Администрирование баз данных. 3

Министерство образования  и науки Российской Федерации

НАЗВАНИЕ ВУЗА

НАЗВАНИЕ КАФЕДРЫ 

Курсовая работа

по дисциплине «Информационные технологии»

на тему:

«Администрирование баз данных»

Выполнил:

Преподаватель:

Название города 2012

Оглавление

Введение

Актуальность  исследования.

Многопользовательские базы данных, являясь весьма ценным инструментом для организаций, в то же время  вызывают ряд трудностей. Во-первых, они сложны в проектировании и разработке, поскольку предполагают наличие множества перекрывающихся пользовательских представлений. Кроме того, требования со временем меняются, а изменение требований обусловливает необходимость изменений в структуре базы данных. Такие структурные изменения должны тщательно планироваться и контролироваться, чтобы изменение, сделанное для одной группы, не вызвало проблем в другой. Вдобавок при параллельной обработке запросов от нескольких пользователей необходимо принимать специальные меры, чтобы действия одного пользователя не оказывали непредусмотренного влияния на действия другого пользователя. Это весьма важная и сложная тема.[20, 378]

В больших организациях должны быть определены права и обязанности  по обработке, а именно по удалению, добавлению новых данных и изменения существующих. Это вызвало необходимость разработки системы администрирования, которая позволяет выполнять только строго определенные действия в строго определенное время и только пользователям, имеющим для этого достаточные полномочия.

Базы данных стали ключевым компонентом  функционирования организаций и  даже основной составляющей их стоимости. К сожалению, базы данных не застрахованы от сбоев и крушений. Следовательно, жизненно необходимы эффективные планы, методики и процедуры резервного копирования и восстановления.

Наконец, со временем потребуются  изменения в самой СУБД с целью  повышения производительности, внедрения  новых возможностей и версий программного обеспечения и учета модификаций в операционной системе, под управлением которой она работает. Все это требует хорошего руководства, поэтому для решения вышеуказанных задач в большинстве организаций были созданы отделы администрирования баз данных.

Предметом данного исследования являются базы данных.

Объектом исследования - администрирование базы данных.

Цель исследования заключается в изучении администрирования базы данных, а именно: определении его основных функций и задач, его значения для стабильной и эффективной работы базы данных.

Задачи исследования заключаются в следующем:

1. Рассмотреть общую  концепцию баз данных и систем  управления базами данных.

2. Раскрыть понятие администрирования и администратора баз данных.

3. Рассмотреть функции администрирования баз данных, методики, процедуры и программное обеспечение, используемые для выполнения этих функций.

4. Дать обзор средствам  администрирования в СУБД MS Access 2007.

Данное исследование проведено с использованием теоретических положений, раскрывающих основные характеристики и элементы исследуемого явления.

Практическая значимость исследования заключается в его возможном использовании при изучении информационных технологий в учебных заведениях разного уровня.

Глава 1. Базы данных и системы управления базами данных

1.1. Введение  в базы данных

Базы данных всегда были важной темой при изучении информационных систем. Но именно в последние годы, благодаря бурному развитию Интернета  и связанному с этим технологическому прорыву, знание технологии баз данных стало одним из наиболее популярных путей к карьере. Технология баз данных позволяет сделать интернет-приложение чем-то большим, чем просто средство для публикации брошюр, что было характерно для ранних приложений. В то же время, интернет-технологии обеспечивают стандартизированный и доступный способ доставки содержимого базы данных пользователям. Ни одно из этих новых обстоятельств не отменяет необходимости в классических приложениях баз данных, которые были незаменимы в бизнесе до появления Интернета, – они лишь усиливают важность знаний о базах данных.

Проектирование и разработка баз данных требуют одновременно и искусства, и инженерных навыков.[20, 24]

Понимание требований пользователя и воплощение этих требований в эффективной  логической структуре базы данных является искусством. Преобразование логической структуры в физическую базу данных с функционально завершенными, высокопроизводительными приложениями представляет собой инженерную задачу. Оба эти аспекта сулят множество трудных и увлекательных интеллектуальных головоломок.

База данных (database) – это самодокументированное собрание интегрированных записей.[20, 39]

База данных является самодокументированной (self-describing): она  содержит, в дополнение к исходным данным пользователя, описание собственной  структуры. Это описание называется словарем данных (data dictionary), каталогом данных (data directory) или метаданными (metadata).

