Обеспечение целостности баз данных

Информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется (integrity constraint).

Примеры правил: вес детали должен быть положительным; количество знаков в телефонном номере не должно превышать 15; возраст родителей не может быть меньше возраста их биологического ребёнка и т. д.

Очевидно, что ограничения должны быть формально объявлены для СУБД , после чего СУБД должна предписывать их выполнение. Объявление ограничений сводится просто к использованию соответствующих средств языка базы данных, а соблюдение ограничений осуществляется с помощью контроля со стороны СУБД над операциями обновления, которые могут нарушить эти ограничения, и запрещения тех операций, которые их действительно нарушают. При первоначальном объявлении ограничения система должна проверить, удовлетворяет ли ему в настоящий момент база данных. Если это условие не соблюдается, ограничение должно быть отвергнуто; в противном случае оно принимается (то есть записывается в каталог системы) и начиная с этого момента соблюдается :338 .

Механизмы обеспечения целостности являются одной из составляющих концепции модели данных .

Классификация ограничений целостности [ | ]

В теории реляционных баз данных принято выделять четыре типа ограничений целостности :353:

Примером распространённого ограничения уровня переменной отношения является потенциальный ключ ; примером распространённого ограничения уровня базы данных является внешний ключ .

Целостность и истинность данных в БД [ | ]

Целостность БД не гарантирует достоверности (истинности) содержащейся в ней информации, но обеспечивает по крайней мере правдоподобность этой информации, отвергая заведомо невероятные, невозможные значения. Таким образом, не следует путать целостность (непротиворечивость) БД с истинностью БД. Истинность и непротиворечивость - не одно и то же :351 .

Достоверность (или истинность) есть соответствие фактов, хранящихся в базе данных, реальному миру. Очевидно, что для определения достоверности БД требуется обладание полными знаниями как о содержимом БД, так и о реальном мире. Для определения целостности БД требуется лишь обладание знаниями о содержимом БД и о заданных для неё правилах. Поэтому СУБД не может гарантировать наличие в базе данных только истинных высказываний; все, что она может сделать, - это гарантировать отсутствие каких-либо данных, вызывающих нарушение ограничений целостности (то есть гарантировать то, что она не содержит каких-либо данных, не совместимых с этими ограничениями) :351 .

Концептуальные и физические ER-модели

Разработанный выше пример ER-диаграммы является примером концептуальной диаграммы. Это означает, что диаграмма не учитывает особенности конкретной СУБД. По данной концептуальной диаграмме можно построить физическую диаграмму, которая уже будут учитываться такие особенности СУБД, как допустимые типы и наименования полей и таблиц, ограничения целостности и т.п.

Одним из основополагающих понятий в технологии баз данных является понятие целостности. В общем случае это понятие прежде всего связано с тем, что база данных отражает в информационном виде некоторый объект реального мира или совокупность взаимосвязанных объектов реального мира. В реляционной модели объекты реального мира представлены в виде совокупности взаимосвязанных отношений. Под целостностью будем понимать соответствие информационной модели предметной области, хранимой в базе данных, объектам реального мира и их взаимосвязям в каждый момент времени. Любое изменение в предметной области, значимое для построенной модели, должно отражаться в базе данных, и при этом должна сохраняться однозначная интерпретация информационной модели в терминах предметной области.

Мы отметили, что только существенные или значимые изменения предметной области должны отслеживаться в информационной модели. Действительно, модель всегда представляет собой некоторое упрощение реального объекта, в модели мы отражаем только то, что нам важно для решения конкретного набора задач. И в модели данных должны быть предусмотрены средства и методы, которые позволят нам обеспечивать динамическое отслеживание в базе данных согласованных действий, связанных с согласованным изменением информации. Именно этим вопросам и посвящена данная лекция.

Целостность базы данных - свойство базы данных, означающее, что БД содержит полную и непротиворечивую информацию, необходимую для корректного функционирования приложений. Для обеспечения целостности накладывают ограничения целостности.

Це́лостность ба́зы да́нных (database integrity) - соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением целостности (integrity constraint). Примеры правил: вес детали должен быть положительным; количество знаков в телефонном номере не должно превышать 25; возраст родителей не может быть меньше возраста их ребёнка и т.д.

