Базы данных SQL, NoSQL и различия в моделях баз данных. Когда использовать MySQL. Когда лучше не использовать MySQL

18.03.2014

Источник: Журнал "Технологии Защиты" № 1, 2014

В данной статье мы коснёмся достаточно скрытой, но при этом, такой важной части любой современной сетевой СКУД, как система управления базами данных (СУБД). Любая современная сетевая СКУД нуждается в базе данных, так как является по своей сути информационной системой, предназначенной для хранения, обработки и анализа информации о происходящих на защищаемом объекте событиях. Также в СКУД должны храниться настройки оборудования, коды карт и личные данные пользователей, уровни доступа и другая нужная информация.

Терминология

Частая ошибка многих специалистов по безопасности - некорректное использование термина «база данных» (БД) вместо термина «система управления базами данных» (СУБД). Давайте разберёмся, что к чему.

База данных - представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов, систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины.

Система управления базами данных (СУБД) - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

То есть, упрощённо, «база данных» – это сами данные, представленные в виде совокупности файлов на дисках, с которыми как раз работает «система управления базами данных» (СУБД) – программный продукт, имеющий средства для создания, наполнения, модификации и поиска по базам данных.

Разработчики различных приложений, в том числе и разработчики СКУД, работают именно с СУБД и выбирают СУБД под свои нужды.

Требования к СУБД, применяемым в СКУД

Какие же особенные требования следует предъявить к СУБД, используемой в СКУД с точки зрения пользователя?

• Во-первых - надёжность: никакие данные не должны пропасть! Сбои должны быть минимизированы и не должны приводить к потерям данных, базы должны быть надёжно защищены от несанкционированного доступа, на режимных объектах могут потребоваться функции шифрования данных, необходимо также обеспечивать регулярное резервное копирование баз данных и возможность восстановления из архива при необходимости.
• Во-вторых - производительность: СУБД должна обеспечивать приемлемый уровень производительности для решения возложенных на неё задач.
• В-третьих, на мой взгляд, это уверенность в том, что СУБД будет поддерживаться производителем, и вы не останетесь один на один с проблемой в случае какого-то серьёзного сбоя или сложной ситуации.

Виды СУБД

СУБД на данный момент существует великое множество и классифицируются они по разным признакам. Но мы не будем останавливаться в данной статье на всём многообразии этих типов, опустим перспективные и экзотические технологии типа объектно-ориентированных и иерархических СУБД. Стандартом де-факто в современных информационных системах являются реляционные СУБД, в которых данные хранятся в табличном виде, о них мы и будем говорить. Так чем же различаются все эти системы? Перечислю ключевые параметры важные как для разработчиков, так и для пользователей системы.

Способ доступа к БД:

1. Клиент-серверные СУБД
2. Файл-серверные СУБД
3. Встраиваемые СУБД

В клиент-серверных СУБД (Microsoft SQL Server, Oracle, Firebird, PostgreSQL, InterBase, MySQL и др.) вся обработка данных ведётся в одном месте, на сервере, в том же месте, где хранятся (обычно) данные, при этом к файлам данных имеет доступ только один сервер, одна система - это сама СУБД. Приложения-клиенты при этом посылают запросы на обработку и получение данных из СУБД и получают ответы; приложения-клиенты не имеют непосредственного доступа к файлам данных. Все промышленные СУБД на данный момент являются именно клиент-серверными.

В файл-серверных СУБД (Paradox, Microsoft Access, FoxPro, dBase и др.), наоборот, приложения имеют общий доступ ко всем файлам базы данных (хранящимся обычно в каком-то разделяемом файловом хранилище) и совместно обрабатывают эти данные. Каждое приложение самостоятельно обрабатывает данные. На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах - недостатком. Проблема в том, что файл-серверные СУБД не имеют многих преимуществ клиент-серверных, таких как: кэширование данных, параллелизм запросов, высокая производительность и обладают рядом недостатков (сложности с поддержанием целостности базы, восстановлением, блокировками и т.д.), что приводит в свою очередь к пониженной надёжности и производительности. Состояние базы в файловых СУБД необходимо постоянно отслеживать и проводить операции по её «лечению» с помощью встроенных или сторонних утилит.

Встраиваемые СУБД (SQLite, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact и др.) поставляются в составе готового программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемые СУБД предназначены для локального хранения данных приложения и не рассчитаны на коллективное использование в сети. К примеру, встраиваемая бесплатная СУБД SQLite широко используется в известной мобильной ОС Android, разработанной в компании Google, и во многих мобильных приложениях.

Схема лицензирования:

1. Бесплатные СУБД
2. Коммерческие промышленные СУБД (большинство производителей предлагают также бесплатную ограниченную версию)

Файл-серверные и встраиваемые СУБД практически все являются бесплатными, из бесплатных клиент-серверных СУБД наиболее известные: Firebird, PostgreSQL и MySQL.

Чисто коммерческий продукт, разработанный компанией Borland: СУБД InterBase. Ранее у этой СУБД была бесплатная версия с открытым исходным кодом: InterBase 6.0, но проект InterBase 6.0 Open Source Edition перестал поддерживаться компанией Borland. В 2001 году группа энтузиастов создала отдельный Open source проект СУБД Firebird, упомянутой выше, который получил широкую известность и множество поклонников среди разработчиков.

Большинство производителей промышленных СУБД дают возможность пользоваться бесплатными редакциями своих продуктов, которые являются урезанными по функционалу и по производительности вариантами полнофункциональной версии СУБД.

Плюсы свободных СУБД: это бесплатно, они менее требовательны к ресурсам ПК, обладают богатым функционалом и хорошей производительностью при грамотной настройке, достаточно надёжны.

Минусы: никто не даст гарантии, что через определенное время проект не перестанет существовать, т.к. его поддерживает сообщество энтузиастов, также сложнее найти грамотного специалиста для обслуживания СУБД типа Firebird или PostgreSQL.

Плюсы коммерческих СУБД: хорошая задокументированность, высокая производительность, масштабируемость, надёжность, поддерживаемость, наличие встроенных инструментов для разработки и администрирования. Вероятность того, что компания Oracle, Microsoft или IBM перестанут поддерживать свои системы, стремится к нулю.

