Лекция №1

Тема: "Модели построения информационных систем"

 

            План

        1. Виды информационных систем

        2. Обзор СУБД SQL Server

        3. Обзор СУБД MySQL

        4. Обзор СУБД SQLite

 

1. Виды информационных систем

На современном этапе развития информационных технологий существует возможность создания нескольких основных видов информационных систем.

 

Локальная ИС

 

 

Приложение и база данных располагаются на одном компьютере. Обработка данных может выполняться только одним пользователем. Такой подход используют для создания простейших ИС, чаще всего для домашних пользователей: справочники, каталоги и т.п.

 

Технология файлового сервера

 

 

 

Предполагает сетевой доступ к базе данных, размещенной на выделенном файловом сервере организации. Приложения, установленные на компьютерах клиентов «знают» путь к сетевой базе данных. При запуске приложения происходит копирование базы данных с сервера на диск клиента. Вся работа с данными проводится пользователем с локальной копией БД. Через заданные промежутки времени локальная копия синхронизируется с сервером, обновляя общие данные.

Данная технология имеет ряд преимуществ:

• низкая стоимость создания и сопровождения БД. Форматы локальных СУБД поддерживаются основными средами программирования. Данные форматы БД могут бесплатно использоваться в ваших системах;
• простота переноса БД на другой сервер. Чаще всего для переноса БД на другой компьютер достаточно скопировать файл БД или папку БД;
• нет необходимости устанавливать и настраивать специальное серверное ПО, как это делается для технологии клиент/сервер;
• является наиболее подходящей технологией для локальных систем или систем с небольшим количеством пользователей.

Недостатки данной технологии в следующем:

• могут возникнуть противоречия в данных при совместной работе нескольких пользователей, потому что внесенные пользователем изменения не сразу отображаются в главной БД;
• низкая скорость работы сети. При большом количестве пользователей передача по сети полной копии БД значительно увеличивает сетевой трафик;
• низкая степень защиты БД, так как для сетевой обработки пользователям предоставляется полный доступ к папке с БД. Следовательно, БД можно скопировать или удалить.

 

Технология клиент/сервер

 

 

Наиболее распространенной технологией создания ИС является технология клиент/сервер. Данная технология лишена недостатков технологии файлового сервера, однако требует установки на сервер специальной многопользовательской (сетевой) СУБД.

Популярность технологии обуславливается следующими преимуществами:

• высокая степень защиты данных. Приложения клиентов, как и пользователи, никогда не имеют доступа к базы данных напрямую. Они "общаются" с БД через специальный программный модуль (СУБД), установленный на сервере. Клиенты посылают запросы этому модулю. Модуль выполняет запрос и передает клиенту результат.  Такая организация работы не требует выделения папки из БД в общий доступ. Достаточно указать имя компьютера-сервера, который будет принимать и обрабатывать запросы клиентов;
• ведение базы учетных записей. Для получения доступа к программному модулю СУБД клиент должен пройти процедуру идентификации: ввести имя и пароль. Модуль СУБД содержит базу учетный записей пользователей. Каждая учетная запись имеет права доступа к определенным базам данных, таблицам, процедурам и т.п. Введя имя и пароль, клиент может работать только с теми объектами БД, которые разрешены его учетной записью. Администратор сервера может менять параметры учетной записи, и эти изменения автоматически применяются к тому клиенту, чья учетная запись изменена;
• масштабируемость системы. При технологии клиент/сервер на машину клиента передаются только те данные, которые он запросил с помощью запроса. Таким образом, по сети передаются небольшие объемы информации, что позволяет увеличивать число клиентов без существенного замедления пропускной способности сети;
• способность работы клиентов на "слабых" компьютерах. Работу сервера можно организовать так, что все процедуры, необходимые для работы приложения, могут выполняться на сервере. Это достигается за счет использования хранимых процедур – фрагментов кода, которые имеют определенное имя. Программа клиент просто вызывает данный фрагмент по его имени. Сервер выполняет этот код и на машину клиента передается только результат. Такой подход позволяет приобрести только один мощный сервер и избежать наращивания производительности рабочих станций.

Данная технология имеет недостатки:

• сложность сопровождения. Для использования такой СУБД необходимо иметь навыки по ее администрированию и сопровождению. Если разрабатывается простая или локальная ИС, то потребность в использовании такой сложной СУБД нецелесообразна;
• сложность переноса БД. Если для переноса локальной БД часто достаточно скопировать файл или папку с БД на другой диск или компьютер, то сетевые СУБД имеют специальные средства для переноса баз данных. То есть рядовой пользователь системы, скорее всего, столкнется с проблемой, если понадобится перенести БД;
• высокая стоимость лицензии. Сетевые СУБД ориентированы на использование в больших организациях. Следовательно, цена лицензии на них высокая. Если форматы локальных СУБД поддерживаются бесплатно, то использование сетевых СУБД требует установки на сервер специального программного модуля. Однако, существуют бесплатные версии сетевых СУБД (MySQL, Firebird), которые по своим возможностям все больше приближаются к платным аналогам.