Задача аналитика и проектировщика базы данных - возможно более полно выявить все имеющиеся ограничения целостности и задать их в базе данных.

Целостность БД не гарантирует достоверности содержащейся в ней информации, но обеспечивает по крайней мере правдоподобность этой информации, отвергая заведомо невероятные, невозможные значения. Таким образом, не следует путать целостность БД с достоверностью БД. Достоверность (или истинность) есть соответствие фактов, хранящихся в базе данных, реальному миру. Очевидно, что для определения достоверности БД требуется обладание полными знаниями как о содержимом БД, так и о реальном мире. Для определения целостности БД требуется лишь обладание знаниями о содержимом БД и о заданных для неё правилах. Поэтому СУБД может (и должна) контролировать целостность БД, но принципиально не в состоянии контролировать достоверность БД. Контроль достоверности БД может быть возложен только на человека, да и то в ограниченных масштабах, поскольку в ряде случаев люди тоже не обладают полнотой знаний о реальном мире.

Итак, БД может быть целостной, но не достоверной. Возможно и обратное: БД может быть достоверной, но не целостной. Последнее имеет место, если правила (ограничения целостности) заданы неверно.

Целостность (от англ. integrity – нетронутость, неприкосновенность, сохранность, целостность) – понимается как правильность данных в любой момент времени. Но эта цель может быть достигнута лишь в определенных пределах: СУБД не может контролировать правильность каждого отдельного значения, вводимого в базу данных (хотя каждое значение можно проверить на правдоподобность). Например, нельзя обнаружить, что вводимое значение 5 (представляющее номер дня недели) в действительности должно быть равно 3. С другой стороны, значение 9 явно будет ошибочным и СУБД должна его отвергнуть. Однако для этого ей следует сообщить, что номера дней недели должны принадлежать набору (1,2,3,4,5,6,7).

Поддержание целостности базы данных может рассматриваться как защита данных от неверных изменений или разрушений (не путать с незаконными изменениями и разрушениями, являющимися проблемой безопасности). Современные СУБД имеют ряд средств для обеспечения поддержания целостности (так же, как и средств обеспечения поддержания безопасности).

Выделяют три группы правил целостности:

- Целостность по сущностям. Не допускается, чтобы какой-либо атрибут, участвующий в первичном ключе, принимал неопределенное значение. (Например: Каждый сотрудник имеет уникальный табельный номер)

- Целостность по ссылкам . Значение внешнего ключа должно либо: быть равным значению первичного ключа цели; быть полностью неопределенным, т.е. каждое значение атрибута, участвующего во внешнем ключе должно быть неопределенным. (Например: Сотрудник обязан числиться в одном отделе)

- Целостность, определяемая пользователем. Для любой конкретной базы данных существует ряд дополнительных специфических правил, которые относятся к ней одной и определяются разработчиком. Чаще всего контролируется:

1. уникальность тех или иных атрибутов,

2. диапазон значений (экзаменационная оценка от 2 до 5),

3. принадлежность набору значений (пол "М" или "Ж").

Ограничение представляет собой правило, которому должны подчиняться данные, вводимые пользователями в определенный столбец или группу столбцов. Ограничение является частью определения таблицы. Их можно накладывать при создании таблицы или же добавлять позднее. Можно удалять ранее наложенные ограничения, не оказывая при этом никакого влияния на данные, хранящиеся в таблице. Кроме того, можно временно приостановить действие ограничений.

Различие между ограничениями уровня таблицы и уровня столбца состоит в том, что последние применяются не ко всей таблице, а только к одному ее столбцу. Поэтому их можно вводить как часть определения столбца. Однако если необходимо ввести ограничение не для одного, а для нескольких столбцов сразу (например, в случае применения ограничения первичного ключа, если этот ключ состоит из двух столбцов), то необходимо сначала определить эти столбцы в таблице, а затем добавить определение этого ограничения в завершающей части определения таблицы. Получится ограничение уровня таблицы. На практике вам не придется задумываться о том, к какому уровню будет отнесено ограничение, поскольку в обоих случаях используется одинаковый синтаксис.

Виды ограничений

Разные виды ограничений соответствуют различным видам целостности, поэтому полезно взглянуть на ограничения с точки зрения поддерживаемых ими видов целостности.