Минусы : они более требовательны к ресурсам, чем бесплатные аналоги, стоят денег и немалых.

В приведённой ниже таблице приведены ограничения наиболее часто используемых бесплатных редакций промышленных СУБД.

При превышении максимального размера базы запись в БД прекратится, но эту проблему легко предотвратить. В основном, объём требуется для хранения постоянно накапливающихся в системе событий, остальные данные (настройки контроллеров, данные субъектов доступа, уровни доступа и т.п.) относительно статичны и только на сверхкрупных системах могут превысить ограничения бесплатных Express-версий. Необходимо настроить средствами вашей СУБД процедуру периодического удаления старых событий из БД. Во многих СКУД эти процедуры предусмотрены разработчиками и их надо просто настроить.

Что касается ограничений по производительности: если система небольшая, не подразумевает больших нагрузок на СУБД, спокойно можно ограничиться бесплатной редакцией, её будет более чем достаточно. Если же задача накладывает повышенные требования на подсистему СУБД: большое количество пользователей в системе, большой трафик событий и поток обновлений данных в системе (объекты с большим количеством временных посетителей) и высокие требования к глубине архива событий, то всегда можно перейти с бесплатной редакции на коммерческий вариант, оплатив необходимую лицензию.

СУБД в СКУД

В таблице ниже приведены данные из открытых источников относительно типа применяемой СУБД в популярных в России системах контроля и управления доступом.

Как видно, большинство производителей СКУД поставляют бесплатную версию промышленной клиент-серверной СУБД Microsoft SQL Server Express Edition и свободную (бесплатную) кроссплатформенную СУБД Firefird (примерно 50 на 50).

Конкретный выбор той или иной СУБД – дело вкуса и предпочтений каждого производителя, благо – выбор есть. При выборе разработчики учитывают также вопросы удобства и простоты администрирования, наличие встроенных бесплатных инструментов для администрирования и разработки.

СУБД для СКУД помимо высокой надёжности и производительности должна быть удобной и недорогой в поддержке. Разработчики СКУД прекрасно понимают, что даже на крупных объектах зачастую нет выделенных специалистов для обслуживания СКУД, обладающих навыками администрирования СУБД, поэтому стараются включать в свои продукты функции, облегчающие и автоматизирующие процессы обслуживания базы данных.

Прежде всего – резервное копирование БД, основа основ, которая позволяет администратору системы спокойно спать. Все СУБД имеют собственные средства для создания резервных копий, но хорошим тоном считается, когда функция резервного копирования интегрирована в продукт и администратору необходимо лишь включить/настроить её и периодически проверять функционирование.

Вторая частая проблема – восстановление данных после сбоя. Здесь опять же на выручку приходит свежая резервная копия, но если её нет, или критично восстановление всех возможных данных, то потребуются дополнительные усилия. К счастью, в промышленных СУБД (чего не скажешь о старых файловых СУБД типа Paradox) такие явления происходят нечасто, их может вызвать разве что «умирающий» жёсткий диск или сбой электропитания. В этом случае потребуются услуги специалиста-администратора СУБД, который сможет с помощью встроенных в любую серьёзную СУБД инструментов восстановить максимум из возможного. Также следует учесть, что некоторые производители СКУД в рамках технической поддержки оказывают услуги по восстановлению баз.

• При выборе СКУД обратите внимание на то, какая СУБД поставляется совместно с системой.
• Если вы эксплуатируете СКУД, то выясните, какая СУБД в ней используется.
• Оцените трафик данных и нагрузку в вашей системе, чтобы определиться с требуемыми аппаратными ресурсами сервера СУБД и нужной редакцией СУБД (проконсультируйтесь у производителя вашей СКУД при необходимости).
• Если в вашей СКУД используется Express-версия Microsoft SQL Server или Oracle, то необходимо задаться вопросом: «Насколько нам хватит бесплатного объёма базы?». Настройте периодическое удаление из базы старых событий средствами СКУД (если таковые имеются) либо же рассмотрите вопрос о миграции на платную неограниченную версию СУБД.
• Настройте резервное копирование баз данных средствами СКУД или же средствами СУБД и регулярно проверяйте его выполнение.
• Найдите специалиста по СУБД (администратора), к которому можно будет обратиться в случае повреждения базы данных, узнайте в технической поддержке производителя СКУД возможность предоставления такого рода услуг.

И Azure SQL Database .

По словам экспертов, выручка Microsoft от продаж OPDBMS растет быстрее рынка. Компания получила самую высокую оценку от клиентов за общий опыт, удовлетворение потребностей заказчиков, соотношение цены и качества, опыт в ведении переговоров, интеграции и развертывании проектов, обслуживании и поддержки.

Microsoft повысила свой конкурентоспособный уровень, запустив бесплатные инструменты Developer Edition of SQL Server и Database Migration Service для миграции баз данных SQL Server и Oracle в среду Azure SQL Database.

Несмотря на эти сильные стороны SQL Server многие корпоративные заказчики по-прежнему не считают эту СУБД подходящей для критически важных приложений, а ряд клиентов Microsoft недовольны схемой лицензирования этого продукта корпорации. Microsoft все сложнее удерживать и привлекать клиентов на фоне того, как конкурирующие Google и Amazon предлагают более привлекательные цены на свои продукты.

К достоинствам Oracle на рынке аналитики отнесли правильную стратегию обновления портфеля облачных продуктов, поддержку совместимости со старыми решениями (три четверти клиентов Oracle работают с Oracle Database более 10 лет) и высокие показатели удовлетворенности продуктами.

Минусами Oracle эксперты сочли сложности лицензирования и проблемы, связанные с поддержкой клиентов и выпуском обновлений. Чтобы упростить установку исправлений, вендор начал выпускать их один раз в квартал.

Чтобы привлечь клиентов к своим облачным сервисам, Oracle увеличила количество процессорных лицензий, необходимых для запуска программного обеспечения компании в конкурирующих облачных инфраструктурах. Такой подход фактически привел к удвоению стоимости использования продуктов Oracle. Кроме того, компания ограничила работу некоторых функций для Oracle Cloud и локальных инженерных систем.