 

Технология многоуровневой модели

 

 

Данная технология является развитием технологии клиент/сервер. Если в организации имеется большое количество клиентских рабочих мест, то при изменении приложения много времени тратится на обновление версий на каждом рабочем месте. Для ускорения процесса обновления используют следующий подход:

• на клиентских машинах размещают только графический интерфейс для запуска нужных подпрограмм;
• подпрограммы, которые выполняются на машинах клиентов, находятся на специальном сервере приложений;
• при внесении изменений в программу достаточно изменить версию подпрограммы на сервере приложений. Все клиенты автоматически будут работать с новой версией.

 

2. Обзор СУБД SQL Server

SQL Server - это реляционная СУБД, которая использует язык Transact-SQL для пересылки сообщений между компьютером клиента и сервером СУБД. Реляционная СУБД отвечает за поддержку структуры базы данных и решает следующие задачи:

• поддерживает связи между данными в базе;
• гарантирует корректное хранение данных и  выполнение  правил, которые   регламентируют связи между ними;
• восстанавливает данные после аварии системы, переводя их в согласованное состояние, зафиксированное до сбоя.

SQL Server имеет рядом возможностей:

• легкость установки, настройки и развертывания. SQL Server предоставляет администраторам баз данных полный набор инструментов, необходимых для тонкой настройки как в составе промышленных систем, так и в небольших однопользовательских системах. Установка или обновление SQL Server происходит под управлением стандартного графического приложения инсталляции программ;
• SQL Server автоматически и динамически меняет свою конфигурацию в процессе работы. По мере роста числа пользователей, подключенных к SQL Server, он может динамически выделять необходимые ресурсы, например память. При снижении загруженности SQL Server освобождает ресурсы и возвращает их системе. Если на сервере одновременно запускаются другие приложения, SQL Server "выявит" выделение для них дополнительной виртуальной памяти и уменьшит объем используемой им виртуальной памяти. SQL Server также способен автоматически увеличивать или уменьшать размер базы данных по мере добавления или удаление информации;
• Некоторые функции SQL Server увеличивают масштабируемость системы. SQL Server способен планировать параллельное выполнение, при котором обработка оператора SQL разделяется на несколько частей. Каждая часть может быть выполнена на отдельном процессоре, в этом случае формирования полного результирующего набора осуществляется быстрее, чем в том случае, когда отдельные части операторов выполняются последовательно;
• SQL Server поддерживает аутентификацию Windows, что позволяет применять в качестве учетных записей SQL Server пользовательские и доменные учетные записи Windows. Если пользователь вошел в систему Windows, введя логин и пароль, то эти же данные используются и для подключения к SQL Server. Таким образом SQL Server сам не выполняет проверку пользователей, а пользователям не нужны отдельные имена и пароли для подключения к системы SQL Server.

 

Редакции SQL Server

 

Доступны разные редакции SQL Server, способные удовлетворить требования заказчиков (организаций и отдельных лиц) к производительности и стоимости системы.

• Express Edition. Облегченная бесплатная версия SQL Server для обучения и создания простых приложений. Вы можете свободно скатать последнюю версию SQL Server Express с сайта Microsoft.
• Workgroup Edition. Версия разработана для малого и среднего бизнеса, также может быть использованная на уровне отделов. Эта редакция оказывает поддержку реляционных баз данных без бизнес-аналитики и средств высокой готовности. Эта редакция поддерживает до двух процессоров и максимум 2 Гбайт RAM.
• Standard Edition. Предоставляет 32-разрядную версию и 64-разрядную поддержку для систем х64 и Itanium. Также поддерживает до четверых процессоров и включает полный ряд функциональности бизнеса-аналитики.
• Enterprise Edition. Специальная форма системы SQL Server, которая предназначена для приложений, критических к времени выполнения и с огромным количеством пользователей. В отличие от Standard Edition эта редакция содержит дополнительные возможности, которые могут быть полезными для очень мощных инсталляций на оборудовании с симметричными мультипроцессорами или кластерами.
• Developer Edition. Дает возможность разработчикам создавать и тестировать любые типы приложений с SQL Server на 32- и 64-разрядных платформах. Включает всю функциональность Enterprise Edition, но версия лицензирована только для использования в разработке, тестировании и демонстрации. Каждая лицензия на Developer Edition предоставляет право одному разработчику использовать эту систему на таком количестве систем, сколько ему необходимо. Для быстрого перевода в производственную эксплуатацию система базы данных Developer Edition может быть легко обновлена до Enterprise Edition.
• Compact Edition. Скромная версия SQL Server, которую вы можете использовать в карманных PC, мобильных телефонах, планшетных и настольных компьютерах.

