Ms sql описание. Система управления базами данных Microsoft Servers SQL. Тип данных hierarchyid

Системы управления базами данных

Система управления базами данных как составная часть автоматизированного банка данных

В современных информационных системах информация обычно хранится с использованием автоматизированных банков данных. Банки данных могут быть очень большими и могут содержать разную информацию, используемую организацией.

Банк данных - это информационная система коллективного пользования, обеспечивающая централизованное хранение данных, их обновление и выдачу по запросам пользователей. Это комплекс аппаратного и программного обеспечения банка данных и персонала, обслуживающего его. Банк данных включает:

одну или несколько баз данных;

систему управления базами данных (СУБД);

персонал, обеспечивающий работу банка данных.

База данных – это совокупность определенным образом организованных данных, хранящихся в запоминающих устройствах ЭВМ. Обычно данные хранятся на жестком диске сервера организации.

В общем случае данные в базе данных (по крайней мере, в больших системах) являются интегрированными и разделяемыми. Эти два аспекта, интеграция и разделение данных, представляют собой наиболее важные преимущества использования банков данных на "большом" оборудовании и, по меньшей мере, один из них- интеграция - является преимуществом их применения и на "малом" оборудовании.

Под понятием интеграции данных подразумевается возможность представить базу данных как объединение нескольких отдельных файлов данных, полностью или частично исключающее избыточность хранения информации.

Под понятием разделяемости данных подразумевается возможность использования несколькими различными пользователями отдельных элементов, хранимых в базе данных. Имеется в виду, что каждый из пользователей сможет получить доступ к одним и тем же данным, возможно, даже одновременно (параллельный доступ). Такое разделение данных, с параллельным или последовательным доступом, частично является следствием того факта, что база данных имеет интегрированную структуру.

Одним из следствий упомянутых выше характеристик базы данных (интеграции и разделяемости) является то, что каждый конкретный пользователь обычно имеет дело лишь с небольшой частью всей базы данных, причем обрабатываемые различными пользователями части могут произвольным образом перекрываться. Иначе говоря, каждая база данных воспринимается ее различными пользователями по-разному. Фактически, даже те два пользователя базы данных, которые работают с одними и теми же частями базы данных, могут иметь значительно отличающиеся представления о них.

База данных характеризуется моделью данных, т. е. формой организации данных в ней. По типу модели данных БД делятся на сетевые, иерархические и реляционные. В настоящее время практически применяется только реляционная структура, в которой база данных состоит из одной или нескольких двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

каждый элемент таблицы - один элемент данных

все ячейки в столбце таблицы однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.)

каждый столбец имеет уникальное имя

одинаковые строки в таблице отсутствуют

порядок следования строк и столбцов может быть произвольным

Такая модель хранения данных обеспечивает удобство использования базы данных на ЭВМ. Учитывая, что таблицы базы данных могут быть связаны определенными отношениями, такая модель обеспечивает целостность данных и отсутствие избыточности хранения. Поэтому она и используется в большинстве современных баз данных.

Система управления базами данных (СУБД) - специализированная программа или комплекс программ, предназначенная для организации и ведения базы данных. Она обеспечивает хранение данных и взаимодействие пользователя с БД, позволяя пользователям производить поиск, сортировку и выборку информации в базе данных, а некоторым пользователям - добавлять, удалять и изменять записи в БД. В зависимости от того, с какой базой данных работает СУБД, она может быть:

иерархической

реляционной

объектно-реляционной

объектно-ориентированной

Мы будем рассматривать реляционные системы управления базами данных.

Персонал, обеспечивающий работу банка данных, это администратор банка данных, а также инженеры и техники, обеспечивающие работу аппаратного обеспечения банка данных.

Таким образом, система управления базами данных является необходимой составной частью банка данных.

СУБД Microsoft SQL server

Одной из самых распространенных СУБД, используемых в крупных организациях, является Microsoft SQL server, СУБД от компании Microsoft. Она использует реляционную модель данных. Microsoft SQL server является клиент-серверной СУБД, что делает ее хорошей для использования в крупных организациях, имеющих мощный сервер. Платформа данных MS SQL Server 2005 включает следующие инструменты для работы с базой данных:

Поддержка структурированных и неструктурированных (XML) данных.

Replication Services: репликация данных для распределённых и мобильных приложений обработки данных, высокая доступность систем, масштабируемый параллелизм со вторичными хранилищами данных для отчётных решений предприятия и интеграция с разнородными системами, включая существующие базы данных Oracle.

Notification Services: развитые возможности уведомлений для разработки и внедрения масштабируемых приложений, способных доставлять персонализированные, своевременные обновления информации множеству соединённых и мобильных устройств.

Integration Services: возможности извлечения, преобразования и загрузки для хранилищ данных и интеграции данных в масштабе предприятия.

Analysis Services: аналитическая обработка в реальном времени (OLAP) для быстрого, сложного анализа больших и смешанных наборов данных, использующая многомерное хранение.

Reporting Services: исчерпывающее решение для создания, управления и доставки как традиционных бумажных отчётов, так и интерактивных, основанных на технологии WWW отчётов.

Инструменты управления: SQL Server включает средства управления для развитого управления и настройки баз данных, также как и тесную интеграцию с такими инструментами, как Microsoft Operations Manager (MOM) и Microsoft Systems Management Server (SMS). Стандартные протоколы доступа к данным существенно уменьшают время, необходимое для интеграции данных SQL Server с существующими системами. В дополнение, поддержка Web служб встроена для обеспечения взаимодействия с другими приложениями и платформами.