Говоря об IBM, аналитики Gartner указали на богатую функциональность (в том числе облачные и гибридные возможности), которой обладают продукты OPDBMS компании, а также активное использование популярных решений с (Hadoop , Kafka , Parquet, Spark и др.) и функций резервного копирования и восстановления данных в/из Swift и AWS S3 . На пользу IBM играет и глобальное присутствие корпорации.

Однако, согласно исследованию, выручка и доля IBM на рынке операционных СУБД сокращается уже несколько лет. Ряд заказчиков, опрошенных Gartner, указали на трудности с ценообразованием и лицензированием.

Кроме того, как отмечают специалисты, база данных DB2 проигрывает большинству конкурентов по скорости обработки транзакций, загрузки данных (ingestion) и их автоматического распределения. IBM проделала большую работу в том, чтобы упростить восприятие бренда на рынке (в частности, DB2 переименовала в Db2), однако клиенты, по всей видимости, не увидели эти изменения или безразлично отнеслись к ним.

Расстановка сил на рынке СУБД может кардинально измениться - IDG

Опрос показал, что подавляющее большинство ИТ-руководителей пытаются уменьшить значительные расходы на управление базами данных, и многие из них не ограничивают поиск традиционными решениями. В результате, как отметил разработчик инновационного программного обеспечения для предприятий TmaxSoft, расстановка сил на рынке корпоративных баз данных может в ближайшее время сильно измениться из-за вендоров, предлагающих принципиально иной подход к технологиям баз данных, ценообразованию и лицензированию.

У компании 30-летняя история на рынке поставок хранилищ данных в сочетании с подготовленным оборудованием и специализированным ПО базы данных аналитики. Teradata имеет более 1 тыс. организаций-заказчиков по всему миру.

Продукты Teradata включают решения для интеллектуального анализа данных, ведомственные решения, ориентированные на поиск данных и корпоративные решения. Её портфолио содержит облачные решения и продукты для работы с большими данными. Aster Data добавила новые возможности в линейку продуктов Teradata (такие как MapReduce, неструктурированные данные и графический анализ).

В 2010 году Sybase была приобретена компанией SAP. В квадранте Gartner рассматривается СУБД SAP Sybase IQ , ставшая первой колоночной СУБД. Она же является основным хранилищем данных СУБД SAP/Sybase. У Sybase тысячи клиентов Sybase IQ во всём мире.

Oracle предлагает широкий спектр продуктов, позволяющий клиентам сделать выбор при разработке хранилища, использовать сертифицированную конфигурацию или приобрести устройство, готовое к настройке хранилища и нагрузке. В дополнение к СУБД и сертифицированным конфигурациям Oracle предлагает три фирменных продукта Exadata : Oracle Exadata X2-2 для хранилищ данных и смешанных рабочих нагрузок, Oracle Exadata X2-8 для облачных решений и Oracle Exadata Storage Expansion Rack X2-2 для увеличения ёмкости хранилища. Oracle сообщает о наличии более 300 тыс. клиентов по всему миру.

Корпорация IBM предлагает как автономные решения СУБД, так и устройства для хранилищ данных. В настоящее время на рынке представлено семейство IBM Smart Analytics System (ISAS) и бренд Netezza . ПО хранилищ данных IBM - InfoSphere Warehouse доступно для Unix , Linux , Windows и z/OS. IBM имеет тысячи клиентов баз данных по всему миру и более 500 клиентов на устройства (комбинация Netezza и ISAS).

Greenplum является частью подразделения компании EMC - Data Products, разрабатывающего хранилища данных СУБД массово-параллельной архитектуры (MPP), работающих на Linux и Unix. Продукт реализуется в виде устройства или автономной СУБД. Компания имеет в мире более 400 клиентов.

Microsoft продолжает продажу своих решений SQL Server 2008 DBMS (Release 2) Business Data Warehouse и Fast Track Data Warehouse для обеспечения хранилища данных клиентов, которым не требуется СУБД массово-параллельной архитектуры. Microsoft выпустила собственное ​​устройство хранилища данных массово-параллельной архитектуры - SQL Server 2008 R2 Parallel Data Warehouse (Microsoft) в ноябре 2010 года.

В состав претендентов в этом квадранте вошла лишь компания 1010data.

Компания 1010data создана 11 лет назад как провайдер управляемого сервиса хранилища данных с интегрированной СУБД и решением бизнес-аналитики () для финансового сектора. В последнее время её решения применяются и в секторе розничных/потребительских упакованных товаров (CPG). 1010data может разместить свои решения с использованием модели программного обеспечения как услуги (SaaS) или поддерживать управляемое решение на площадке клиента. У 1010data около 200 заказчиков.

Сектор дальновидных игроков представлен компанией Vertica

Базы данных - это логически смоделированные хранилища любых типов данных. Каждая база данных, не являющаяся бессхемной, следует модели, которая задаёт определённую структуру обработки данных. СУБД - это приложения (или библиотеки), управляющие базами данных различных форм, размеров и типов.

Чтобы лучше разобраться в СУБД, ознакомьтесь с .

Реляционные системы управления базами данных

Реляционные системы реализуют реляционную модель работы с данными, которая определяет всю хранимую информацию как набор связанных записей и атрибутов в таблице.

СУБД такого типа используют структуры (таблицы) для хранения и работы с данными. Каждый столбец (атрибут) содержит свой тип информации. Каждая запись в базе данных, обладающая уникальным ключом, передаётся в строку таблицы, и её атрибуты отображаются в столбцах таблицы.

Отношения и типы данных

Отношения можно определить как математические множества, содержащие наборы атрибутов, отображающие хранящуюся информацию.

Каждый элемент, формирующий запись, должен удовлетворять определённому типу данных (целое число, дата и т.д.). Различные РСУБД используют разные типы данные, которые не всегда взаимозаменяемы.

Такого рода ограничения обычны для реляционных баз данных. Фактически, они и формируют суть отношений.

Популярные РСУБД

В этой статье мы расскажем о 3 наиболее популярных РСУБД:

• SQLite: очень мощная встраиваемая РСУБД.
• MySQL: самая популярная и часто используемая РСУБД.
• PostgreSQL: самая продвинутая и гибкая РСУБД.