 

Установка SQL Server

 

Если СУБД устанавливается на операционную систему Windows XP, то предварительно установите библиотеку PowerShell и перезагрузите компьютер.

Установка SQL Server выполняется с помощью стандартной программы инсталляции. Запустите файл инсталляции и пройдите по всем шагах мастера установки, не меняя никаких настроек.

Процесс ничем не отличается от установки других программ. На шаге "Конфигурация сервера" нужно указать, чтобы SQL Server устанавливался как сетевая служба Windows. Для этого укажите параметр как указано на рисунке:

 

 

При установке СУБД особое внимание надо уделить безопасности: нужно указать смешанный режим проверки достоверности и указать пароль для учетной записи администратора с именем "sa". Если этого не сделать, то любой пользователь сможет подключиться к серверу с учетной записью администратора, что не допустимо с точки зрения безопасности.

 

 

После установки в меню кнопки Пуск будет создана отдельная группа с набором ярлыков утилит для работы с СУБД.

 

Утилиты SQL Server

 

Основную работу с СУБД можно выполнить с помощью утилиты "Microsoft SQL Server Management Studio", которая устанавливается на компьютер вместе в SQL Server.

Данная утилита позволяет создавать и работать с основными объектами сервера: базами данных, таблицами, индексами, представлениями и др., создавать и выполнять команды на языке SQL,  руководить учетными записями пользователей на сервере.

При запуске утилиты нужно пройти регистрацию на сервере. При этом можно использовать два режима подлинности: проверка подлинности Windows (подключение к серверу без ввода логина и пароля) или проверка подлинности SQL Server (подключение к серверу с вводом логина и пароля). С точки зрения безопасности предпочтительным является второй способ.

 

 

После ввода регистрационных данных откроется основное окно утилиты. В левой части отображается дерево объектов сервера. В правой части отображается содержимое отдельных объектов: параметры выбранной БД, структура или содержимое выбранной таблицы и т.п. Также в правой части можно вводить команды на языке SQL и запускать их на выполнение.

 

 

3. Обзор СУБД MySQL

MySQL является бесплатной СУБД, которая работает по технологии клиент/сервер. Данная СУБД была ориентирована на использование при построению сайтов. Такая ориентация предполагает, что СУБД успешно обрабатывает огромное количество запросов, так как число интернет пользователей, чаще всего, значительно больше числа пользователей локальной сети организации.

До недавнего времени данная СУБД не имела большой популярности при создании информационных систем. Однако, с выходом 5 версии ее распространение постоянно растет по следующим причинам:

• бесплатное использование. На сайте MySQL.com всегда можно скатать последнюю версию СУБД;
• высокая производительность. СУБД ориентирована на обработку запросов из интернета, следовательно она успешно справляется с одновременной обработкой огромного числа запросов от клиентов;
• высокая степень защиты. Как известно, WEB серверы подвергаются хакерским атакам намного чаще, чем локальные серверы. Естественно, что данная СУБД имеет повышенную степень безопасности;
• поддержка хранимых процедур и триггеров. Данная возможность появилась в 5 версии программы. Это еще больше приблизило ее к платным аналогам (Microsoft SQL Server, Oracl), и позволило использовать данную СУБД для создания эффективных многопользовательских ИС;
• легкая интеграция в WEB. Данная СУБД легко интегрируется с языком PHP, что позволяет сочетать одну и ту же БД для локального доступа через графические приложения, так и для дистанционного доступа с помощью WEB-технологий через интернет.

 

Установка MySQL

 

Если вы скачали дистрибутив MySQL, то установка его на компьютер ничем не отличается от установки других программ для Windows.

 После завершения установки автоматически запустится мастер настройки сервера.

 Рекомендуется оставить большинство параметров настроек без изменения, но можно указать номер порта, на котором будет работать СУБД MySQL. По умолчанию мастер предлагает номер порта 3306. Этот номер есть наиболее используемым для MySQL. Однако, если этот порт занят на сервере другой программой, то можно указать другой номер.

 

 

Далее в окне «Please select the default character set» обязательно укажите нужную кодировку символов. Если оставить параметр неизменным, то символы кириллицы не будут отображаться корректно. Рекомендуется выбрать кодировку UTF8 (второй переключатель).

 

 

Далее в окне «Please set the security options» укажите пароль для администратор с именем «root».

 

 

Утилита для работы по MySQL

 

Для работы с СУБД MySQL существует много графических утилит как от самих разработчиков СУБД так и от посторонних разработчиков. Одна из них – это утилита «EMS SQL Manager For MySQL».