Инструменты разработки: SQL Server предлагает интегрированные инструменты разработки для ядра базы данных, извлечения, трансформации и загрузки данных, извлечения информации, OLAP и отчётности, которые тесно интегрированы с Microsoft Visual Studio® для предоставления сквозных возможностей разработки приложений. Каждая главная подсистема SQL Server поставляется со своей собственной объектной моделью и набором API для расширения системы данных в любом направлении, которое уникально для вашего бизнеса.

Особенностью данной СУБД являются следующие средства:

SQL Server Management Studio. SQL Server упрощает управление путём предоставления единой интегрированной консоли управления для мониторинга и управления реляционной базой данных SQL Server, Integration Services, Analysis Services, Reporting Services, Notification Services и SQL Mobile на большом числе распределённых серверов и баз данных. Администраторы баз данных могут выполнять несколько задач одновременно, включая следующие: создание и выполнение запроса, просмотр серверных объектов, управление объектом, отслеживание активности системы и просмотр оперативной справки. SQL Server Management Studio содержит среду разработки для создания, редактирования и управления сценариев и хранимых процедур, используя Transact-SQL, многомерные выражения (MDX), XMLA и SQL Server Mobile Edition. Management Studio легко интегрируется с системой контроля версий. Management Studio также содержит инструменты для планирования задач Агента SQL Server и управления Планами Технического Обслуживания для автоматизации ежедневных задач обслуживания. Объединение задач управления и создания в одном инструменте в соединении со способностью управлять всеми типами серверов обеспечивает улучшенную производительность для администраторов баз данных.

Упреждающий мониторинг и настройка производительности SQL Server предоставляет более 70 новых мер внутренней производительности базы данных и использования ресурсов от памяти, блокировок и планирования до транзакций и операций сетевого и дискового ввода-вывода. Эти Динамические Представления Управления (Dynamic Management Views - DMV) обеспечивают большую прозрачность и видимость состояния базы данных и мощную инфраструктуру для упреждающего мониторинга жизнеспособности и производительности базы данных.

Объекты Управления SQL (SQL Management Objects) Объекты Управления SQL (SMO) являются новым набором объектов для программирования, которые предоставляет полную функциональность для управления базой данных SQL Server. Фактически, Management Studio построена на Объектах Управления SQL. SMO реализована в виде сборки Microsoft .NET Framework. SMO можно использовать для автоматизации распространённых задач администрирования SQL Server, таких как программное получение конфигурационных настроек, создание баз данных, выполнение сценариев Transact-SQL, создание заданий Агента SQL Server и планирование резервного копирования. Объектная модель SMO является более безопасной, надёжной и масштабируемой заменой Распределённым Объектам Управления (DMO), которые входят в состав предыдущих версий SQL Server.

Выделенное административное соединение SQL Server привносит выделенное административное соединение для доступа к серверу даже если он не отвечает или недоступен по иной причине. Это позволяет вам выполнять диагностические функции или операторы Transact-SQL для разрешения проблем на сервере. Административное соединение активируется членами фиксированной серверной роли sysadmin и доступно только через утилиту командной строки SQLCMD либо локально, либо с удалённой машины.

Поддержка Web служб В SQL Server можно разрабатывать Web службы XML в уровне базы данных, используя SQL Server в качестве слушателя HTTP. Это даёт новый способ доступа к данным приложениям, которые сосредоточены вокруг Web служб. В SQL Server 2005 можно использовать HTTP для прямого доступа к SQL Server, без применения слушателя промежуточного уровня, такого как Microsoft Internet Information Services (IIS). SQL Server предоставляет интерфейс Web службы для выполнения SQL выражений и вызова функций и процедур. Результаты запросов возвращаются в XML формате и здесь можно воспользоваться преимуществами инфраструктуры Web служб Visual Studio.

Важно отметить, что MS SQL Server рассчитана на работу именно на платформе Windows. Это ограничивает ее использование в различных сферах деятельности. Кроме того, компания Microsoft ориентируется на снижение стоимости СУБД, что приводит к уменьшению эффективности средств обеспечения надежности и безопасности. Это является важным фактором при выборе СУБД для организации.

СУБД Oracle

Другой распространенной СУБД является система от компании Oracle. Данная СУБД также является клиент-серверной, следовательно она предназначена для компаний, имеющих информационную сеть с мощным сервером. Эта СУБД использует тоже реляционную модель данных, но содержит элементы объектно-ориентированной модели данных. На 2009 год самой новой является версия Oracle 11g Release 2. Рассмотрим особенности этой программы.

Масштабируемость приложений. Модуль Oracle Real Application Clusters, следующее поколение продукта Oracle Parallel Server, обеспечивает прозрачную масштабируемость приложений за счет быстрого и эффективного совместного использования кластерного кэша для согласованного доступа к данным. Oracle Real Application Clusters предоставляет следующие возможности:

Коробочные приложения, которые можно масштабировать практически линейно и совершенно прозрачно

Совместимость со всеми приложениями без необходимости их перестройки

Быстрое увеличение кластеров, возможность быстрого добавления узлов и дисков

Аварийное восстановление Oracle Data Guard обеспечивает клиентов системой быстрого восстановления из аварийных ситуаций. Операции восстановления в Data Guard предусматривают возможные случаи, просты в использовании и полностью автоматизированы.