SQLite

SQLite - это изумительная библиотека, встраиваемая в приложение, которое её использует. Будучи файловой БД, она предоставляет отличный набор инструментов для более простой (в сравнении с серверными БД) обработки любых видов данных.

Когда приложение использует SQLite, их связь производится с помощью функциональных и прямых вызовов файлов, содержащих данные (например, баз данных SQLite), а не какого-то интерфейса, что повышает скорость и производительность операций.

Поддерживаемые типы данных

• NULL: NULL-значение.

• INTEGER: целое со знаком, хранящееся в 1, 2, 3, 4, 6, или 8 байтах.

• REAL: число с плавающей запятой, хранящееся в 8-байтовом формате IEEE.

• TEXT: текстовая строка с кодировкойUTF-8, UTF-16BE или UTF-16LE.

• BLOB: тип данных, хранящийся точно в таком же виде, в каком и был получен.

Note: для получения более подробной информации ознакомьтесь с документацией .

Преимущества

• Файловая: вся база данных хранится в одном файле, что облегчает перемещение.

• Стандартизированная: SQLite использует SQL; некоторые функции опущены (RIGHT OUTER JOIN или FOR EACH STATEMENT), однако, есть и некоторые новые.

• Отлично подходит для разработки и даже тестирования: во время этапа разработки большинству требуется масштабируемое решение. SQLite, со своим богатым набором функций, может предоставить более чем достаточный функционал, при этом будучи достаточно простой для работы с одним файлом и связанной сишной библиотекой.

Недостатки

• Отсутствие пользовательского управления: продвинутые БД предоставляют пользователям возможность управлять связями в таблицах в соответствии с привилегиями, но у SQLite такой функции нет.

• Невозможность дополнительной настройки: опять-таки, SQLite нельзя сделать более производительной, поковырявшись в настройках - так уж она устроена.

Когда стоит использовать SQLite

• Встроенные приложения: все портируемые не предназначенные для масштабирования приложения - например, локальные однопользовательские приложения, мобильные приложения или игры.

• Система доступа к дисковой памяти: в большинстве случаев приложения, часто производящие прямые операции чтения/записи на диск, можно перевести на SQLite для повышения производительности.

• Тестирование: отлично подойдёт для большинства приложений, частью функционала которых является тестирование бизнес-логики.

Когда не стоит использовать SQLite

• Многопользовательские приложения: если вы работаете над приложением, доступом к БД в котором будут одновременно пользоваться несколько человек, лучше выбрать полнофункциональную РСУБД - например, MySQL.

• Приложения, записывающие большие объёмы данных: одним из ограничений SQLite являются операции записи. Эта РСУБД допускает единовременное исполнение лишь одной операции записи.

MySQL

MySQL - это самая популярная из всех крупных серверных БД. Разобраться в ней очень просто, да и в сети о ней можно найти большое количество информации. Хотя MySQL и не пытается полностью реализовать SQL-стандарты, она предлагает широкий функционал. Приложения общаются с базой данных через процесс-демон.

Поддерживаемые типы данных

• TINYINT: очень маленькое целое.

• SMALLINT: маленькое целое.

• MEDIUMINT: целое среднего размера.

• INT или INTEGER: целое нормального размера.

• BIGINT: большое целое.

• FLOAT: знаковое число с плавающей запятой одинарной точности.

• DOUBLE, DOUBLE PRECISION, REAL: знаковое число с плавающей запятой двойной точности.

• DECIMAL, NUMERIC: знаковое число с плавающей запятой.

• DATE: дата.

• DATETIME: комбинация даты и времени.

• TIMESTAMP: отметка времени.

• TIME: время.

• YEAR: год в формате YY или YYYY.

• CHAR: строка фиксированного размера, дополняемая справа пробелами до максимальной длины.

• VARCHAR: строка переменной длины.

• TINYBLOB, TINYTEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 255 (2^8 — 1) символов.

• BLOB, TEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 65535 (2^16 — 1) символов.

• MEDIUMBLOB, MEDIUMTEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 16777215 (2^24 — 1) символов.

• LONGBLOB, LONGTEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 4294967295 (2^32 — 1) символов.

• ENUM: перечисление.

• SET: множества.

Преимущества

• Простота: MySQL легко устанавливается. Существует много сторонних инструментов, включая визуальные, облегчающих начало работы с БД.

• Много функций: MySQL поддерживает большую часть функционала SQL.

• Безопасность: в MySQL встроено много функций безопасности.

• Мощность и масштабируемость: MySQL может работать с действительно большими объёмами данных, и неплохо походит для масштабируемых приложений.

• Скорость: пренебрежение некоторыми стандартами позволяет MySQL работать производительнее, местами срезая на поворотах.

Недостатки

• Известные ограничения: по определению, MySQL не может сделать всё, что угодно, и в ней присутствуют определённые ограничения функциональности.

• Вопросы надёжности: некоторые операции реализованы менее надёжно, чем в других РСУБД.

• Застой в разработке: хотя MySQL и является open-source продуктом, работа над ней сильно заторможена. Тем не менее, существует несколько БД, полностью основанных на MySQL (например, MariaDB). Кстати, подробнее о родстве MariaDB и MySQL можно из нашего с создателем обеих РСУБД - Джеймсом Боттомли.

Когда стоит использовать MySQL

• Распределённые операции: когда вам нужен функционал бо́льший, чем может предоставить SQLite, стоит использовать MySQL.

• Высокая безопасность: функции безопасности MySQL предоставляют надёжную защиту доступа и использования данных.

• Веб-сайты и приложения: большая часть веб-ресурсов вполне может работать с MySQL, несмотря на ограничения. Этот инструмент весьма гибок и прост в обращении, что только на руку в длительной перспективе.

• Кастомные решения: если вы работаете над очень специфичным продуктом, MySQL подстроится под ваши потребности благодаря широкому спектру настроек и режимов работы.

Когда не стоит использовать MySQL

• SQL-совместимость: поскольку MySQL не пытается полностью реализовать стандарты SQL, она не является полностью совместимой с SQL. Из-за этого могут возникнуть проблемы при интеграции с другими РСУБД.

• Конкурентность: хотя MySQL неплохо справляется с операциями чтения, одновременные операции чтения-записи могут вызвать проблемы.