В этом смысле база данных напоминает библиотеку, которую можно  представить как самодокументированный  набор книг. Кроме книг в библиотеке имеется каталог с их описанием. Точно так же словарь данных (являющийся частью базы данных, подобно тому, как каталог является частью библиотеки) описывает данные, содержащиеся в базе данных.

Почему самодокументированность  является столь важной характеристикой  базы данных? Во-первых, она обусловливает независимость программ от данных. Иначе говоря, она дает возможность определить структуру и содержимое базы данных путем обращения к самой базе данных. Нам не придется делать предположения о том, что содержит база данных, а также отпадет необходимость как-либо внешне документировать формат записей и файлов (как это делается в системах обработки файлов).

Во-вторых, если мы изменим  структуру данных в базе (например, добавим новые элементы данных к  существующей записи), то эти изменения мы внесем только в словарь данных. Лишь небольшую часть программ необходимо будет изменить (если таковые вообще будут). В большинстве случаев модификации потребуют только те программы, которые непосредственно обрабатывают элементы данных, претерпевшие изменения.

База данных – это  собрание интегрированных записей. В базе данных действительно содержатся файлы данных пользователя, однако ими все не исчерпывается. Как уже упоминалось ранее, в разделе метаданных база данных содержит описание самой себя. Кроме того, база данных содержит индексы (indexes), которые представляют связи между данными, а также служат для повышения производительности приложений базы данных. Наконец, зачастую база данных содержит данные о приложениях, использующих эту базу данных. Структура форм для ввода данных и отчетов является частью базы данных. Эту последнюю категорию данных называют метаданными приложений (application metadata). Таким образом, база данных содержит четыре типа данных: файлы данных пользователя, метаданные, индексы и метаданные приложений.

Технология баз данных развивалась в несколько стадий. Ранние базы данных фокусировались на обработке транзакций с данными  организации. Затем появление реляционной  модели и микрокомпьютеров привело  к созданию персональных приложений баз данных. С появлением локальных сетей началась разработка коллективных баз данных с клиент-серверной архитектурой. Сегодня традиционные приложения баз данных доставляются пользователю с помощью интернет-технологий. Важными направлениями в отрасли баз данных являются распределенные и объектно-ориентированные базы данных.

1.2. Системы управления базами данных (СУБД)

Технология баз данных используется во множестве приложений. Некоторые из них предназначены  для единственного пользователя с единственным компьютером, другие используются рабочими группами в количестве 20-30 человек через локальную сеть, третьи служат сотням пользователей и содержат триллионы байтов данных. В последнее время технология баз данных применяется в сочетании с интернет-технологией для поддержки мультимедийных приложений в открытых и закрытых сетях.

Компонентами приложения базы данных являются сама база данных, система управления базой данных (СУБД) и прикладные программы. Иногда прикладные программы действуют  полностью независимо от СУБД, а иногда значительная часть функциональности приложения обеспечивается за счет возможностей и функций СУБД.

Системы обработки файлов хранят данные в отдельных файлах, каждый из которых содержит свой тип  данных. Эти системы имеют несколько  ограничений. Данные, хранимые в отдельных файлах, трудно комбинировать, поскольку они зачастую дублируются в разных файлах, что приводит к нарушениям целостности данных. Прикладные программы зависят от форматов файлов, что вызывает проблемы при обслуживании: когда форматы меняются, файлы становятся несовместимыми, и требуется их преобразовывать. Трудно также представить данные в удобном для пользователя виде.

Системы обработки баз  данных были разработаны для того, чтобы преодолеть эти ограничения. В базе данных СУБД служит интерфейсом между прикладными программами и базой данных. Данные интегрированы, и они не дублируются столь часто. Изменение физических форматов файлов затрагивает только СУБД. Если элементы данных изменяются, добавляются или удаляются, лишь немногие из прикладных программ требуют модификации. Технология баз данных упрощает представление данных в удобном для пользователя виде.

Рис.1. Обобщенная структура системы управления базой данных

Существует два типа систем управления БД: файлами и  реляционными базами данных. В системах управления файлами (File management systems), иногда их еще называют плоскими файловыми  базами данных, данные вводятся и сохраняются без индексирования, а при поиске и создании исходных форм обрабатываются последовательно. Поэтому эти системы недостаточно гибкие при манипулировании данными. Системы управления реляционными базами данных (Relational database management systems) позволяют пользователям манипулировать данными более свободно благодаря сохранению всех данных только один раз и описанию связей между ними. Связи представляют собой общие элементы данных, таких как например, фамилия покупателя или номер его чековой книжки. Данные каждого набора информации можно найти, отобразить и возобновить на основании данных другого набора.

