Настольные СУБД

Оглавление

1. Введение…………………………………………………………….……..3
2. Теоретическая часть………………………………………………………4
3. Заключение………………………………………………………………..18
4. Практическая часть……………………………………………………….19
5. Список использованной литературы…………………………………….23
6. Приложения…………………………………………………………….....24

Введение

    Лет двадцать назад обработка данных производилась с помощью мэйнфреймов и мини-ЭВМ и имела свои преимущества, в определенной степени, утраченные позже, в эпоху персональных компьютеров и настольных СУБД. К ним относились:

• возможность коллективного использования ресурсов и оборудования, например центрального процессора, оперативной памяти, внешних устройств (принтеров, плоттеров, накопителей на магнитной ленте и иных устройств  хранения данных и т.д.);
• централизованное хранение данных.

    Серьезным недостатком подобных систем было практическое отсутствие персонализации рабочей  среды - все программное обеспечение, включая текстовые редакторы, компиляторы, СУБД, хранилось также централизованно  и использовалось коллективно.

    Этот  недостаток был одной из причин бурного  роста индустрии персональных компьютеров - наряду с простотой в эксплуатации и невысокой стоимостью по сравнению  с мэйнфреймами и мини-ЭВМ пользователей  привлекали возможности персонализации рабочей среды, в особенности  возможность выбора наиболее подходящего  данному пользователю программного обеспечения. Именно в тот период и начался бурный рост популярности настольных СУБД, таких как dBase (РЕБУС) и, чуть позже, FoxBASE, Paradox, а также некоторых  других, ныне благополучно забытых. В то время происходили процессы заимствования и стандартизации удачных идей и подходов, что особенно заметно отразилось на судьбе такого продукта, как dBase, чей язык программирования и принципы организации данных были заимствованы многими другими производителями в своих продуктах.

1. Теоретическая часть

     Настольные  СУБД

    Основы  работы настольных СУБД

    Многие  авторы классифицируют СУБД на две  большие категории: «настольные» и  «серверные».

    Настольные  СУБД отличаются тем, что используют в модель вычислений с сетью и файловым сервером (архитектура «файл-сервер»). Увеличение сложности задач, появление персональных компьютеров и локальных вычислительных сетей явилось предпосылками появления новой архитектуры «файл-сервер». Эта архитектура баз данных с сетевым доступом предполагает назначение одного из компьютеров сети в качестве выделенного сервера, на котором будут храниться файлы базы данных. В соответствие с запросами пользователей файлы с файл-сервера передаются на рабочие станции пользователей, где и осуществляется основная часть обработки данных. Центральный сервер выполняет в основном только роль хранилища файлов, не участвуя в обработке самих данных.

    Работа  построена следующим образом:

    База  данных в виде набора файлов находится  на жестком диске специально выделенного  компьютера (файлового сервера). Существует локальная сеть, состоящая из клиентских компьютеров, на каждом из которых установлены  СУБД и приложение для работы с БД. На каждом из клиентских компьютеров пользователи имеют возможность запустить приложение. Используя предоставляемый приложением пользовательский интерфейс, он инициирует обращение к БД на выборку/обновление информации.

    Все обращения к БД идут через СУБД, которая инкапсулирует внутри себя все сведения о физической структуре  БД, расположенной на файловом сервере. СУБД инициирует обращения к данным, находящимся на файловом сервере, в  результате которых часть файлов БД копируется на клиентский компьютер и обрабатывается, что обеспечивает выполнение запросов пользователя (осуществляются необходимые операции над данными). При необходимости (в случае изменения данных) данные отправляются назад на файловый сервер с целью обновления БД. Результат СУБД возвращает в приложение. Приложение, используя пользовательский интерфейс, отображает результат выполнения запросов. В рамках архитектуры «файл-сервер» были выполнены первые версии популярных т.н. настольных СУБД, таких как dBase и Microsoft Access.