Физическая резервная база данных Физическое резервирование базы данных осуществляется путем передачи журналов операций с основного сервера на резервный. Операции из этих журналов затем физически выполняются средствами восстановления (этот процесс называется «довыполнением»), чтобы согласовать содержимое резервного и основного серверов. Резервная база данных идентична основной по физической структуре и даже может быть использована при операциях чтения.

Логическая резервная база данных В Oracle Data Guard появился новый механизм резервирования базы данных – логическая резервная база данных (Logical Standby Database), отличающаяся от физической способом реализации. Материалом для обеих резервных баз данных служат журналы операций, но вместо прямого их применения логическая база данных экстраполирует из них операторы SQL и выполняет их на резервном сервере, как обычные SQL-команды. В итоге резервная база данных доступна для нормальных операций чтения и записи.

Передача журналов без потери данных Oracle Data Guard обладает способностью синхронно или асинхронно переписывать обновления журналов операций напрямую из основной базы данных в резервную. Это позволяет предложить всеобъемлющее решение аварийного восстановления без опоры на сторонние продукты для хранения оперативных копий журналов восстановления. Таким образом, в любой ситуации клиенты могут быть уверены, что их резервная база данных сохранит все операции, сделанные вплоть до момента сбоя.

Data Guard Broker Модуль Oracle выполняет функции контроля, управления и автоматизации, необходимые для поддержки логической и физической резервных баз данных. Например, он может восстановить основную базу данных в любую из резервных за одну операцию.

Восстановление после системных сбоев

Система Cache Fusion, обеспечивает быстрое восстановление после сбоя, что приводит к непрерывной доступности данных и приложений.

Real Application Clusters Кластерная архитектура обеспечивает более высокий уровень доступности, чем одноузловая конфигурация, поскольку устраняется единый источник сбоев – сервер. В кластерной конфигурации с двумя узлами при аварии системы на одном узле приложение продолжит работу на оставшемся.

Oracle Fail Safe – четырехузловая отказоустойчивая конфигурация для Windows Oracle Fail Safe обеспечивает необходимую для электронного бизнеса непрерывную доступность и защиту от системных сбоев в кластерной архитектуре на базе Windows NT и 2000. Oracle Fail Safe выполняет аварийное восстановление для базы данных и серверов приложений как в двухузловых, так и в четырехузловых кластерах Windows NT и 2000.

Быстрое восстановление через заданный интервал времени В Oracle применяется технология быстрого восстановления Fast-Start Time-Based Recovery, позволяющая администраторам баз данных задавать требуемый верхний предел для времени восстановления (в секундах). При перезагрузке после сбоя или аварии системы пользователи будут вновь подключены к их приложению не позднее этого времени.

Снимок состояния системы и возобновление работы Часто у администраторов баз данных возникает проблема выбора: разобраться в причине сбоя или быстрее восстановить работу системы. С помощью Flash Freeze администратор может сделать «снимок» состояния системы в момент сбоя, быстро перезапустить базу данных, а затем в автономном режиме проанализировать полученные данные.

Восстановление после ошибок пользователей. В Oracle облегчены операции восстановления после ошибок, совершенных пользователями, в том числе последствия неправильных или введенных не в той последовательности команд.

Oracle Flashback Query Oracle Flashback Query позволяет пользователям и приложениям обращаться к состоянию данных на некоторый момент времени в прошлом. С помощью этого параметра "обратного хода" можно задать дату и время, а затем формировать обычные запросы к данным, которые будут выглядеть так, как они выглядели в указанное время. После обнаружения ошибок можно произвести относительно простые отменяющие действия, которые могут быть выполнены без вмешательства администратора базы данных. Еще более важно, что восстановление не вызывает задержки в работе приложения.

Подробный анализ журналов операций Установить причину ошибок можно, также проанализировав журналы операций базы данных. Реляционная утилита Oracle LogMiner позволяет читать, анализировать и интерпретировать с помощью стандартного интерфейса SQL как действующие, так и архивные журналы. С помощью Oracle LogMiner администраторы баз данных теперь смогут анализировать все изменения в базах данных, включая операции с данными, определения и команды администрирования.

Возобновляемые операции Для выполнения некоторых длительных операций, таких, как загрузка данных или сложные изменения, может не хватить ресурсов (например, дискового пространства). Неудачное завершение длительных операций может потребовать много времени для их возобновления. Oracle решает эту проблему, позволяя администраторам баз данных откладывать операции, которые не могут завершиться в данный момент. Отложив операцию, администратор может устранить проблему с нехваткой ресурсов и затем возобновить выполнение отложенной операции с момента, где она была остановлена.

Уменьшение запланированных задержек. Oracle позволяет все плановые операции по обслуживанию системы выполнять, не приостанавливая ее обычную работу.

Изменение схемы без закрытия доступа
В Oracle можно переопределять структуры таблиц, даже если они открыты для доступа пользователями и приложениями.

Реорганизация таблиц и индексов без закрытия доступа
Также Oracle обладает простым механизмом для реорганизации и переопределения самих таблиц, не прерывая доступа к ним. Это снижает запланированные задержки, увеличивает доступность приложений, уменьшает фрагментацию дисков и улучшает производительность.

Выполнение всех операций с индексом без закрытия доступа

В Oracle, все индексы таблиц можно создавать и перестраивать оперативно, не прерывая доступа к ним. Без этого пользователи не могут выполнять свои приложения во время таких операций.