Системы управления базами данных реляционного типа сегодня широко используются при решении многих информационных задач. В этих СУБД реализуется реляционная модель данных - изображение их в табличном виде. Строка такой таблицы эквивалентна записи файла базы данных (БД), а графа - полю записи. Доступ к элементу данных осуществляется с помощью связи нужной строки (записи) с нужной графой (полем).

В состав многих СУБД, предназначенных  для работы на персональных компьютерах, входят три основных компонента: командный  язык, интерпретирующая система или  компилятор, для превращения команд к виду, пригодному к выполнению, и средства взаимодействия пользователя из СУБД (интерфейс пользователя).

Командный язык служит для  выполнения и обеспечения нужных операций с данными, дает возможность  создавать прикладные программы, экранные формы введения и выведения информации, структуры файлов БД, и манипулировать данными. Структура и возможности языка определяют вид и возможности конкретной СУБД.

В СУБД можно выполнять  команды по одной или группами в автоматическом режиме, предварительно записанными в специальный (программный) файл. Команды языка СУБД записываются в текстовой форме, близкой к обычному языку.

Структура и содержание компонентов СУБД определяет ее назначение и круг потенциальных пользователей. В зависимости от уровня подготовки и диапазона решаемых заданий  пользователей персональных компьютеров  можно разделить на три группы:

• тех, которым для решения своих заданий нужен сравнительно небольшой набор функций пакета СУБД (создание файлов данных, введения и возобновления данных, выведения, на печать несложных исходных документов и тому подобное);
• тех, которым необходимо знать много функций пакета СУБД, в том числе и элементы командного языка, но не нужно создавать сложные программы;
• программистов, в задание которых входит разработка сложных прикладных программ из управления и обработки файлов БД.

Для пользователей первой группы необходимо включать в состав СУБД режим, который руководствуется с помощью меню. Пользователи второй группы могут осваивать командный режим. Третья группа пользователей ожидает от СУБД достаточно полного набора удобных средств для разработки сложных программ.

Последние версии семьи  СУБД Access for Windows, разработанные фирмой Miсrosoft, отвечают требованиям всех перечисленных  групп пользователей.

1.3. Система управления базами данных MS Access

Среди программ семейства Microsoft Office программа для разработки и управления базами данных Access всегда стояла особняком. Ведь в отличие от других программ этого пакета, применение Access в домашних условиях найти крайне сложно. По своим возможностям и, соответственно, сложности интерфейса Access ближе к профессиональным, а не к домашним программам, масштаб дома или даже маленького офиса для этой программы слишком мал. Но жизнь показывает, что шансов преуспеть в сегодняшнем мире гораздо больше у того, кто дружит с этой программой, четко знает все ее возможности и сферы применения. [22, 135]

При установке Access параметры среды получают значения, определенные по умолчанию, но впоследствии их можно изменить в соответствии с особенностями прикладной области. При этом можно задать действия, выполняемые Access при открытии конкретной базы данных, посредством установки параметров запуска в специальном окне, открываемом из меню Сервис .Параметры запуска:

• назначить значок и заголовок базы данных, которые будут отображаться в главном окне Access и на панели задач вместо стандартного значка и заголовка;
• выбрать меню, заменяющее стандартного меню Access;
• выбрать контекстные меню, которыми будут заменяться встроенные контекстные меню;
• задать форму или страницу, которая будет выводиться на экран при открытии базы данных;
• скрыть окно базы данных и строку состояния;
• запретить пользователям доступ к средствам разработки.

Для запуска Access в разных режимах можно создать несколько ярлыков и поместить их на рабочий стол или в папку, либо добавить в меню Windows Пуск.

Защиту базы данных полезно  предварять ее анализом, который удобно провести на основе словаря базы данных и с помощью специальной программы-архиватора. Меню Сервис. Анализ. Архивариус создает словарь данных в виде отчета, который затем экспортируется, публикуется в MS Office или выводится в печать.

Меню Сервис. Анализ. Быстродействие открывает окно советов, предложений и мыслей по улучшению и ускорению работы программы. При выделении элемента в списке Результаты анализа сведения о предлагаемом решении выводятся в области Примечания, расположенной под списком. Операции оптимизации, как правило, подразумевают определенные компромиссы, которые следует иметь в виду, приступая к оптимизации. Для получения дополнительных сведений о рекомендации ее следует выбрать в списке и просмотреть информацию в области Примечания.