• Недостаток функций: в зависимости от выбора движка MySQL может недоставать некоторых функций.

PostgreSQL

PostgreSQL - это самая продвинутая РСУБД, ориентирующаяся в первую очередь на полное соответствие стандартам и расширяемость. PostgreSQL, или Postgres, пытается полностью соответствовать SQL-стандартам ANSI/ISO.

PostgreSQL отличается от других РСУБД тем, что обладает объектно-ориентированным функционалом, в том числе полной поддержкой концепта ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability).

Будучи основанным на мощной технологии Postgres отлично справляется с одновременной обработкой нескольких заданий. Поддержка конкурентности реализована с использованием MVCC (Multiversion Concurrency Control), что также обеспечивает совместимость с ACID.

Хотя эта РСУБД не так популярна, как MySQL, существует много сторонних инструментов и библиотек для облегчения работы с PostgreSQL.

Поддерживаемые типы данных

• bigint: знаковое 8-байтное целое.

• bigserial: автоматически инкрементируемое 8-битное целое.

• bit [(n)]: битовая строка фиксированной длины.

• bit varying [(n)]: битовая строка переменной длины.

• boolean: булевская величина.

• box: прямоугольник на плоскости.

• bytea: бинарные данные.

• character varying [(n)]: строка символов фиксированной длины.

• character [(n)]:

• cidr: сетевой адрес IPv4 или IPv6.

• circle: круг на плоскости.

• date: календарная дата.

• double precision: число с плавающей запятой двойной точности.

• inet: адрес хоста IPv4 или IPv6.

• integer: знаковое 4-байтное целое.

• interval [(p)]: временной промежуток.

• line: бесконечная прямая на плоскости.

• lseg: отрезок на плоскости.

• macaddr: MAC-адрес.

• money: денежная величина.

• path: геометрический путь на плоскости.

• point: геометрическая точка на плоскости.

• polygon: многоугольник на плоскости.

• real: число с плавающей запятой одинарной точности.

• smallint: знаковое 2-байтное целое.

• serial: автоматически инкрементируемое 4-битное целое.

• text: строка символов переменной длины.

• time [(p)] : время суток (без часового пояса).

• time [(p)] with time zone: время суток (с часовым поясом).

• timestamp [(p)] : дата ивремя (без часового пояса).

• timestamp [(p)] with time zone: дата и время (с часовым поясом).

• tsquery: запрос текстового поиска.

• tsvector: документ текстового поиска.

• txid_snapshot: снэпшот ID пользовательской транзакции.

• uuid: уникальный идентификатор.

• xml: XML-данные.

Преимущества

• Полная SQL-совместимость .

• Сообщество: PostgreSQL поддерживается опытным сообществом 24/7.

• Поддержка сторонними организациями: несмотря на очень продвинутые функции, PostgreSQL используется в многих инструментах, связанных с РСУБД.

• Расширяемость: PostgreSQL можно программно расширить за счёт хранимых процедур.

• Объектно-ориентированность: PostgreSQL - не только реляционная, но и объектно-ориентированная СУБД.

Недостатки

• Производительность: В простых операциях чтения PostgreSQL может уступать своим соперникам.

• Популярность: из-за своей сложности инструмент не очень популярен.

• Хостинг: из-за вышеперечисленных факторов проблематично найти подходящего провайдера.

Когда стоит использовать PostgreSQL

• Целостность данных: если приоритет стоит на надёжность и целостность данных, PostgreSQL - лучший выбор.

• Сложные процедуры: если ваша БД должна выполнять сложные процедуры, стоит выбрать PostgreSQL в силу её расширяемости.

• Интеграция: если в будущем вам предстоит перемещать всю базу на другое решение, меньше всего проблем возникнет с PostgreSQL.

Когда не стоит использовать PostgreSQL

• Скорость: если всё, что нужно - это быстрые операции чтения, не стоит использовать PostgreSQL.

• Простые ситуации: если вам не требуется повышенная надёжность, поддержка ACID и всё такое, использование PostgreSQL - это стрельба из пушки по мухам.

Настольные СУБД используются для сравнительно небольших задач (небольшой объем обрабатываемых данных, малое количество пользователей). С учетом этого, указанные СУБД имеют относительно упрощенную архитектуру, в частности, функционируют в режиме файл-сервер, поддерживают не все возможные функции СУБД (например, не ведется журнал транзакций, отсутствует возможность автоматического восстановления базы данных после сбоев и т. п.). Тем не менее, такие системы имеют достаточно обширную область применения. Прежде всего, это государственные (муниципальные) учреждения, сфера образования, сфера обслуживания, малый и средний бизнес. Специфика возникающих там задач заключается в том, что объемы данных не являются катастрофически большими, частота обновлений не бывает слишком высокой, организация территориально обычно расположена в одном небольшом здании, количество пользователей колеблется от одного до 10–15 человек. В подобных условиях использование настольных СУБД для управления информационными системами является вполне оправданным, и они с успехом применяются.

Одними из первых СУБД были так называемые dBase-совместимые программные системы, разработанные разными фирмами. Первой широко распространенной системой такого рода была система dBase III – PLUS (фирма Achton-Tate). Развитый язык программирования, удобный интерфейс, доступный для массового пользователя, способствовали широкому распространению системы. В то же время работа системы в режиме интерпретации обусловливала низкую производительность на стадии выполнения. Это привело к появлению новых систем-компиляторов, близких к системе dBase III – PLUS: Clipper (фирма Nantucket Inc.), FoxPro (фирма Fox Software), FoxBase+ (фирма Fox Software), Visual FoxPro (фирма Microsoft). Одно время достаточно широко использовалась СУБД PARADOX (фирма Borland International).

В последние годы очень широкое распространение получила система управления базами данных Microsoft Access, которая входит в целый ряд версий пакета Microsoft Office(фирма Microsoft).

3.5.2. Серверные СУБД

Для крупных организаций ситуация принципиально меняется. Там использование файл-серверных технологий является неудовлетворительным по описанным выше причинам. Поэтому на передний край борьбы за автоматизацию выходят так называемые серверные СУБД.