Динамические параметры базы данных Параметры базы данных в Oracle, задающие объем используемой сервером базы данных памяти, можно менять оперативно, не прерывая доступ. Раньше для изменения таких параметров приходилось переводить базу данных в автономный режим и перезапускать ее, чтобы изменения вступили в силу

Снижение затрат на управление. Oracle упрощает управление обработкой данных с помощью следующих средств:

Автоматизированная конфигурация позволяет сохранять параметры после выключения системы. Новые функции автоматического архивирования и восстановления значительно снижают время, затрачиваемое администратором на повседневное обслуживание.

Характеристика Microsoft SQL Server. Компоненты SQL Server
Microsoft SQL Server - система управления реляционными базами данных (СУБД),
разработанная корпорацией Microsoft. Основной используемый язык запросов - Transact
SQL, создан совместно Microsoft и Sybase. TransactSQL является реализацией стандарта
ANSI/ISO по структурированному языку запросов (SQL) с расширениями. Используется
для работы с базами данных размером от персональных до крупных баз данных масштаба
предприятия; конкурирует с другими СУБД в этом сегменте рынка.
SQL Server 2000 Enterprise Edition и SQL Server 2000 Standard Edition являются
единственными изданиями SQL Server 2000, которые могут устанавливаться и
использоваться в реальных (развернутых) условиях. Это значит, что если вы строите базу
данных или аналитическое приложение, которое обращается к SQL Server 2000, вы должны
использовать SQL Server 2000 Standard или Enterprise Edition. Другие издания не могут
использоваться в развернутых решениях для сервера баз данных изза технических и
лицензирующих ограничений. Термины “развернутые” и “реальные” (“deployed” and “live”)
вводятся для того, чтобы дифференцировать такие решения от тех, которые являются
решениями в процессе разработки “under development” “in testing” или тестовыми
применениями “in testing”.
Компоненты SQL SERVER 2000
Рассмотрим основные компоненты SQL Server 2000.
Microsoft SQL Server 2000 реализован в виде набора служб операционной системы, каждая
из которых запускается самостоятельно и отвечает за определенный круг задач. Приведем
список служб SQL Server:
1. MSSQLServer;
2. SQLServerAgent;
3. Microsoft Search (MSSearch);
4. Microsoft Distributed Transaction Coordinator (MSDTC).
Реализация в виде служб позволяет SQL Server 2000 работать как части операционной
системы, иметь собственные права доступа и не зависеть от пользователя, работающего на
компьютере в данный момент. Операционная система Windows 95/98 не поддерживает
служб, поэтому для работы SQL Server 2000 под управлением этой операционной системы
автоматически выполняется эмуляция служб. Это связано с тем, что для работы в любой из
поддерживаемых операционных систем SQL Server 2000 применяет единственный
программный код. “Microsoft” не стала создавать отдельный продукт для работы в
операционной системе Windows 95/98, а просто выполнила эмуляцию служб Windows NT.
Инструменты SQL Server 2000
1. Enterprise Manager. Данный инструмент является базовым при выполнении самых
разнообразных задач:
управления системой безопасности;
создания баз данных и ее объектов;
создания и восстановление резервных копий;
конфигурирования подсистемы репликации;
управления параметрами работы служб SQL Server 2000;
управления подсистемой автоматизации;
запуска, останова и приостанова служб;
конфигурирования связанных и удаленных серверов;
создания, управления и выполнения пакетов DTS
Приведенный список не исчерпывает всех областей применения Enterprise Manager и легко
может быть расширен.
Большая часть административных задач SQL Server 2000 может быть выполнена
следующими методами:

использованием средств TransactSQL;
с помощью графического интерфейса Enterprise Manager;
с помощью мастеров (wizards).
2. SQL Server Service Manager. Единственной задачей утилиты SQL Server Service
Manager является предоставление пользователю удобного механизма запуска, останова и
приостановки служб SQL Server 2000. Кроме этого, она позволяет лишь запретить или
разрешить автоматический запуск той или иной службы при загрузке операционной
системы.
Утилита Service Manager устанавливается при инсталляции SQL Server 2000 и по
умолчанию автоматически запускается при загрузке операционной системы. В нормальном
состоянии утилита Service Manager представлена значком в правой части панели задач
(taskbar). Двойной щелчок на пиктограмме приведет к открытию окна программы, с
помощью которого можно запускать, останавливать и приостанавливать службы SQL
Server 2000, а также разрешать или запрещать их автоматический запуск при загрузке
операционной системы.
3. SQL Server Profiler. Утилита SQL Server Profiler – это графический инструмент, с
помощью которого администратор может наблюдать за теми или иными аспектами работы
SQL Server 2000. При выполнении пользовательских запросов, хранимых процедур,
команд TransactSQL, подключении к серверу и отключении от него, а также множества
других действий ядро SQL Server 2000 сохраняет в системных таблицах массу различной
информации о ходе выполнения операций. Эта информация может быть получена с
помощью специальных хранимых процедур. Утилита SQL Server Profiler использует эти
хранимые процедуры для получения необходимой информации. Полученные данные затем
представляются в удобном виде с помощью графического интерфейса, однако
пользователи могут получать информацию о процессах SQL Server 2000, обращаясь
напрямую к хранимым процедурам. В принципе, на основе этих хранимых процедур можно
даже написать свое собственное приложение, которое будет отображать информацию о
работе SQL Server 2000 в нужной форме.
4. Query Analyzer. Этот инструмент предназначен для выполнения запросов и анализа их
исполнения. По частоте использования и важности Query Analyzer сравним с Enterprise
Manager. Для выполнения SQLкода, его нужно воспроизвести в окне Query Analyzer и
нажать кнопку Execute Query, на которой изображен зеленый треугольник. Результат
выполнения запроса будет отображен в нижней части окна SQL Query Analyzer.
5. Upgrade Wizard. Мастер Upgrade Wizard предназначен для выполнения обновления баз
данных SQL Server 6.5 до SQL Server 2000. В процессе обновления на SQL Server 2000
будут перенесены собственно данные, а также весь набор объектов обновляемой базы
данных, включая хранимые процедуры, триггеры, правила, умолчания, ограничения
целостности, представления. Кроме того, также окажутся перенесенными пользователи
базы данных со всеми установленными правами доступа к объектам базы данных и т. д.
6. Import and Export Data. Этот инструмент является мастером импорта/экспорта
данных, предназначенным для создания пакета DTS, который будет выполнять копирова
ние информации между двумя источниками данных. Отличительной особенностью мастера
является простота конфигурирования процесса копирования данных.
7. Client Network Utility и Server Network Utility. Наличия протокола не достаточно для
сетевой работы SQL Server 2000. Для того чтобы клиенты смогли установить соединение с
сервером как на клиенте, так и на сервере, необходимо добавить специальные сетевые
библиотеки (Network Library). Эти библиотеки реализованы в виде динамически
подключаемых библиотек (DLL, dynamic link library) и подключаются к операционной
системе. Библиотека расширяет базовые возможности протокола и является как бы