    Указываются следующие основные недостатки данной архитектуры: при одновременном  обращении множества пользователей  к одним и тем же данным производительность работы резко падает, т.к. необходимо дождаться пока пользователь, работающий с данными, завершит свою работу. В  противном случае возможно затирание исправлений, сделанных одними пользователями, изменениями других пользователей. [2, 78]

    Наиболее  популярные настольные СУБД

    На  сегодняшний день известно более  двух десятков форматов данных настольных СУБД, однако наиболее популярными, исходя из числа проданных копий, следует  признать dBase, Paradox, FoxPro и Access. Из появившихся  недавно СУБД следует также отметить Microsoft Data Engine - по существу серверную СУБД, представляющую собой «облегченную» версию Microsoft SQL Server, но предназначенную, тем не менее, для использования главным образом в настольных системах и небольших рабочих группах. Сведения о производителях перечисленных выше СУБД представлены в следующей таблице.

    Рассмотрим  каждую из этих СУБД в отдельности. Начнем с dBase - СУБД, бывшей некогда необычайно популярной и сегодня по-прежнему не забытой, несмотря на то, что за время своего существования она сменила несколько хозяев и в настоящее время судьба ее до конца не             определена. [4, 35]

    dBase и Visual dBase

    Первая  промышленная версия СУБД dBase - dBase II (принадлежащая  тогда компании Ashton-Tate, приобретенной  позже компанией Borland) появилась  в начале 80-х годов. Благодаря  простоте в использовании, нетребовательности к ресурсам компьютера и, что не менее  важно, грамотной маркетинговой  политике компании-производителя этот продукт приобрел немалую популярность, а с выходом следующих его  версий - dBase III и dBase III Plus (1986 г.), оснащенных весьма комфортной по тем временам средой разработки и средствами манипуляции  данными, быстро занял лидирующие позиции  среди настольных СУБД и средств  создания использующих их приложений.

    Хранение  данных в dBase основано на принципе «одна таблица - один файл» (эти файлы обычно имеют расширение *.dbf). MEMO-поля и BLOB-поля (доступные в поздних версиях dBase) хранятся в отдельных файлах (обычно с расширением *.dbt). Индексы для таблиц также хранятся в отдельных файлах. При этом в ранних версиях этой СУБД требовалась специальная операция реиндексирования для приведения индексов в соответствие с текущим состоянием таблицы.

    Формат  данных dBase является открытым, что позволило  ряду других производителей заимствовать его для создания dBase-подобных СУБД, частично совместимых с dBase по форматам данных. Например, весьма популярная некогда  СУБД FoxBase (разработанная Fox Software, Inc. и  ныне принадлежащая Microsoft) использовала формат данных dBase для таблиц, однако форматы для хранения MEMO-полей  и индексов были своими собственными, несовместимыми с dBase. Очень популярное в начале 90-х годов (и кое-где применяемое до сих пор) средство разработки Clipper компании Nantucket Corp (приобретенной впоследствии компанией Computer Associates) манипулировало как с данными формата dBase III (включая индексные файлы и файлы для MEMO-полей), так и с индексными файлами собственного формата.

    Помимо  популярного формата данных dBase является родоначальником и некогда популярного  семейства языков программирования, получившего называние xBase. Все языки  этого семейства, использующиеся и  в FoxBase, и в Clipper, и в некоторых  более поздних средствах разработки, таких как канувший в Лету CA Visual Objects фирмы Computer Associates, содержат сходный  набор команд для манипуляции  данными и являются по существу интерпретируемыми  языками. В роли интерпретатора команд xBase выступает обычно либо среда  разработки приложения на этом языке, либо среда времени выполнения, которую  можно поставлять вместе с приложением. Для скрытия исходного текста xBase-приложения подобные СУБД обычно содержат утилиты для псевдокомпиляции кода, который затем поставляется вместе со средой времени выполнения. В случае Clipper среда времени выполнения содержится в самом исполняемом файле (и сам Clipper формально считается компилятором), но тем не менее этот язык по существу также является интерпретируемым.

    Обладавшие  немалым сходством в синтаксисе и поддерживаемом наборе команд во времена широкого применения DOS, языки  семейства xBase, тем не менее, имеют  немало различий, особенно в поздних версиях «наследников», использовавших их СУБД. Как правило, все они имеют собственные объектные расширения, и поэтому в настоящее время говорить об их совместимости между собой практически не приходится.