Основными производителями таких систем обработки и хранения данных являются 3 корпорации: Oracle, Microsoft и IBM. Диаграмма соотношения объемов продаж соответствующих систем (источник: IDC Report, Май 2006) приводится на рис. 3.4 .

Рис. 3.4.

Наиболее распространенными клиент-серверными системами здесь соответственно являются системы Oracle (разработчик компания Oracle ), MS SQL Server (разработчик компания Microsoft), DB2 , Informix Dynamic Server (компания IBM).

Дадим краткую характеристику этим системам.

MS SQL Server

К настоящему времени разработано несколько версий систем: MS SQL Server-2000, MS SQL Server -2005, MS SQL Server-2008. Приведем информацию о системе MS SQL Server-2008 с сервера Microsoft (http://www.microsoft.com/rus/SQL/2008/default.mspx)

Microsoft SQL Server 2008 - это законченное предложение в области баз данных и анализа данных для быстрого создания масштабируемых решений электронной коммерции, бизнес-приложений и хранилищ данных. Оно позволяет значительно сократить время выхода этих решений на рынок, одновременно обеспечивая масштабируемость, отвечающую самым высоким требованиям. В SQL Server включена поддержка языка XML и протокола HTTP, средства повышения быстродействия и доступности, позволяющие распределить нагрузку и обеспечить бесперебойную работу, функции для улучшения управления и настройки, снижающие совокупную стоимость владения.

Платформа бизнес-анализа SQL Server 2008, тесно интегрированная с Microsoft Office, предоставляет развитую масштабируемую инфраструктуру для внедрения мощных возможностей бизнес-анализа в рабочий процесс всех бизнес-подразделений вашей компании, открывая доступ к нужной бизнес-информации через знакомый интерфейс MS Excel и MS Word.

MS SQL Server-2008 поддерживает создание и работу с корпоративным хранилищем данных, объединяющим информацию со всех систем и приложений, позволяющим получить единую комплексную картину бизнеса вашей компании.

MS SQL Server-2008 предоставляет масштабируемый и высокопроизводительный "процессор данных" - для самых ответственных и требовательных бизнес-приложений, тем, кому необходим высочайший уровень надежности и защиты, позволяя при этом снизить совокупную стоимость владения за счет расширенных возможностей по управлению серверной инфраструктурой.

MS SQL Server-2008 предлагает разработчикам развитую, удобную и функциональную среду программирования, включая средства работы с веб службами, инновационные технологии доступа к данным – все, что необходимо для эффективной работы с данными любых типов и форматов.

Отдельные аспекты MS SQL Server – 2008 будут описаны в лекциях "Структура современной СУБД на примере Microsoft SQL Server 2008" и "Направления развития баз данных" 14.

Oracle

К настоящему времени разработано несколько версий систем, каждая из которых включает целую линейку продуктов, например Oracle 8, Oracle 9i, Oracle 10g.

Соответствующие линейки продуктов включают как собственно СУБД (например Oracle Database 10g, Oracle Database 11g) , так и средства разработки и анализа данных.

Приведем информацию о системе с сервера Oracle http://www.oracle.com/global/ru/mid/oracle_products/database.html).

Oracle предлагает комплексные, открытые, доступные и удобные в использовании технологические решения. Готовые пакетируемые решения автоматически включают в свою стоимость базу данных, сервер приложений, интеграционную платформу, инструменты аналитики и управления неструктурированными данными. Масштабируемые бизнес-приложения Oracle могут быть легко интегрированы с ИТ-инфраструктурой предприятия без потери уже вложенных в IT инвестиций.

СУБД Oracle Database 11g обеспечивает улучшенные характеристики за счет автоматизации задач администрирования и обеспечения лучших в отрасли возможностей по безопасности и соответствию нормативно-правовым актам в области защиты информации. Появилось больше функций автоматизации, самодиагностики и управления. Среди характеристик системы можно отметить управление большими объемами данных с использованием распределенных таблиц и компрессии, эффективную защиту данных, возможность полного восстановления, возможность интеграции геофизических данных медиа-контента в бизнес-процеcc и т.д.

Серверы баз данных компании IBM

К настоящему времени разработаны линейки продуктов DB2 и Informix , включающие как собственно СУБД так и средства разработки и анализа данных (DB2 Universal Database DB2 Personal Edition, DB2 Enterprise 9 и др., а также Informix Dynamic Server, Informix Dynamic Server Express, Informix Extended Parallel Server и др.

Приведем информацию о части таких систем с сервера (

Microsoft Access – это интерактивная реляционная СУБД (relational database management system – RDBMS) для WINDOWS. Это программа, которую вы можете использовать для хранения и извлечения данных в зависимости от отношений, которые вы установили. Работа с ней упрощена посредством манипулятора мыши. Графические возможности оболочки производят большое впечатление при изготовлении высококачественных отчетов и распечаток. Все это благодаря поддержки True-type шрифтов и встраивания OLE-объектов (Object Linking and Embeding) в рамках среды WINDOWS. OLE – объект представляет собой ссылку на определенную информацию, которая остается в своей первоначальной форме. OLE-объектом может быть EXCEL –таблица, Paintbrush – иллюстрация или Sound –файл.

Новинкой программы Access является Cue Cards – Система суфлирования. Это обучающая система, предоставляющая пользователю рекомендации по выходу из реальных ситуаций при решении прикладных задач. При знании английского языка пользователь всегда сможет получить подсказку о том, что следует делать далее.

Access также предоставляет в распоряжение пользователя механизмы работы с базами данных различных форматов. К примеру, можно прямо обращаться к базам данных dBASE, Paradox или Btrieve без конвертирования их в формат, используемый Access. В состав пакета Access также входит язык Access Basic (встроенный диалект языка Visual Basic), дающий возможность формирования специализированных систем управления базами данных.

Теперь перейдем к более подробному рассмотрению системы Access. Основными понятиями или объектами этой системы являются: таблицы, запросы, формуляры, отчеты, макросы и модули. И, конечно же, главным понятием будет база данных (database).

Для создания базы данных необходимо выполнить следующие шаги:

Активизируйте окно Microsoft Access и выберите в меню File директиву New Database (или щелкните кнопкой New Database в строке пиктограмм). Microsoft Access высвечивает диалоговое окно New Database и автоматически дает имя вашей базе данных, которое вы можете заменить.