надстройкой над ним, выполняющей различные сетевые операции по обмену данными
между клиентом и сервером.
8. Утилиты командной строки.
Помимо уже рассмотренных утилит, имеющих
графический интерфейс, в SQL Server 2000 существует набор утилит командной строки, с
помощью которых также можно выполнять различные задачи. Некоторые из этих утилит
используются сервером автоматически и являются, скорее, частью ядра SQL Server 2000,
чем собственно утилитами.
В файле материалов приведен обзор утилит командной строки. Указанные утилиты авто
матически копируются мастером установки в каталог Binn установочного каталога SQL
Server 2000, но могут быть запущены из любого другого каталога, так как мастер
соответствующим образом конфигурирует переменную окружения PATH.
9. Мастера. Как уже говорилось, многие задачи могут быть выполнены с помощью
мастеров. Это наиболее простой способ выполнения административных задач. Не
достатком мастеров являются достаточно ограниченные возможности. Однако некоторых
мастеров сказанное не касается. К ним можно отнести мастера конфигурирования
подсистемы репликации, что является довольно сложным процессом. Например, чтобы
создать публикацию средствами Enterprise Manager, нужно воспользоваться
соответствующим мастером. Конечно, всегда можно применить средства TransactSQL. Но
иногда это настолько сложно и трудоемко, что лучшим решением будет использование
мастера

Заключительно частью моделирования информационной системы является создание реальной базы данных, опираясь на проведенное выше проектирование. Сюда входит выбор подходящей базы данных, ее развертывание и настройка, создание объектов структуры базы данных при помощи соответствующих средств, наполнение БД тестовым набором данных.

Для реализации реляционной базы данных предложенной структуры в данной курсовой работе выбрана СУБД MS SQL Server - один из лидеров современного рынка реляционных СУБД, распространяемая свободно для разработки или тестирования приложений и лицензируемой для промышленного использования. Преимуществами MS SQL являются:

Высокая функциональность;

Полная поддержка стандарта SQL и его расширения T-SQL;

Широкая распространенность и доступность поддержки;

Надёжность;

Производительность.

Наличие встроенных средств для работы и администрирования БД.

MS SQL является лидером современного рынка реляционных СУБД. Актуальной стабильной версией MS SQL на момент написания работы была версия 2012. Установка данной СУБД не представляет трудностей. Процесс установки сопровождается мастером, который запрашивает у пользователя необходимые данные и дальше самостоятельно устанавливает сервер БД, настраивает его на оптимальное быстродействие.

Для создания базы данных в СУБД MS SQL использовались запросы на стандартизированном языке SQL (англ. Structured Query Language, «Структурированный язык запросов»). В процессе создания базы данных для всех атрибутов реляционной были указаны подходящие типы данных. Названия сущностей и атрибутов были переведены на английский язык, ключевые поля сформированы с префикса «ID_» и суффикса, состоящего из имени связанной с ним таблицы. В таблице 8 показано соответствие названия сущности физической таблице в БД.

Таблица 8

Соответствие названия сущности физической таблице

Сущность




Виды транспорта

Физическая модель информационной системы в БД показана на рис. 5.

Рис. 5. Физическая модель информационной системы

Исходный код создания всех отношений базы данных представлен в Приложении к данной работе.

После создания базы данных её было наполнено пробным набором данных. Исходный код запросов на заполнение базы тестовым набором данных представлен в Приложении к данной работе.

Созданные на сервере таблицы базы данных показаны на рис. 6.

Рис. 6. Диаграмма данных сервера MS SQL

5. Разработка объектов базы данных, демонстрирующих логику предметной области

Для демонстрации работоспособности логики работы базы данных создадим в ней и продемонстрируем работу на тестовом наборе данных следующих объектов:

Представления;
Хранимые процедуры;
Триггеры.

Запросы на базу данных.

Представляют собой базовое средство для получения информации из базы данных. Для написания запроса используется стандарт SQL. Для демонстрации напишем запрос, выводящий перечень туристов, отправившихся отдыхать в отель «San Simeon Apartments», фамилии туристов отсортируем по алфавиту. Запрос и результат его выполнения показан на рис. 7.