    Однако, для работы с данными формата dBase (или иных dBase-подобных СУБД) совершенно необязательно пользоваться диалектами xBase. Доступ к этим данным возможен с помощью ODBC API (и соответствующих драйверов) и некоторых других механизмов доступа к данным (например, Borland Database Engine, некоторых библиотек других производителей типа СodeBase фирмы Sequenter), и это позволяет создавать приложения, использующие формат данных dBase, практически с помощью любого средства разработки, поддерживающего один из этих механизмов доступа к данным.

    После покупки dBase компанией Borland этот продукт, получивший впоследствии название Visual dBase, приобрел набор дополнительных возможностей, характерных для средств  разработки этой компании и для имевшейся  у нее другой настольной СУБД - Paradox. Среди этих возможностей были специальные  типы полей для графических данных, поддерживаемые индексы, хранение правил ссылочной целостности внутри самой  базы данных, а также возможность  манипулировать данными других форматов, в частности серверных СУБД, за счет использования BDE API и SQL Links.

    В настоящее время Visual dBase принадлежит  компании dBase, Inc. Одна из его последних версий - Visual dBase 7.5 имеет следующие возможности:

• Средства манипуляции данными dBase и FoxPro всех версий.
• Средства создания форм, отчетов и приложений.
• Средства публикации данных в Internet и создания Web-клиентов.
• Ядро доступа к данным Advantage Database Server фирмы Extended Systems и ODBC-драйвер для доступа к данным этой СУБД.
• Средства публикации отчетов в Web.
• Средства визуального построения запросов.
• Средства генерации исполняемых файлов и дистрибутивов.

    В настоящее время к Visual dBase в качестве дополнения может быть приобретен компонент dConnections, позволяющий осуществить  доступ к данным Oracle, Sybase, Informix, MS SQL Server, DB2, InterBase из Visual dBase 7.5 и приложений, созданных  с его помощью. Компания dBase, Inc объявила также о проекте dBASE Open Source, целью которого является разработка сообществом пользователей dBase новых компонентов и классов с целью включения их в последующую версию dBase (получившую название dBase 2000). Иными словами, имеется тенденция превращения dBase (или его частей) в некоммерческий продукт с доступными исходными текстами. 

    Paradox

    Paradox был разработан компанией Ansa Software, и первая его версия увидела  свет в 1985 году. Этот продукт  был впоследствии приобретен  компанией Borland. С июля 1996 года  он принадлежит компании Corel и  является составной частью Corel Office Professional.[4, 39]

    В конце 80-х - начале 90-х годов Paradox, принадлежавший тогда компании Borland International, был  весьма популярной СУБД, в том числе  и в нашей стране, где он одно время занимал устойчивые позиции  на рынке средств разработки настольных приложений с базами данных.

    Принцип хранения данных в Paradox сходен с принципами хранения данных в dBase - каждая таблица  хранится в своем файле (расширение *.db), MEMO- и BLOB-поля хранятся в отдельном  файле (расширение *.md), как и индексы (расширение *.px).

    Однако, в отличие от dBase, формат данных Paradox не является открытым, поэтому для  доступа к данным этого формата  требуются специальные библиотеки. Например, в приложениях, написанных на C или Pascal, использовалась некогда  популярная библиотека Paradox Engine, ставшая  основой Borland Database Engine. Эта библиотека используется ныне в приложениях, созданных  с помощью средств разработки Borland, в некоторых генераторах отчетов (например, Crystal Reports) и в самом Paradox. Существуют и ODBC-драйверы к базам данных, созданным различными версиями этой СУБД.

    Отсутствие «открытости» формата данных имеет и свои достоинства. Так как в этой ситуации доступ к данным осуществляется только с помощью «знающих» этот формат библиотек, простое редактирование подобных данных по сравнению с данными открытых форматов типа dBase существенно затруднено. В этом случае возможны такие недоступные при использовании «открытых» форматов данных сервисы, как защита таблиц и отдельных полей паролем, хранение некоторых правил ссылочной целостности в самих таблицах - все эти сервисы предоставляются Paradox, начиная с первых версий этой СУБД.