В строке File Name, напечатайте ваш вариант имени базы данных. Оно может содержать до 8 символов без пробелов. Microsoft Access автоматически добавляет расширение. MDB к имени вашей базы данных, если Вы этого не сделали.

Если вы хотите хранить базу данных в определенном месте, выберите соответствующую директорию в списке директорий Directories list.

Нажмите на кнопку OK.

Microsoft Access создает пустой файл базы данных и открывает окно базы данных Database window.

Базу данных можно наполнить объектами различного рода и выполнять операции с ними. Но с базой данных можно выполнять операции как с неделимым образованием. Все операции такого рода – операции управления базой данных – сосредоточены в меню File прикладного окна Access или в окне базы данных.

При открытии базы данных можно ограничить возможные операции с базой данных только чтением и ограничить круг пользователей, имеющих доступ к базе данных только собственной персоной. Если необходимо только просмотреть базу данных и содержащиеся в ней объекты, но не изменять их, то при открытии базы данных необходимо активизировать контрольный индикатор Read Only. Если необходимо предотвратить изменения данных и объектов данной базы данных со стороны других пользователей, то при открытии базы данных необходимо установить опцию Exlusive.

Если пользователь закончил работу с базой данных, то ее следует закрыть при помощи директивы Close Database в меню File, с помощью двойного щелчка мышью на кнопке вызова управляющего меню окна базы данных или нажатием клавиш (Ctrl + F4).

Таблицы.

Следующим шагом в построении базы данных будет ее заполнение, т. е. создание объектов и присвоение последним необходимых свойств. Какого бы типа ни были ваши данные, вам придется хранить их в одной или нескольких таблицах.

Таблицы являются основной формой представления информации, содержащейся в базе данных. Без таблицы нельзя спроектировать формуляр, на базе таблиц составляются запросы и отчеты.

Каждому полю, включаемому в запись, приписывается тип данных, определяющий вид информации, которая будет храниться в данном поле. Тип данных вносится в колонку Data Type, причем его можно выбрать из списка доступных типов.

В готовую спецификацию можно вносить изменения. Но при этом следует постараться внести все исправления в спецификацию до начала заполнения базы данных, т. к. попытка изменить параметры полей, заполненной базы может повлечь за собой потерю или искажение данных.

В Access-таблицы можно встроить объекты из других поддерживающих интерфейс OLE прикладных программ и связать эти объекты с их родительскими программами.

При встраивании объекта Access сохраняет объект в таблице. Двойным щелчком мышью на объекте запускается прикладная программа, с помощью которой он был изготовлен – в ней можно произвести изменения в объекте. После завершения работы с родительской программой объект в измененной форме будет сохранен в таблице.

Таблицы, находящиеся в базе данных, созданной другой программой, можно импортировать в Access, также можно и экспортировать Access-таблицы, сохраняя их в форматах, понятных другим прикладным программам управления базами данных. Но прежде чем непосредственно приступить к импорту или экспорту, необходимо совершить соответствующие установки импорта или экспорта.

Запросы.

Запросы служат для селекции и фильтрации набора данных. Они позволяют выбрать из базы только необходимую информацию, т. е. ту, которая соответствует определенному критерию(условию) и нужна для решения конкретной задачи. Например, вам может понадобиться информация о поставщиках и поставляемых ими товарах. Вы можете создать запрос типа "Какие товары поставляют московские поставщики" или "Кто из петербургских поставщиков сигарет продал за последний квартал наибольшую партию". Результат обработки программой Access такого запроса представляет собой таблицу называемую Dynaset. В эту таблицу включены выбранные из основной таблицы(или нескольких таблиц) блоки данных, которые удовлетворяют критериям запроса. Dynaset – динамический, временный набор данных, поэтому при каждом выполнении запроса он строится вновь на основе "свежих" табличных данных.

Выделяют два типа запросов:

QBE-запросы (Query by Example –Запрос по образцу). Пользователь дает им определения, специфицируя отдельные параметры в окне проектирования с использованием подсказок(образцов).

SQL - запросы (Structured Query Language – Структурированный язык запросов). Пользователь формулирует их с использованием инструкций и функций, выстраивая описание. QBE-запрос Access легко транслирует в соответствующий SQL-запрос. Обратная операция тоже не составляет труда. Вообще для Access безразлично, с каким типом запроса работает пользователь.

Запросы можно создавать с помощью Конструктора запросов, а также без помощи Конструктора запросов. Однако первый способ ускоряет проектирование нескольких специальных типов запросов.

Критерии отбора – это инструкции, посредством которых пользователь сообщает Access, какие блоки данных должны отбираться по запросу и индицироваться в Dynaset. Критерии могут задаваться для одного или нескольких полей запроса.

Пользователь может воспользоваться запросом для проведения вычислений с блоками данных. Он может задать в каждом поле некоторую функцию, обрабатывающую содержимое этого поля. Результат обработки выдается в Dynaset. Функция обработки задается в строке Total, которая появляется после нажатия в пиктографическом меню кнопки с греческой литерой "сигма". Саму функцию можно выбрать в этой строке, развернув список возможных значений.

После того как запрос спроектирован, его можно выполнить, щелкнув мышью в строке пиктограмм на кнопке с восклицательным знаком или вызывая в меню Query директиву Run. Access индицирует отобранные по запросу в Dynaset блоки в виде таблицы.

С помощью структурированного языка запросов SQL в рамках Access пользователь может сформулировать сколь угодно сложные по структуре критериев и вычислений запросы. Этот же язык позволяет управлять обработкой запросов. SQL-запрос представляет собой последовательность инструкций, в которую могут включаться выражения и вызовы агрегатных функций.

Если пользователь хочет иметь разработанный проект запроса в своем распоряжении и во время следующих сеансов работы, то он должен его сохранить с помощью директивы Save в меню File. Если проект сохраняется впервые, то после обращения к этой директиве появится диалоговое окно Save As. В нем следует назначить запросу имя, под которым он будет сохранен и включен в список запросов в окне банка данных. Имя запроса не должно совпадать с именем таблицы.