Данная программа позволяет выполнять следующие действия:

• создавать и удалять базы данных;
• подключаться к существующим базам данных;
• создавать, удалять и изменять параметры таблиц;
• просматривать и редактировать таблицы;
• выполнять запросы, отлаживать их работу;
• работать с хранимыми процедурами, триггерами, функциями и др. объектами;
• создавать учетные записи и управлять параметрами доступа к БД;
• выполнять резервное копирование и восстановление БД и многое другое.

Программа имеет дружеский интерфейс, развитую систему помощи.

В левой части окна отображается дерево серверов, баз данных и объектов внутри БД. На рисунке в левой части отображается сервер «localhost» с базой данных «primer» и таблицей «categories».

В правой части окна отображаются основные команды, которые можно выполнить над элементом, выбранным в левой части. На рисунке в правой части отображаются команды для создания базы данных, создания таблицы, выполнения запросов и т.п.

 

 

Также в правой части окна отображается содержимое объектов, которые открываются двойным щелчком на них в левой части. На рисунке в правой части отображена структура таблицы «categories».

 

 

4. Обзор СУБД SQLite

Для создания локальной ИС обычно используют специальные типы СУБД, в которых файлы БД и сама СУБД находятся на одном компьютере (такие СУБД называют локальными), или сама СУБД является динамической библиотекой, которая загружается в память при запуске приложения (такие СУБД называются встраиваемыми).

Примерами локальных СУБД являются: Microsoft Access, Paradox, DBase, Foxpro, Visual Foxpro.

К встраиваемым СУБД, относятся: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact.

Преимуществами встраиваемых СУБД являются:

• отсутствие необходимости устанавливать СУБД на машину клиента, потому что все необходимое для работы с БД находится в динамической библиотеке;
• такие СУБД чаще всего бесплатны и свободно могут использоваться разработчиками;
• такие СУБД отличаются высокой скоростью работы за счет отсутствия реализации некоторых технологий (механизма транзакций);
• такие СУБД чаще всего не имеют графических утилит по работе с базами данных.

 

Характеристика SQLite

 

SQLite – это постоянно совершенствуемая библиотека, которая осуществляет работу автономного механизма баз данных SQL без  потребности в сервере. Сама СУБД представляет собой динамическую библиотеку *.dll, последнюю версию которой можно скатать с сайта http://SQLite.org.

Исходный код SQLite является общественным достоянием, и потому он может использоваться в любых целях – коммерческих или частных. SQLite успешно используется во множестве приложений, в том числе и в некоторых высококлассных проектах (Photoshop, Opera, Android и т.п.).

Весь исходный программный код данной СУБД  был предоставлен его авторами в общественное пользование. Любой желающий может свободно копировать, изменять, перекомпилировать и распространять исходный код SQLite как в форме исходного кода, так и в виде откомпилированного бинарного файла.

SQLite не имеет потребности в установке перед использованием. Нет никакой процедуры инсталляции. Отсутствуют любые серверные процессы, которые нужно запускать, останавливать или конфигурировать. Нет никакой потребности в создании администратором нового шаблона базы данных или в назначении пользователям прав доступа. Библиотека SQLite не использует никаких файлов конфигурации. При этом ничего не надо делать, чтобы сообщать системе, что SQLite выполняется в текущий момент.

SQLite является встроенным механизмом базы данных SQL. В отличие вот большинства других СУБД SQLite не имеет отдельного серверного процесса. SQLite читает и пишет непосредственно в обычный файл на диске. Вся база данных с многочисленными таблицами, индексами, триггерами содержится в единственном файле на жестком диске. Формат файла базы данных является многоплатформенным. Можно свободно копировать базу данных между 32- и 64-разрядными системами.

Еще один аргумент в пользу SQLite – ее компактность. Со всеми включенными настройками, в зависимости от параметров настройки оптимизации компилятора, размер библиотеки может составлять менее 400 Кб ( 32-разрядная) и 700 Кб ( 64-разрядная).

 

Работа с SQLite с помощью графической утилиты

 

 Для работы с базами данных SQLite не имеет графической утилиты разработчика. Однако существует множество программ от посторонних производителей. Одной из таких утилит является программа SQLite Expert.

Данная утилита позволяет создавать и работать с базами данных, таблицами, индексами, триггерами. Создавать и выполнять запросы.

Утилита имеет вид:

 

 

Слева отображается дерево элементов БД (самая БД, таблицы и т.п.). Справа отображается содержимое текущего объекта. В верхней части правого окна имеются закладки для работы с разными объектами и механизмами БД.

Также, как и в большинстве окон Window приложений, программа имеет набор команд меню и панели инструментов с набором кнопок.