    По  сравнению с аналогичными версиями dBase ранние версии Paradox обычно предоставляли  разработчикам баз данных существенно  более расширенные возможности, такие как использование деловой  графики в DOS-приложениях, обновление данных в приложениях при многопользовательской  работе, визуальные средства построения запросов, на основе интерфейса QBE - Query by Example (запрос по образцу), средства статистического  анализа данных, а также средства визуального построения интерфейсов  пользовательских приложений с автоматической генерацией кода на языке программирования PAL (Paradox Application Language).

    Windows-версии  СУБД Paradox, помимо перечисленных  выше сервисов, позволяли также  манипулировать данными других  форматов, в частности dBase и данными,  хранящимися в серверных СУБД. Такую возможность пользователи Paradox получили благодаря использованию  библиотеки Borland Database Engine и драйверов  SQL Links. Это позволило использовать Paradox в качестве универсального  средства управления различными  базами данных (существенно облегченная  версия Paradox 7 под названием Database Desktop по-прежнему входит в состав Borland Delphi и Borland C++Builder именно с  этой целью). Что же касается  базового формата данных, используемого  в этом продукте, то он обладает  теми же недостатками, что и  все форматы данных настольных  СУБД, и поэтому при возможности  его стараются заменить на  серверную СУБД, даже сохранив  сам Paradox как средство разработки  приложений и манипуляции данными.

    Текущая версия данной СУБД - Paradox 9, поставляется в двух вариантах - Paradox 9 Standalone Edition и Paradox 9 Developer's Edition. Первый из них предназначен для использования в качестве настольной СУБД и входит в Corel Office Professional, второй - в качестве как настольной СУБД, так и средства разработки приложений и манипуляции данными в серверных СУБД. Обе версии содержат:

Средства  манипуляции данными Paradox и dBase.

• Средства создания форм, отчетов и приложений.
• Средства визуального построения запросов.

• Средства публикации данных и отчетов в Internet и создания Web-клиентов.
• Corel Web-сервер.
• ODBC-драйвер для доступа к данным формата Paradox из Windows-приложений.
• Средства для доступа к данным формата Paradox из Java-приложений.
• Помимо этого Paradox 9 Developer's Edition содержит:

• Run-time-версию Paradox для поставки вместе с приложениями.

• Средства создания дистрибутивов.
• Драйверы SQL Links для доступа к данным серверных СУБД.

    Отметим, однако, что популярность этого продукта как средства разработки в последнее  время несколько снизилась, хотя в мире эксплуатируется еще немало информационных систем, созданных с  его помощью.

    Microsoft FoxPro и Visual FoxPro

    FoxPro ведет свое происхождение от  настольной СУБД FoxBase фирмы Fox Software. Разрабатывая FoxBase в конце 80-х  годов, эта компания преследовала  цель создать СУБД, функционально  совместимую с dBase с точки зрения  организации файлов и языка  программирования, но существенно  превышающую ее по производительности. Одним из способов повышения  производительности являлась более  эффективная организация индексных  файлов, нежели в dBase, - по формату  индексных файлов эти две СУБД  несовместимы между собой.

    По  сравнению с аналогичными версиями dBase, FoxBase и более поздняя версия этого продукта, получившая название FoxPro, предоставляли своим пользователям  несколько более широкие возможности, такие как использование деловой  графики, генерация кода приложений, автоматическая генерация документации к приложениям и т.д.

    Впоследствии  этот продукт был приобретен компанией Microsoft. Его последние версии (начиная  с версии 3.0, выпущенной в 1995 году) получили название Visual FoxPro. С каждой новой  версией этот продукт оказывался все более и более интегрирован с другими продуктами Microsoft, в  частности с Microsoft SQL Server, - в состав Visual FoxPro в течение нескольких последних  лет входят средства переноса данных FoxPro в SQL Server и средства доступа к  данным этого сервера из Visual FoxPro и созданных с его помощью  приложений. Хотя формат данных FoxPro также  модифицировался с каждой новой  версией, приобретая такие возможности, как хранение правил ссылочной целостности  и некоторых бизнес-правил в самой  базе данных, миграции приложений Visual FoxPro на серверные платформы уделялось  значительно большее внимание.