Если данный запрос уже был однажды сохранен и пользователь выбрал директиву Save, то старая версия будет заменена новым, измененным проектом запроса. Если изменения не должны испортить предыдущую версию, а должны быть сохранены в другом запросе, то следует вызвать директиву Save As и назначить сохраняемому проекту новое имя. Для сохранения табличного представления запроса следует выбрать директиву Save Query в меню File. Эта директива сохраняет изменения в проекте имеющегося запроса и заменяет предыдущую версию запроса на активную версию. Для того чтобы сохранить запрос впервые или создать копию активного запроса, Dynaset которого виден на экране, следует выбрать директиву Save Query As.

Наряду с запросами выбора, с помощью Access можно реализовать также запросы действий, параметрические запросы и запросы кросс-таблиц.

Формуляры.

Просмотр базы данных в виде таблицы в режиме заполнения дает пользователю возможность оценить базу как единое целое, сравнить записи и т.п. Часто, однако, возникает необходимость работы с отдельными записями базы. В этом случае присутствие на экране других записей (как это имеет место в режиме заполнения) только мешает и отвлекает. Работа с отдельными записями посредством формуляров позволяет сосредоточиться только на относящейся к делу информации.

Формуляр представляет собой бланк, подлежащий заполнению, или маску, накладываемую на набор данных. Бланк-формуляр позволяет упростить процесс заполнения базы данных, благодаря чему появляется возможность поручить ввод информации персоналу невысокой квалификации. Маска-формуляр позволяет ограничить объем информации, доступной пользователю, обращающемуся к базе.

Внешний вид, структура и режимы работы отдельных управляющих элементов и формуляров определяются значениями характеристик этих объектов. Характеристики объектов доступны пользователю через окно характеристик. Для установки или изменения характеристик элемента его надлежит маркировать и из меню View вызвать директиву Properties.

Для индикации инструментального окна установите в меню View опцию Toolbox. Каждый инструмент, а точнее, создаваемый с его помощью элемент управления/оформления, располагает собственным окном характеристик, и в нем в виде списка представлены стандартные установки для соответствующего управляющего элемента.

Включаемые в формуляр поля можно выбрать из списка полей, который будет виден на экране после обращения к директиве Field List в менюView.

При проектировании формуляра в него можно вставить управляющие элементы. Каждый управляющий элемент может быть связан с некоторым объектом в таблице, на которой базируется форма.

Отчеты.

Отчет – это информация, которую вы оформили в соответствии с Вашими спецификациями. Отчет позволяет извлекать и представлять данные как значимую информацию, которую вы можете использовать и распространять. Примерами отчетов могут служить почтовые адреса, накладные, суммы продаж или списки телефонов. С помощью Microsoft Access вы можете спроектировать отчет который представит информацию в том виде, в котором Вы пожелаете. Вы можете использовать множество различных элементов проектирования, таких как текст, данные, рисунки, линии, поля и графики для создания вашего отчета. От вас зависит, как и какие элементы использовать для построения отчета.

Microsoft Access обеспечивает несколько способов получения информации из вашей базы данных - используя запрос, формуляр или отчет. Вы можете выбрать тот метод, который наиболее подходит к решению вашей задачи.

Отчеты также являются эффективным средством для распечатки информации регулярного использования. Вы можете создать проект отчета и сохранить его для дальнейшего использования. Проект отчета останется неизменным, но каждый раз вы будете получать распечатку текущих данных.

Перед тем как создать отчет, подумайте о том откуда ваш отчет будет извлекать данные. Если все данные из одной таблицы, то ваш отчет будет основываться на этой таблице. Если же вам необходимы данные более чем из одной таблицы, то ваш отчет должен основываться на запросе.

Вы можете создавать отчеты как при помощи, так и без помощи Конструктора Отчетов. Конструктор намного ускорит процесс создания отчета, так как он сделает за Вас основную работу.

В прототип отчета в процессе проектирования можно встроить управляющие элементы. Управляющие элементы, встроенные в прототип отчета, могут использоваться для оформления заголовков, надписей и иллюстраций.

Для встраивания управляющих элементов в отчет на экране должно присутствовать инструментальное меню Toolbox (опция View/Toolbox). В инструментальном меню выбирается кнопка создаваемого управляющего элемента. После этого следует выполнить мышью щелчок в той позиции прототипа отчета, где надлежит разместить данный управляющий элемент. Access размещает выбранный элемент, приписывая ему по умолчанию стандартные значения характеристик (размер, цвет и т.п.).

Для изменения стандартных значений характеристик управляющего элемента можно обратиться к окну характеристик, предварительно маркировав настраиваемый элемент.

Зависимый управляющий элемент в отчете связан с полем в соответствующей таблице. С помощью зависимого управляющего элемента можно ввести данные в поле или индицировать и актуализировать их в отчете.

Связывание управляющего элемента можно выполнить одним из двух способов:

Если пользователь хочет, чтобы Access автоматически создала управляющий элемент, связанный с базовой для данного отчета таблицей, то следует воспользоваться списком полей таблицы. Он виден на экране, если установлена опция View/Field List. Управляющий элемент, изготовленный с помощью списка полей, имеет те же значения характеристик, что и поле таблицы, с которым он связан. Для выполнения связывания следует отбуксировать выбранное поле или поля из списка в отчет. Там надлежит поместить курсор мыши в позицию, где должен находиться левый верхний угол управляющего элемента (но не поля названного данного управляющего элемента), и затем отпустить кнопку мыши. Access создает для каждого поля, выбранного в списке полей, связанный управляющий элемент (текстовое поле).

Если задним числом необходимо связать с полем уже имеющийся, несвязанный управляющий элемент, то это можно выполнить с помощью окна характеристик. В этом окне после маркирования управляющего элемента в прототипе отчета перечислены характеристики этого элемента. При занесении имени связываемого поля в это окно в качестве значения характеристики ControlSource выполняется связывание.

Сохраняя только его проект, структуру отчета, без данных.

В меню File выберите директиву Save.

Если отчет не был назван, напечатайте имя в строке Report Name.

Нажмите OK.

Сохраняя результат, полный отчет - проект вместе с данными – в файле, который вы сможете использовать в других поддерживаемых Windows приложениях, например, Microsoft Excel.

В меню File выберите Output To.

Следуйте инструкциям в диалоговых полях Output To.