – Furnizarea de informații într-un formular direct utilizabil sau pentru prelucrarea ulterioară de către alte aplicații. Datele recuperate pot fi puse la dispoziție într-o formă practic identică cu cea stocată în baza de date sau într-o nouă formă obținută prin modificarea sau combinarea datelor existente din baza de date.
• Administrarea – Înregistrarea și monitorizarea utilizatorilor, aplicarea securității datelor, monitorizarea performanței, menținerea integrității datelor, gestionarea controlului concurenței și recuperarea informațiilor care au fost corupte de un anumit eveniment, cum ar fi o eroare neașteptată a sistemului.

Atât o bază de date, cât și DBMS-ul acesteia sunt conforme cu principiile unui anumit model de bază de date. „Sistemul de baze de date” se referă în mod colectiv la modelul bazei de date, sistemul de gestionare a bazelor de date și baza de date.

Din punct de vedere fizic, serverele de baze de date sunt computere dedicate care dețin bazele de date reale și rulează numai DBMS și software-ul conex. Serverele de baze de date sunt de obicei computere multiprocesor, cu memorie generoasă și matrice de discuri RAID utilizate pentru stocare stabilă. Acceleratoarele de baze de date hardware, conectate la unul sau mai multe servere printr-un canal de mare viteză, sunt de asemenea utilizate în medii de procesare a tranzacțiilor cu volum mare. DBMS-urile se găsesc în centrul majorității aplicațiilor de baze de date. DBMS-urile pot fi construite în jurul unui kernel personalizat multitasking cu suport de rețea încorporat, dar DBMS-urile moderne se bazează de obicei pe un sistem de operare standard pentru a furniza aceste funcții.

Deoarece DBMS-urile au o piață semnificativă, furnizorii de computere și stocare iau în considerare adesea cerințele DBMS în propriile lor planuri de dezvoltare.

Bazele de date și DBMS-urile pot fi clasificate în funcție de modelul (modelele) de baze de date pe care le acceptă (cum ar fi relațional sau XML), tipurile de computer pe care rulează (de la un cluster de servere la un telefon mobil), limbajele de interogare utilizate pentru a accesa baza de date (cum ar fi SQL sau XQuery) și ingineria lor internă, care afectează performanța, scalabilitatea, reziliența și securitatea.

Interacțiunea bazei de date

Sistemul de gestionare a bazelor de date

Connolly și Begg definesc sistemul de gestionare a bazelor de date (DBMS) ca un „sistem software care permite utilizatorilor să definească, să creeze, să întrețină și să controleze accesul la baza de date”. Exemple de DBMS-uri includ MySQL, PostgreSQL, MSSQL, Oracle Database și Microsoft Access.

Acronimul DBMS este uneori extins pentru a indica modelul bazei de date subiacente, cu RDBMS pentru relațional, OODBMS pentru obiect (orientat) și ORDBMS pentru modelul obiect-relațional. Alte extensii pot indica alte caracteristici, cum ar fi DDBMS pentru sistemele de gestionare a bazelor de date distribuite.

Funcționalitatea oferită de un DBMS poate varia enorm. Funcționalitatea de bază este stocarea, recuperarea și actualizarea datelor. Codd a propus următoarele funcții și servicii pe care ar trebui să le furnizeze un DBMS cu scop general complet :

• Stocarea, recuperarea și actualizarea datelor
• Catalog accesibil utilizatorului sau dicționar de date care descrie metadatele
• Suport pentru tranzacții și concurență
• Facilități pentru recuperarea bazei de date în cazul în care aceasta se deteriorează
• Suport pentru autorizarea accesului și actualizarea datelor
• Acces asistență din locații îndepărtate
• Aplicarea constrângerilor pentru a se asigura că datele din baza de date respectă anumite reguli.

De asemenea, în general, este de așteptat ca DBMS să ofere un set de utilități în scopuri necesare pentru administrarea eficientă a bazei de date, inclusiv utilități de import, export, monitorizare, defragmentare și analiză., Partea de bază a DBMS care interacționează între baza de date și interfața aplicației este denumită uneori motorul bazei de date.

Adesea, DBMS-urile vor avea parametri de configurare care pot fi reglați static și dinamic, de exemplu cantitatea maximă de memorie principală pe un server pe care o poate folosi baza de date. Tendința este de a minimiza cantitatea de configurație manuală, iar pentru cazuri precum baze de date încorporate este esențială necesitatea de a viza administrarea zero.

DBMS-urile întreprinderilor mari au avut tendința de a crește în dimensiune și funcționalitate și pot implica mii de ani umani de efort de dezvoltare pe parcursul vieții lor.