    Последняя версия этого продукта - Visual FoxPro 6.0, доступна и отдельно, и как составная  часть Microsoft Visual Studio 6.0. Отличительной  особенностью этой настольной СУБД от двух рассмотренных выше является интеграция этого продукта с технологиями Microsoft, в частности поддержка COM (Component Object Model - компонентная объектная модель, являющаяся основой функционирования 32-разрядных версий Windows и организации  распределенных вычислений в этой операционной системе), интеграция с Microsoft SQL Server, возможности  создания распределенных приложений, основанных на концепции Windows DNA (Distributed interNet Applications).

    Visual Fox Pro 6.0 предоставляет следующие  возможности:

• Средства публикации данных в Internet и создания Web-клиентов.
• Средства создания ASP-компонентов и Web-приложений.
• Средства создания COM-объектов и объектов для Microsoft Transaction Server, позволяющих создавать масштабируемые многозвенные приложения для обработки данных.
• Средства доступа к данным серверных СУБД, базирующиеся на использовании OLE DB (набор COM-интерфейсов, позволяющий осуществить унифицированный доступ к данным из разнообразных источников, в том числе из нереляционных баз данных и иных источников, например Microsoft Exchange).
• Средства доступа к данным Microsoft SQL Server и Oracle, включая возможность создания и редактирования таблиц, триггеров, хранимых процедур
• Средства отладки хранимых процедур Microsoft SQL Server.
• Средство визуального моделирования компонентов и объектов, являющиеся составными частями приложения - Visual Modeller.
• Средство для управления компонентами приложений, позволяющее осуществлять их повторное использование.

    Итак, тенденции развития этого продукта очевидны: из настольной СУБД Visual FoxPro постепенно превращается в средство разработки приложений в архитектуре <клиент/сервер> и распределенных приложений в архитектуре Windows DNA. Впрочем, эти тенденции в  определенной степени характерны для  всех наиболее популярных настольных СУБД - мы уже убедились, что и dBase, и Paradox также позволяют осуществлять доступ к наиболее популярным серверным  СУБД. 

    Microsoft Access

    Первая  версия СУБД Access появилась в начале 90-х годов. Это была первая настольная реляционная СУБД для 16-разрядной  версии Windows. Популярность Access значительно  возросла после включения этой СУБД в состав Microsoft Office.

    В отличие от Visual FoxPro, фактически превратившегося  в средство разработки приложений, Access ориентирован в первую очередь  на пользователей Microsoft Office, в том числе и не знакомых с программированием. Это, в частности, проявилось в том, что вся информация, относящаяся к конкретной базе данных, а именно таблицы, индексы (естественно, поддерживаемые), правила ссылочной целостности, бизнес-правила, список пользователей, а также формы и отчеты хранятся в одном файле, что в целом удобно для начинающих пользователей.

    Последняя версия этой СУБД - Access 2000 входит в состав Microsoft Office 2000 Professional и Premium, а также  доступна как самостоятельный продукт. В состав Access 2000 входят:

    Средства  манипуляции данными Access и данными, доступными через ODBC (последние могут быть «присоединены» к базе данных Access).

    Средства  создания форм, отчетов и приложений; при этом отчеты могут быть экспортированы в формат Microsoft Word или Microsoft Excel, а  для создания приложений используется Visual Basic for Applications, общий для всех составных частей Microsoft Office.

• Средства публикации отчетов в Internet.

• Средства создания интерактивных Web-приложений для работы с данными (Data Access Pages).
• Средства доступа к данным серверных СУБД через OLE DB.
• Средства создания клиентских приложений для Microsoft SQL Server.

• Средства администрирования Microsoft SQL Server.

    Поддержка COM в Access выражается в возможности  использовать элементы управления ActiveX в формах и Web-страницах, созданных  с помощью Access. В отличие от Visual FoxPro создание COM-серверов с помощью Access не предполагается.