Целостность – система правил, используемая для связи записей в связной таблице
Поддержка целостности – предотвращение некорректного ввода данных в таблицах
Ограничения определяют св-ва объектов предметную область и их взаимосвязь
Целостность
1По отношению 2По ссылкам
3Определяемая пользователем
По отношению - Ограничения только на допустимые значения отдельного отношения
Средством, позволяющим однозначно идентифицировать кортежи отношения, являются потенциальные ключи отношения.
Потенциальный ключ отношения - это набор атрибутов отношения, обладающий свойствами уникальности и неизбыточности. Доступ к конкретному кортежу можно получить, лишь зная значение потенциального ключа для этого кортежа.
Потенциальный ключ, состоящий из одного атрибута, называется простым. Потенциальный ключ, состоящий из нескольких атрибутов, называется составным.
Отношения связываются друг с другом при помощи внешних ключей.
Внешний ключ отношения - это набор атрибутов отношения, содержащий ссылки на потенциальный ключ другого (или того же самого) отношения. Отношение, содержащее потенциаль-ный ключ, на который ссылается некоторый внешний ключ, называется родительским отношением. Отношение, содержащее внешний ключ, называется дочерним отношени-ем.
Внешний ключ не обязан обладать свойством уникальности. Поэтому, одному кортежу родительского отношения может соответствовать несколько кортежей дочернего отношения. Такой тип связи между отношениями называется "один-ко-многим".
Связи типа "много-ко-многим" реализуются использованием нескольких отношений типа "один-ко-многим".
В любой реляционной базе данных должны выполняться два ограничения:
1Целостность сущностей
2Целостность внешних ключей
Правило целостности сущностей состоит в том, что атрибуты, входящие в состав некоторого потенциального ключа не могут принимать null-значений.
Правило целостности внешних ключей состоит в том, что внешние ключи не должны ссылаться на отсутствующие в родительском отношении кортежи, т.е. внешние ключи должны быть корректны.
Ссылочную целостность могут нарушить операции, изменяю-щие состояние базы данных. Такими операциями являются операции вставки, обновления и удаления кортежей.
Для поддержания ссылочной целостности обычно используют-ся основные стратегии:
1RESTRICT (ОГРАНИЧИТЬ) - не разрешать выполнение операции, приводящей к нарушению ссылочной целостности.
2CASCADE (КАСКАДИРОВАТЬ) - разрешить выполнение требуемой операции, но внести каскадные изменения в другие отношения так, чтобы не допустить нарушения ссылочной целостности.
3SET NULL (УСТАНОВИТЬ В NULL) - все некорректные значения внешних ключей изменять на null-значения.
4SET DEFAULT (УСТАНОВИТЬ ПО УМОЛЧАНИЮ) - все некорректные значения внешних ключей изменять на некоторое значение, принятое по умолчанию.
Классификация ограничений целостности по способам реализации
Каждая система обладает своими средствами поддержки ограничений целостности. Различают два способа реализации:
1Декларативная поддержка ограничений целостности.
2Процедурная поддержка ограничений целостности.
Декларативная поддержка ограничений целостности заключается в определении ограничений средствами языка определения данных. Обычно средства декларативной поддержки целостности определяют ограничения на значения доменов и атрибутов, целостность сущностей и ссылочную целостность.
Процедурная поддержка ограничений целостности заключается в использовании триггеров и хранимых процедур.

Если ограничение целостности реализовано в виде триггеров, то этот программный код является просто телом триггера. Если используется декларативное ограничение целостности, то возможны два подхода:
1. При декларировании (объявлении) ограничения текст ограничения хранится в виде некоторого объекта СУБД, а для реализации ограничения используются встроенные в СУБД функции, и тогда этот код представляет собой внутренние функции ядра СУБД.
2. При декларировании ограничения СУБД автоматически генерирует триггеры, выполняющие необходимые действия по проверке ограничений.

Ссылочную целостность могут нарушить операции, изменяю-щие состояние базы данных.
2Процедурная поддержка ограничений целостности .

Нарушение ссылочной целостности Операции, могущие нарушить ссылочную целостность Ссылочная целостность может нарушиться в результате операций...