DBMS-urile multi-utilizatori timpurii permiteau de obicei numai aplicației să locuiască pe același computer cu acces prin terminale sau software de emulare a terminalului. Arhitectura client-server a fost o dezvoltare în care aplicația se afla pe un desktop client și baza de date pe un server care permite distribuirea procesării. Aceasta a evoluat într-o arhitectură pe mai multe niveluri care încorporează servere de aplicații și servere web cu interfața utilizatorului final printr-un browser web cu baza de date conectată doar direct la nivelul adiacent.,

Un DBMS cu scop general va furniza interfețe de programare a aplicațiilor publice (API) și, opțional, un procesor pentru limbaje de baze de date, cum ar fi SQL, pentru a permite ca aplicațiile să fie scrise pentru a interacționa cu baza de date. Un DBMS cu scop special poate utiliza un API privat și poate fi specific personalizat și conectat la o singură aplicație. De exemplu, un sistem de e-mail care îndeplinește multe dintre funcțiile unui DBMS de uz general, cum ar fi inserarea mesajelor, ștergerea mesajelor, gestionarea atașamentelor, căutarea listei de blocuri, asocierea mesajelor la o adresă de e-mail și așa mai departe, toate aceste funcții sunt limitate la ceea ce este necesar pentru a gestiona e-mail.

Aplicație

Interacțiunea externă cu baza de date va fi printr-un program de aplicație care se interfațează cu DBMS. Aceasta poate varia de la un instrument de bază de date care permite utilizatorilor să execute interogări SQL textual sau grafic, la un site web care utilizează o bază de date pentru a stoca și căuta. informație.

Interfața programului de aplicație

Un programator va codifica interacțiunile cu baza de date (uneori denumită sursă de date) printr-o interfață de program de aplicație (API) sau printr-un limbaj de bază de date. API-ul sau limbajul ales vor trebui să fie acceptate de DBMS, posibil indirect printr-un pre-procesor sau un API de tip bridge. Unele API își propun să fie independente de baza de date, ODBC fiind un exemplu cunoscut în mod obișnuit. Alte API-uri comune includ JDBC și ADO.NET.

Limbajele bazei de date

Limbajele bazei de date sunt limbaje cu destinație specială, care permit una sau mai multe dintre următoarele sarcini, uneori distinse ca sublimbaje:

• Limbajul de control al datelor (DCL) – controlează accesul la date;
• Limbajul de definire a datelor (DDL) – definește tipurile de date, cum ar fi crearea, modificarea sau eliminarea tabelelor și relațiile dintre acestea;
• Limbajul de manipulare a datelor (DML) – efectuează sarcini precum inserarea, actualizarea sau ștergerea aparițiilor de date;
• Limbajul de interogare a datelor (DQL) – permite căutarea informațiilor și procesarea informațiilor derivate.

Limbajele bazei de date sunt specifice unui anumit model de date. Exemple notabile includ:,

• SQL combină rolurile de definire a datelor, manipulare a datelor și interogare într-un singur limbaj. A fost unul dintre primele limbaje comerciale pentru modelul relațional, deși se îndepărtează în anumite privințe de modelul relațional descris de Codd (de exemplu, rândurile și coloanele unui tabel pot fi comandate). SQL a devenit un standard al Institutului Național de Standardizare American (ANSI) în 1986 și al Organizației Internaționale pentru Standardizare (ISO) în 1987. Standardele au fost îmbunătățite în mod regulat de atunci și sunt susținute (cu diferite grade de conformitate) de către toate DBMS-urile comerciale principale relaționale.
• OQL este un standard de limbaj pentru modelul obiectelor (de la Object Data Management Group). A influențat designul unor limbaje de interogare mai noi, cum ar fi JDOQL și EJB QL.
• XQuery este un limbaj standard de interogare XML implementat de sisteme de baze de date XML precum MarkLogic și eXist, de baze de date relaționale cu capacitate XML precum Oracle și DB2 și, de asemenea, de procesoare XML în memorie, cum ar fi Saxon.
• SQL / XML combină XQuery cu SQL.

Un limbaj al bazei de date poate include, de asemenea, funcții precum:

• Configurarea specifică DBMS și gestionarea motorului de stocare
• Calcule pentru a modifica rezultatele interogării, cum ar fi numărarea, însumarea, medierea, sortarea, gruparea și referințele încrucișate
• Aplicarea constrângerilor (de exemplu, într-o bază de date auto, permițând un singur tip de motor pe mașină)
• Versiunea interfeței de programare a aplicației a limbajului de interogare, pentru confortul programatorului.