Access может автоматически выполнять рекомендации типа «совет» и «предложение». Для этого надо выделить одну или несколько предлагаемых рекомендаций типа «совет» или «предложение» и нажать кнопку Оптимизировать. Анализатор быстродействия выполнит оптимизацию, после чего выбранные рекомендации будут помечены как исправленные. Таким образом, можно выполнить все нужные рекомендации по оптимизации.

Чтобы уменьшить вероятность  потери данных, рекомендуется создавать резервные копии баз данных. Для экономии места на диске создаются сжатые копии с помощью утилит архивирования.

При удалении записей  и объектов файлы баз данных становятся фрагментированными. Сжатие позволяет  экономить дисковое пространство и  повысить эффективность обработки данных.

В большинстве случаев Access определяет, что база данных повреждена, при попытке открыть, зашифровать или дешифровать ее. Тогда пользователю предоставляется возможность восстановить базу данных, выполнив ее сжатие. При серьезных проблемах, приводящих к вынужденному завершению работы Access, Access перезапускается и автоматически создается резервная копия открытой базы данных с тем же именем, дополненным суффиксом _Backup.

После шифрования базы данных не только сжимаются, но и становится невозможным просмотр их с помощью текстовых редакторов и специальных программ. Отменить результаты шифрования можно дешифрованием баз данных.

Глава 2. Администратор базы данных

2.1. Понятие администратора базы данных

Администратор базы данных (АБД) есть лицо или группа лиц, отвечающих за выработку требований к БД, ее проектирование, создание, эффективное использование и сопровождение. В процессе эксплуатации АБД обычно следит за функционированием информационной системы, обеспечивает защиту от несанкционированного доступа, контролирует избыточность, непротиворечивость, сохранность и достоверность хранимой в БД информации. Для однопользовательских информационных систем функции АБД обычно возлагаются на лиц, непосредственно работающих с приложением БД. [12, 11]

В вычислительной сети АБД, как правило, взаимодействует с  администратором сети, в обязанности которого входят контроль за функционированием аппаратно-программных средств сети, реконфигурация сети, восстановление программного обеспечения после сбоев и отказов оборудования, профилактические мероприятия и обеспечение разграничения доступа.

АБД имеет код специальности  по общероссийскому классификатору профессий рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов (ОКПДТР) – 40064 и код 2139 по Общероссийскому классификатору занятий (ОКЗ). Код 2139 ОКЗ расшифровывается следующим образом: 2 – Специалисты высшего уровня квалификации, 21 - Специалисты в области естественных и инженерных наук, 213 - Специалисты по компьютерам, 2139 - Специалисты по компьютерам, не вошедшие в другие группы.

Типы администраторов  и их обязанности могут отличаться в зависимости от конфигурации СУБД и от конкретной организации. В крупных  системах обязанности администратора БД могут распределяться среди нескольких специалистов. В то же время в небольших системах один человек может выполнять функции нескольких типов одновременно.

Среди администраторов баз данных нет строгого документального разграничения по типам. Но можно выделить несколько общих видов АБД, в зависимости от возложенных на них обязанностей:

• Системный администратор.
• Архитектор БД.
• Аналитик БД.
• Разработчик моделей данных.
• Администратор приложении.
• Проблемно-ориентированный администратор БД.
• Аналитик производительности.
• Администратор хранилища данных.

Администратор БД отвечает за целостность информационных ресурсов компании. Он должен очень подробно изучить существующие механизмы восстановления программного обеспечения БД и уметь ими пользоваться. Возможны ситуации, при которых администратору БД потребуется на основе прикладных моделей создавать элементы физической схемы, а также поддерживать связь пользователей с системой и обеспечивать соответствующий уровень информационной безопасности, следя за тем, чтобы доступ к данным имели только те люди, которые в нем нуждаются. Администратор БД должен уметь определять узкие места системы, ограничивающие ее производительность, настраивать SQL и программное обеспечение СУБД и обладать знаниями, необходимыми для решения вопросов оптимизации быстродействия БД.

2.2. Функции администратора базы данных

Основные функции администратора базы данных:

Анализ предметной области: описание предметной области, выявление  ограничений целостности, определение статуса (доступности, секретности) информации, определение потребностей пользователей, определение соответствия «данные – пользователь», определение объемно-временных характеристик обработки данных.[3, 256]

Проектирование структуры  БД: определение состава и структуры объектов базы данных и связей между ними, выбор методов упорядочения данных и методов доступа к информации в соответствии с используемой БД, описание БД на языке описания данных.