Целостность сущностей Т.к. потенциальные ключи фактически служат идентификатора-ми объектов предметной области (т.е. предназначены для различения объектов)...

Другим важным свойством информации является ее целостность (integrty). Информация целостна, если она в любой момент времени правильно (адекватно)...

1. по аспекту информационной безопасности (доступность, целостность , конфиденциальность), против которого угрозы направлены в первую очередь

Это делает необходимым исследование влияния окружающей среды на целостность системы, ее сохранность или разрушение.

Одним из основополагающих понятий в технологии баз данных является понятие целостности. В общем случае, это понятие, прежде всего, связано с тем, что база данных отражает в информационном виде некоторый объект реального мира или совокупность взаимосвязанных объектов реального мира. В реляционной модели объекты реального мира представлены в виде совокупности взаимосвязанных отношений. Целостность базы данных – это правила и средства, обеспечивающие надежную реализацию установленных межтабличных связей между всеми данными, содержащимися в базе. Поддержание целостности данных является достаточно серьезным и сложным вопросом. При эксплуатации базы данных ее повреждение может возникнуть по нескольким причинам: при сбое компьютера, вследствие ошибок в программном обеспечении, из-за некорректных действий пользователя.

Любое изменение в предметной области, значимое для построенной модели, должно отражаться в базе данных, и при этом должна сохраняться однозначная интерпретация информационной модели в терминах предметной области.

Поддержка целостности в реляционной модели данных в ее классическом понимании, включает в себя 3 аспекта.

Во-первых, это поддержка структурной целостности, которая трактуется как то, что реляционная СУБД должна допускать работу только с однородными структурами данных типа «реляционное отношение». При этом понятие «реляционного отношения» должно удовлетворять всем ограничениям, накладываемым на него в классической теории реляционной БД. Отсутствие дубликатов кортежей (строки отношений), соответственно, обязательное наличие первичного ключа (один или несколько столбцов (атрибутов), которые однозначно идентифицируют каждую запись в таблице, т.е. позволяют четко отличить одну запись от другой), отсутствие понятия упорядоченности кортежей.

В дополнение к структурной целостности необходимо рассмотреть проблему неопределенных Null значений. Неопределенное значение в реляционной базе данных интерпретируется как значение, неизвестное на данный момент времени. Это значение при появлении дополнительной информации в любой момент времени может быть заменено на некоторое конкретное значение.

Во-вторых, это поддержка языковой целостности, которая состоит в том, что реляционная СУБД должна обеспечивать языки описания и манипулирования данными не ниже стандарта SQL. Не должны быть доступны иные низкоуровневые средства манипулирования данными, не соответствующие стандарту.

Именно поэтому доступ к информации, хранимой в базе данных, и любые изменения этой информации могут быть выполнены только с использованием операторов языка SQL.

В-третьих, это поддержка ссылочной целостности (Declarative Referential Integrity, DRI), означает обеспечение одного из заданных принципов взаимосвязи между экземплярами кортежей взаимосвязанных отношений:

· кортежи подчиненного отношения уничтожаются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ним;

· кортежи основного отношения модифицируются при удалении кортежа основного отношения, связанного с ним, при этом на месте ключа родительского отношения ставится неопределенное Null значение.

Ссылочная целостность обеспечивает поддержку непротиворечивого состояния БД в процессе модификации данных при выполнении операций добавления или удаления.

Кроме указанных ограничений целостности, которые в общем виде не определяют семантику БД, вводится понятие семантической поддержки целостности.

Структурная, языковая и ссылочная целостности определяют правила работы СУБД с реляционными структурами данных. Требования поддержки этих трех видов целостности говорят о том, что каждая СУБД должна уметь это делать, а разработчики должны это учитывать при построении БД с использованием реляционной модели. Эти три аспекта никак не касаются содержания БД. Для определения некоторых ограничений, которые связаны с содержанием БД, требуются другие методы. Именно эти методы и сведены в поддержку семантической целостности.

Семантическая поддержка может быть обеспечена двумя путями:

· декларативный, выполняемый средствами языка SQL;

· процедурный, выполняемый посредством триггеров и хранимых процедур.