Рис. 7. Результат выполнения запроса

Представления - виртуальные объекты баз данных, отражающие данные в определенной форме из содержимого других объектов. Текст представления представляет собой SQL запрос на получения данных из одной или нескольких таблиц, других представлений, результатов выполнения процедур. Для демонстрации работы логики на тестовых данных, создадим представление, отображающую таблицу путевок и все расшифровывающую значения всех связанных, ключевых полей. Текст представления и результат его выполнения показан на рис. 8.

Рис. 8. Представление и результат его работы

Хранимые процедуры. Это объекты в базе данных, позволяющие хранить в ней наборы инструкций по обработке и изменению данных. Текст процедуры пишется на диалекте языка SQL для MS SQL Server, называемом Transacts SQL или сокращенно T-SQL. Для демонстрации напишем хранимую процедуру, позволяющую изменять на заданный процент стоимость проживания во всех отелях. Текст хранимой процедуры показан на рис. 9.

Рис. 9. Хранимая процедура

Триггеры. Это специальная хранимая процедура, которая вызывается не пользователем, а самим сервером БД в ответ на событие INSERT, DELETE, UPDATE на указанной таблице. Триггеры широко используются программистами для автоматизации контроля и изменений данных в БД. Как правило, триггер работает незаметно для пользователя БД и проявляет себя тогда, когда он вводит ошибочные с точки зрения программиста данные. Припустим, что туристическое агентство не работает с детьми младше 10 лет. Напишем триггер, который не позволит ввести возраст туриста меньше 10 лет. Текст триггера показан на рис. 10.

Рис. 10. Триггер, не позволяющий внести возраст туриста меньше 10 лет

Системы управлении базами данных (СУБД) в последнее время стали неотъемлемой частью ИТ-инфраструктуры практически любой компании. Сейчас достаточно сложно найти компанию, которая бы не пользовалась системой 1С:Предприятие или какой-либо мощной ERP системой, такой как SAP или Microsoft Dynamics (CRM), которые используют СУБД для хранения своих данных. Почти все WEB-приложения используют СУБД для хранения информации о клиентах, наименований товаров и т.п. Если раньше СУБД использовались в основном для хранения текстовых и числовых данных, то сейчас в СУБД хранятся такие данные, как изображения, видеозаписи и многие другие типы данных. Объёмы баз данных в некоторых отраслях выросли до нескольких терабайт. Поэтому сейчас, как никогда ранее, повысились требования к надёжности и производительности систем управления базами данных. Лидирующие позиции на рынке среди СУБД занимает Microsoft SQL Server. Доля рынка Microsoft SQL Server, по данным Gartner, составляет 46,8%, остальная часть рынка принадлежит Oracle и IBM DB2, относительно небольшую часть рынка занимают СУБД Open Source, такие как Postgre и Firebird.

Microsoft SQL Server 2012 является новейшей и мощнейшей системой управления базами данных. Помимо стандартных для СУБД функций, SQL Server 2012 содержит большой набор интегрированных служб по анализу данных. Доступ к данным, расположенным на SQL Server могут получить любые приложения, разработанные на.Net и VisualStudio, а также приложения пакета Microsoft Office 2007. SQL Server 2012 обеспечивает высочайшую в своём классе масштабируемость, производительность и безопасность.

Microsoft SQL Server 2012 поддерживают более 15000 поставщиков программного обеспечения, его используют более 74,7% крупнейших компаний мира. Microsoft SQL Server 2012 используют практически все ERP и CRMсистемы, как SAP, Microsoft Dynamics, 1C: Предприятие, Microsoft CRM.

Платформа данных SQL Server

SQL Server 2012 предоставляет средства по созданию и управлению реляционными базами данных. Также SQL Server 2012 поддерживает новые средства аналитической обработки данных (Analysis Services), средства отчётности (Reporting Services), а также множество средств, упрощающих разработку приложений.

Ввиду того, что на SQL Server работают критические бизнес-приложения, предприятия выдвигают очень жёсткие требования по производительности, отказоустойчивости и безопасности самой СУБД.

Безопасноcть SQL Server 2012:

Интерактивное шифрование баз данных. SQL Server 2012 поддерживает прозрачное шифрование баз данных и журналов транзакций. Данная функция позволяет заказчику быть уверенным в том, что неправомочный доступ к данным компании невозможно будет получить, даже завладев сервером или системой хранения данных.
Поддержка PKI. SQL Server 2012 поддерживает инфраструктуру сертификатов. Доступ к данным можно ограничивать и шифровать при помощи сертификатов и аппаратных модулей защиты (TPM).
Интеграция с доменом ActiveDirectory. Доступ к данным можно разрешать по доменным пользователям и группам.
Аудит. SQL Server 2012 поддерживает аудит доступа к данным и контроль за осуществляемыми с базой данных действиями.

Отказоустойчивость SQL Server 2012:

Зеркалирование БД (Database Mirroring). Технология зеркалирования предполагает наличие одного активного сервера, с которым работают все клиенты, и одного зеркального сервера, на который происходит передача всех журналов транзакций и их применение к зеркальной БД. При отказе активного сервера, происходит переключение на зеркальный сервер. Это делается либо вручную, либо автоматически, при использовании сервера-наблюдателя (Witness). Таким образом обеспечивается отказоустойчивость БД, и в случае сбоя максимум, что теряется - это одна транзакция. При этом не требуется никакого специализированного кластерного оборудования или SAN-устройств. Но нужно учитывать, что данный метод не обеспечивает непрерывность функционирования, ввиду того, что переключение длится несколько секунд и обращения происходят к другому серверу с другим именем, а также не обеспечивается распределение нагрузки и снижается производительность. В SQL Server 2012 появилась функция автоматического восстановления повреждённых страниц с зеркального сервера, а также добавлена функция прозрачного перенаправления клиентов на зеркальный сервер.