    Иными словами, Microsoft Access может быть использован, с одной стороны, в качестве настольной СУБД и составной части офисного пакета, а с другой стороны, в качестве клиента Microsoft SQL Server, позволяющего осуществлять его администрирование, манипуляцию его данными и создание приложений для этого сервера.

    Помимо  манипуляции данными Microsoft SQL Server, Access 2000 позволяет также в качестве хранилища данных использовать Microsoft Data Engine (MSDE), представляющий собой по существу настольный сервер баз данных, совместимый с Microsoft SQL Server.

    Microsoft Data Engine

    MSDE представляет собой СУБД, базирующуюся  на технологиях Microsoft SQL Server, но  предназначенную для использования  в настольных системах или  в сетевых приложениях с объемом  данных до 2 Гбайт и небольшим  количеством пользователей. По  существу MSDE является облегченной  версией Microsoft SQL Server, не содержащей  средств администрирования, и  к настольным СУБД может быть  отнесена весьма условно.

    В Microsoft Access пользователь может выбрать, какой механизм доступа к данным следует применять: Microsoft Jet - стандартный  набор библиотек доступа к  данным или MSDE (в этом случае управление базой данных осуществляется с помощью  отдельного процесса). Возможно преобразование имеющихся баз данных Access в базу данных MSDE из среды разработки Access.

    Базы  данных MSDE полностью совместимы с  базами данных Microsoft SQL Server и могут  при необходимости управляться  этим сервером. Как большинство серверных  СУБД, эти базы данных поддерживают транзакции, позволяют создавать  триггеры и хранимые процедуры (недоступные  в базах данных Access), использовать механизмы защиты данных, предоставляемые  операционной системой. Помимо этого  при большом числе пользователей  и большом объеме данных приложения, использующие MSDE, отличаются более  высокой производительностью, так  как обработка запросов происходит внутри процесса, управляющего базой  данных, а не внутри клиентского  приложения, что позволяет снизить сетевой трафик, связанный с передачей данных от сервера к клиенту.

    MSDE входит в состав Microsoft Office 2000 Premium или Developer, а также доступна  на Web-сайте Microsoft для зарегистрированных  пользователей Visual Studio 6.0 Professional, Enterprise Edition либо любого из средств  разработки, являющегося частью Visual Studio 6.0 Professional или Enterprise Edition. MSDE может  свободно распространяться в  составе приложений, созданных с  помощью любого из средств  разработки, входящего в состав Visual Studio 6.0 или Office 2000 Developer. [4, 46]

    Актуальность  использования настольных СУБД

    Несмотря  на то, что многие авторы высказывают  мнение, что время этих СУБД прошло, они по-прежнему используются и некоторые  из них достаточно активно. К числу  подобных СУБД относятся DBase,FoxPro, Paradox, MS Access. Конечно, настольные СУБД обладали, обладают и будут обладать всеми недостатками файл-серверной архитектуры. Не вызывают сомнения слова о плохой защищенности данных, медленной работе, трудностях с поддержкой ограничений целостности, проблемах с дублированием данных при миграции и резервном копировании, трудностях администрирования, катастрофического снижения скорости обработки при возрастании объемов данных и т.д.

     Однако используемые для решения проблемы средства должны соответствовать сложности решаемой проблемы. Так, вряд ли имеет смысл тратить на разработку и внедрение информационной системы средства, существенно большие, чем весь годовой оборот предприятия, а для многих предприятий сферы малого (а, возможно, и среднего) бизнеса дело обстоит именно так. Следует понимать, что расходы на приобретение готового программного обеспечения (в частности, серверной СУБД), а также разработку соответствующей информационной системы, функционирующей под управлением это СУБД, составят от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов долларов. Итак, где же и как используются на сегодняшний день перечисленные выше СУБД? 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 большой, 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 с успехом применяется.  Более того, последние версии настольных СУБД приобрели некоторые качества, необходимые для нормальной работы, такие, например, как поддержка ограничений целостности и механизма транзакций. Некоторые настольные СУБД функционируют в среде MicrosoftWindows, а также «обзавелись» средствами реализации оконного пользовательского интерфейса, например, Microsoft Access и Visual FoxPro. [1, 68]