Декларативный путь связан с наличием механизмов в рамках СУБД, обеспечивающих проверку и выполнение ряда декларативно заданных правил-ограничений, называемых чаще всего «бизнес-правилами» (Business Rules) или декларативными ограничениями целостности.

Выделяются следующие виды декларативных ограничений целостности:

· ограничения целостности атрибута: значение по умолчанию, задание обязательности или необязательности значений (Null), задание условий на значения атрибутов. Задание значения по умолчанию означает, что каждый раз при вводе новой строки в отношение, при отсутствии данных в указанном столбце этому атрибуту присваивается именно значение по умолчанию;

· ограничения целостности, задаваемые на уровне доменов, при поддержке доменной структуры. Эти ограничения удобны, если в БД присутствуют несколько столбцов разных отношений, которые принимают значения из одного и того же множества допустимых значений;

· ограничения целостности, задаваемые на уровне отношения. Некоторые семантические правила невозможно преобразовать в выражения, которые будут применимы только к одному столбцу;

· ограничения целостности, задаваемые на уровне связи между отношениями: задание обязательности связи, принципов каскадного удаления (при удалении записи в главной таблице обеспечивает удаление всех связанных записей в подчиненной таблице) и каскадного изменения данных (при изменении значения ключевого поля в главной таблице обеспечивает обновление всех связанных записей в подчиненной таблице), задание поддержки ограничений по мощности связи. Эти виды ограничений могут быть выражены заданием обязательности или необязательности значений внешних ключей (одного или нескольких полей в таблице, которые содержат ссылку на поле (поля) первичного ключа в другой таблице во взаимосвязанных отношениях).

Целостность базы данных

Целостность базы данных - свойство базы данных, означающее, что БД содержит полную и непротиворечивую информацию, необходимую для корректного функционирования приложений. Для обеспечения целостности накладывают ограничения целостности.

См. также: Базы данных

Финансовый словарь Финам .

Смотреть что такое "Целостность базы данных" в других словарях:

целостность базы данных - Свойство базы данных, определяемое способностью системы управления базой данных защищать компоненты и связи базы данных от искажения в результате некорректных операций и сбоев технических средств. [ГОСТ 20886 85] Тематики организация данных в… … Справочник технического переводчика

Целостность базы данных - 2. Целостность базы данных Свойство базы данных, определяемое способностью системы управления базой данных защищать компоненты и связи базы данных от искажения в результате некорректных операций и сбоев технических средств Источник: ГОСТ 20886 85 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

- (database integrity) соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением… … Википедия

Сервер БД выполняет обслуживание и управление базой данных и отвечает за целостность и сохранность данных, а также обеспечивает операции ввода вывода при доступе клиента к информации. Архитектура клиент сервер состоит из клиентов и серверов.… … Википедия

Иерархическая модель базы данных состоит из объектов с указателями от родительских объектов к потомкам, соединяя вместе связанную информацию. Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней.… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Представление. Представление (англ. view, более созвучное не стандартное название «вид», в сленге программистов часто используется в качестве заимствования из английского «вьюха», «вьюшка»)… … Википедия

Реляционная база данных база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД. Использование реляционных баз данных было… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Индекс. Индекс (англ. index) объект базы данных, создаваемый с целью повышения производительности поиска данных. Таблицы в базе данных могут иметь большое количество строк, которые хранятся в … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Триггер (значения). Триггер (англ. trigger) это хранимая процедура особого типа, которую пользователь не вызывает непосредственно, а исполнение которой обусловлено действием по модификации… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Курсор (значения). Курсор ссылка на контекстную область памяти[источник не указан 126 дней]. В некоторых реализациях информационно логического языка SQL (Oracle,… … Википедия

Книги

Ядро Oracle. Внутреннее устройство для администраторов и разработчиков данных , Льюис Джонотан. В данной книге автор приводит только самую необходимую информацию о внутреннем устройстве СУБД Oracle, которую должен знать каждый администратор баз данных, чтобы успешно бороться с…
Ядро Oracle. Внутреннее устройство для администраторов и разработчиков баз данных , Льюис Джонатан. В данной книге автор приводит только самую необходимую информацию о внутреннем устройстве СУБД Oracle, которую должен знать каждый администратор баз данных, чтобы успешно бороться с…