Database Mirroring в SQL Server 2012

Кластеры высокой доступности (High Availability Cluster). Крупные компании, которым требуется непрерывность функционирования, постоянная доступность БД и распределение нагрузки, используют SQL Server 2012 в режиме кластера. SQL Server 2012 поддерживает 16-ти узловую кластеризацию, причём кроме кластеризации ядра СУБД, поддерживается также кластеризация Analysis Services, Notification Services и Replication Services. Кластер SQL Server 2012 позволяет обеспечить режим функционирования 24/7 для критических бизнес-приложений.

Двух узловой кластер на базе SQL Server 2012

Масштабируемость SQL Server 2012:

Горячее добавление памяти и процессоров. SQL Server 2012 позволяет не выключая и не перезагружая сервер добавлять в него оперативную память и процессоры (эта функция должна также поддерживаться и оборудованием).
Репликация БД. SQL Server 2012 позволяет создавать копии БД в удалённых филиалах. Поддерживаются различные механизмы репликации с использованием транзакций, слияния и моментальных снимков. Репликация может быть как односторонней, когда например, изменения из центрального офиса реплицируются в филиалы, так и двусторонней. SQL Server 2012 поддерживает распределённые приложения и гео-распределённую кластеризацию.
Распределение ресурсов (Resource Governor). SQL Server 2012 позволяет распределять ресурсы и назначать приоритет для различных задач. Эта функция позволяет избежать случаев резкого падения производительности всего сервера, и прерывания работы всех пользователей при выполнении одной какой-либо сложной задачи.
Поддержка архитектуры Intel Itanium. Для сверхвысоких нагрузок выпущена версия SQL Server 2012, работающая на RISC-серверах, построенных на платформе Intel Itanium (IA-64). Данная редакция SQL Server 2012 применяется в крупных ЦОД для обработки больших объёмов информации. SQL Server 2012 в редакции Itanium поддерживает 64 процессорных ядер и 2 терабайта оперативной памяти. Поддерживаются технологии горячего добавления/отключения процессора и памяти, также поддерживается технология отказоустойчивого зеркалирования памяти и 8-ми узловая кластеризация.

Построение кластера является достаточно сложной задачей. При построении кластера проводится сложный анализ бизнес-приложения, использующего СУБД, рассчитывается нагрузочная способность и требуемые ресурсы, прогнозируется рост БД и рост нагрузочной способности, в соответствии с этим планируется инфраструктура кластеров и подбирается оборудование. Компания ЛанКей обладает опытом построения кластеров SQL Server в ряде крупных компаний. Планирование и развёртывание кластеров SQL Server производят сертифицированные инженеры MCSE, MCDBA, MCTS: SQL Server.

Microsoft SQL Server 2008 .

10.1 Общая структура СУБД

Для лучшего понимания принципов работы современных СУБД рассмотрим структуру одной из наиболее распространенных клиент-серверных СУБД - Microsoft SQL Server 2008 . Несмотря на то, что каждая коммерческая СУБД имеет свои отличительные особенности, информации о том, как устроена какая-то из СУБД , обычно бывает достаточно для быстрого первоначального освоения другой СУБД . Краткий обзор возможностей Microsoft SQL Server - 2008 был приведен в разделе, посвященном краткому обзору современных СУБД . В данном разделе рассмотрим основные моменты, связанные со структурой соответствующей СУБД (архитектурой базы данных и структурой программного обеспечения).

Под архитектурой (структурой) базы данных конкретной СУБД будем понимать основные модели представления данных, используемые в соответствующей СУБД а также взаимосвязи между этими моделями .

В соответствии с рассмотренными в "Различные архитектурные решения, используемые при реализации многопользовательских СУБД. Краткий обзор СУБД" различными уровнями описания данных различают разные уровни абстракции архитектуры базы данных .

Логический уровень (уровень модели данных СУБД) - средство представления концептуальной модели . Здесь каждая СУБД имеет некоторые отличия, но они являются не очень значительными. Отметим, что у разных СУБД существенно отличаются механизмы перехода от логического к физическому уровню представления.

Физический уровень (внутреннее представление данных в памяти ЭВМ - физическая структура базы данных) . Данный уровень рассмотрения подразумевает изучение базы данных на уровне файлов, хранящихся на жестком диске. Структура этих файлов – особенность каждой конкретной СУБД , в т.ч. и Microsoft SQL Server .

Рис. 10.1.

10.2. Архитектура базы данных. Логический уровень

Рассмотрим логический уровень представления базы данных (http://msdn.microsoft.com). Microsoft SQL Server 2008 представляет собой реляционную СУБД (данные представляются в виде таблиц). Таким образом, основной структурой модели данных этой СУБД являются таблицы.