Задание ограничений  целостности при описании структуры  БД и процедур обработки БД:

• задание декларативных ограничений целостности, присущих предметной области;
• определение динамических ограничений целостности, присущих предметной области в процессе изменения информации, хранящейся в БД;
• определение ограничений целостности, вызванных структурой БД;
• разработка процедур обеспечения целостности БД при вводе и корректировке данных;
• определение ограничений целостности при параллельной работе пользователей в многопользовательском режиме.

Первоначальная загрузка и ведение БД:

• разработка технологии первоначальной загрузки БД, разработка технологии проверки соответствия введенных данных реальному состоянию предметной области. База данных моделирует реальные объекты некоторой предметной области и взаимосвязи между ними, и на момент начала штатной эксплуатации эта модель должна полностью соответствовать состоянию объектов предметной области на данный момент времени;
• в соответствии с разработанной технологией первоначальной загрузки может понадобиться проектирование системы первоначального ввода данных.

Защита данных:

• определение системы паролей, принципов регистрации пользователей, создание групп пользователей, обладающих одинаковыми правами доступа к данным; разработка принципов защиты конкретных данных и объектов проектирования; разработка специализированных методов кодирования информации при ее циркуляции в локальной и глобальной информационных сетях; разработка средств фиксации доступа к данным и попыток нарушения системы защиты;
• тестирование системы защиты; исследование случаев нарушения системы защиты и развитие динамических методов защиты информации в БД.

Обеспечение восстановления БД:

• разработка организационных средств архивирования и принципов восстановления БД;
• разработка дополнительных программных средств и технологических процессов восстановления БД после сбоев.

Анализ обращений пользователей  БД: сбор статистики по характеру запросов, по времени их выполнения, по требуемым выходным документам.

Анализ эффективности  функционирования БД: 

• анализ показателей функционирования БД;
• планирование реструктуризации (изменение структуры) БД.

Работа с конечными  пользователями: 

• сбор информации об изменении предметной области; сбор информации об оценке работы БД;
• обучение пользователей, консультирование пользователей; разработка необходимой методической и учебной документации по работе конечных пользователей.

Подготовка и поддержание системных  средств:

• анализ существующих на рынке программных средств и анализ возможности и необходимости их использования в рамках БД; разработка требуемых организационных и программно-технических мероприятий по развитию БД;
• проверка работоспособности закупаемых программных средств перед подключением их к БД; курирование подключения новых программных средств к БД.

Организационно-методическая работа по проектированию БД:

• выбор или создание методики проектирования БД;
• определение целей и направления развития системы в целом;
• планирование этапов развития БД;
• разработка общих словарей-справочников проекта БД и концептуальной модели;
• стыковка внешних моделей разрабатываемых приложений;
• курирование подключения нового приложения к действующей БД;
• обеспечение возможности комплексной отладки множества приложений, взаимодействующих с одной БД.

2.3. Обязанности администратора современных систем управления базами данных

В обязанности администратора системы управления базами данных (СУБД) входит:

• инсталляция и обновление версий сервера и прикладных инструментов;
• распределение дисковой памяти и планирование будущих требований системы к памяти;
• создание первичных структур памяти в базе данных (табличных пространств) по мере проектирования приложений разработчиками приложений;
• создание первичных объектов (таблиц, представлений, индексов) по мере проектирования приложений разработчиками;
• модификация структуры базы данных в соответствии с потребностями приложений;
• зачисление пользователей и поддержание защиты системы;
• управление и отслеживание доступа пользователей к базе данных;
• отслеживание и оптимизация производительности базы данных;
• планирование и выполнение качественного резервного копирования и стратегии восстановления;
• поддержание архивных данных на устройствах хранения информации;
• обращение за техническим сопровождением;
• установка нового программного обеспечения (очень важно протестировать все программы перед введением их в рабочую среду);
• конфигурация программного и аппаратного обеспечения (вместе с системным администратором);
• периодическая проверка производительности системы и произведение изменений для поддержки необходимого уровня производительности;
• поддержка целостности данных БД;
• обеспечение безопасности;
• процедура планового обслуживания (в обслуживание входят архивирование, тестирование и настройка);
• локализация неисправностей;
• восстановление системы после сбоя.