Таблицы и типы данных

Таблицы содержат данные о всех сущностях концептуальной модели базы данных. При описании каждого столбца (поля) пользователь должен определить тип соответствующих данных. Microsoft SQL Server 2008 поддерживает как уже ставшие традиционными типы данных (символьная строка с разным представлением, число с плавающей точкой длиной 8 или 4 байта, целое число длины 2 или 4 байта, дата и время, поле примечаний, булево значение и т. д.), так и новые типы данных. Кроме этого Microsoft SQL Server 2008 предоставляет специальный аппарат для создания пользовательских типов данных .

Рассмотрим краткую характеристику некоторых новых типов данных, значительно расширяющих возможности пользователя (http://www.oszone.net).

Тип данных hierarchyid

Тип данных hierarchyid позволяет создавать отношения между элементами данных в таблице, для того, чтобы задать позицию в иерархии связей между строками таблицы. В результате использования этого типа данных в таблице строки таблицы могут отображать определенную иерархическую структуру, соответствующую связям между данными этой таблицы.

Пространственные типы данных

Пространственные данные – это данные, определяющие географические расположения и формы, преимущественно на Земле. Это могут быть ориентиры, дороги и даже расположение фирмы. В SQL Server 2008 есть географические (geography) и геометрические ( geometry ) типы данных для работы с этой информацией. Тип данных geography работает с информацией для шарообразной земли. Модель шарообразной земли использует при расчетах кривизну земной поверхности. Информация о положении задается широтой и долготой. Эта модель хорошо годится для приложений, связанных с морскими перевозками, военным планированием и краткосрочными приложениями, имеющими привязку к земной поверхности. Эту модель нужно использовать, если данные хранятся в виде широт и долгот.

Тип данных geometry работает с планарной моделью или моделью плоской земли. В этой модели земля считается плоской проекцией из определенной точки. Модель плоской земли не принимает в расчет кривизну поверхности земли, поэтому используется, в первую очередь, для описания коротких расстояний, например, в базе данных приложения, описывающего внутреннюю часть строения.

Типы geography и geometry создаются из векторных объектов, заданных в форматах Well-Known Text (WKT) или Well-Known Binary (WKB). Это форматы для перенесения пространственных данных, описанные в простых функциях открытого геопространственного консорциума (Open Geospatial Consortium ( OGC ) Simple Features) для спецификаций SQL (SQL Specification).

Ключи

Для каждой таблицы должен быть определен первичный ключ – минимальный набор атрибутов, уникально идентифицирующий каждую запись в таблице . Для реализации связи между таблицами в одну из связанных таблиц включается дополнительное поле (несколько полей) – первичный ключ другой таблицы. Дополнительно включенные поле или поля в этом случае называются внешним ключом соответствующей таблицы.

Кроме таблиц, в модель данных Microsoft SQL Server 2008 входит еще целый ряд компонентов. Дадим краткую характеристику основным из них.

Индексы

В "Использование формального аппарата для оптимизации схем отношений" рассматривалось понятие индекса. Здесь понятие индекса вынесено на логический уровень для удобства пользователя. Индексы создаются для ускорения поиска нужной информации и содержат информацию об упорядоченности данных по различным критериям . Индексирование может быть выполнено по одному или нескольким столбцам. Индексирование может быть произведено в любой момент. Индекс содержит ключи, построенные из одного или нескольких столбцов в таблице или представлении. Эти ключи хранятся в виде структуры сбалансированного дерева , которая поддерживает быстрый поиск строк по их ключевым значениям в SQL Server.

Представления

Представление - это виртуальная таблица, содержимое которой определяется запросом . Представление формируется на основе SQL-запроса SELECT, формируемого по обычным правилам. Таким образом, представление есть поименованный запрос SELECT.

Как и настоящая таблица, представление состоит из совокупности именованных столбцов и строк данных. Пока представление не будет проиндексировано, оно не существует в базе данных как хранимая совокупность значений. Строки и столбцы данных извлекаются из таблиц, указанных в определяющем представление запросе и динамически создаваемых при обращениях к представлению. Представление выполняет функцию фильтра базовых таблиц , на которые оно ссылается. Определяющий представление запрос может быть инициирован в одной или нескольких таблицах или в других представлениях текущей или других баз данных. Кроме того, для определения представлений с данными из нескольких разнородных источников можно использовать распределенные запросы. Это полезно, например, если нужно объединить структурированные подобным образом данные, относящиеся к разным серверам, каждый из которых хранит данные конкретного отдела организации.

Сборки

Сборки являются файлами динамической библиотеки, которые используются в экземпляре SQL Server для развертывания функций, хранимых процедур, триггеров, определяемых пользователем статистических вычислений и определяемых пользователем типов .

Ограничения

Ограничения позволяют задать метод, с помощью которого компонент СУБД Database Engine автоматически обеспечивает целостность базы данных . Ограничения задают правила допустимости определенных значений в столбцах и представляют собой стандартный механизм обеспечения целостности. Рекомендуется использовать ограничения, а не триггеры, правила и значения по умолчанию. Оптимизатор запросов также использует определения ограничений для построения высокопроизводительных планов выполнения запросов.

Правила

Правила – еще один специальный механизм, предназначенный для обеспечения целостности базы данных, по функциональности напоминающие некоторые типы ограничений . Microsoft отмечает, что при соответствующей возможности использование ограничений по ряду причин предпочтительнее и, возможно, в будущей версии эта возможность будет удалена.

Значения по умолчанию

Значения по умолчанию определяют, какими значениями заполнять столбец, если при вставке строки для этого столбца значение не указано . Значение по умолчанию могут быть любым выражением, результат которого - константа, например собственно константой, встроенной функцией или математическим выражением.