Администрирование баз данных. 5

Основные данные о работе

Содержание

Введение

1. Администратор базы данных – основные понятия

1.1 Понятие, классификация и функции  администратора базы данных

1.2 Обязанности, связи и средства  администратора современных систем  управления базами данных

2.Администрирование

2.1 Управление данными в базах  данных

2.3 Управление безопасностью в  СУБД

Заключение

Глоссарий

Список используемых интернет-ресурсов

Список используемых источников

Приложения

Введение

Современные базы данных – это  сложные многофункциональные программные  системы, работающие в открытой распределенной среде. Они уже сегодня доступны для использования в деловой сфере и выступают не просто в качестве технических и научных решений, но как завершенные продукты, предоставляющие разработчикам мощные средства управления данными и богатый инструментарий для создания прикладных программ и систем.

Администрирование базами данных предусматривает  выполнение функций, направленных на обеспечение  надежного и эффективного функционирования системы баз данных, адекватности содержания базы данных информационным потребностям пользователей, отображения в базе данных актуального состояния предметной области.

Необходимость персонала, обеспечивающего  администрирование данными в  системе БД в процессе функционирования, является следствием централизованного характера управления данными в таких системах, постоянно требующего поиска компромисса между противоречивыми требованиями к системе в социальной пользовательской среде. Хотя такая необходимость и признавалась на ранних стадиях развития технологии баз данных, четкое понимание и структуризация функций персонала, занятого администрированием, сложилось только вместе с признанием многоуровневой архитектуры СУБД.

Проблема исследования «Администрирование базы данных» заключается в возможности дать исчерпывающие ответы на поставленные вопросы: что представляет собой администрирование базы данных, в чем заключаются его основные функции и задачи, его значение для стабильной и эффективной работы базы данных.

Актуальность исследования «Администрирование базы данных» несомненна. Можно провести аналогию между администратором баз данных и ревизором предприятия. Ревизор защищает ресурсы предприятия, которые называются деньгами, а администратор – ресурсы, которые называются данными. Э

Нельзя рассматривать администратора баз данных только как квалифицированного технического специалиста, так как это не соответствует целям администрирования. Уровень администратора баз данных в иерархии организации достаточно высок: чтобы определять структуру данных и право доступа к ним, администратор должен знать, как работает предприятие и как используются соответствующие данные.

Проблеме администрирования баз  данных внимание уделяется сравнительно недавно – с появлением и развитием  современных баз данных. Однако в  связи с тем, что совершенствование баз данных и систем управления данных – явление постоянное и непрерывное, проблема остается достаточно актуальной, следовательно, требует дополнительных исследований в данной области компьютерных технологий.

Цель исследования заключается в изучении администрирования базы данных

Задачи исследования формируются  исходя из его цели и заключаются  в следующем:

1. Рассмотреть понятие, классификацию  и функции администратора базы  данных.

2. Рассмотреть обязанности, связи и средства администратора современных систем управления базами данных.

3. Изучить основные направления и принципы администрирования базы данных.

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 высших учебных заведениях.

Основная часть

1 Администратор базы данных – основные понятия

1.1 Понятие, классификация и  функции администратора базы данных

Функционирование базы данных (БД) невозможно без участия специалистов, обеспечивающих создание, функционирование и развитие базы данных. Такая группа специалистов называется администратором  базы данных (АБД). Эта группа специалистов считается составной частью базы данных.

В зависимости от сложности и  объема банка данных, от особенностей используемой системы управления базы данных (СУБД), общую схему которой  можно увидеть на рис.1 служба администрации базы данных может различаться как по составу и квалификации специалистов, так и по количеству работающих в этой службе.

рис.1 - Обобщенная структура системы управления базой данных

Администратор базы данных выполняют  работы по созданию и обеспечению  функционирования БД на протяжении всех этапов жизненного цикла системы. В составе группы администраторов банка данных можно выделить различные подгруппы в зависимости от выполняемых ими функций.

Численность группы администрации, выполняемые  ими функции, будут в значительной степени зависеть от масштаба банка данных, специфики хранимой в нем информации, типа банка данных, особенностей используемых программных средств и некоторых других факторов.

В составе администрации базы данных должны быть системные аналитики, проектировщики структур данных и внешнего по отношению к банку данных информационного обеспечения, проектировщики технологических процессов обработки данных, системные и прикладные программисты, операторы, специалисты по техническому обслуживанию. Если речь идет о коммерческом банке данных, то важную роль здесь будут играть специалисты по маркетингу.

Администраторы базы данных выполняют  большой круг разнообразных функций:

1. Анализ предметной области:  описание предметной области,  выявление ограничений целостности,  определение статуса информации, определение потребностей пользователей, определение статуса пользователей, определение соответствия «данные – пользователь», определение объемно-временных характеристик обработки данных.

2. Проектирование структуры базы  данных: определение состава и структуры информационных единиц, составляющих базу данных, задание связей между ними, выбор методов упорядочения данных и методов доступа к информации, описание структуры БД на языке обработки данных (ЯОД).

3. Задание ограничений целостности при описании структуры базы данных и процедур обработки БД: задание ограничений целостности, присущих предметной области, определение ограничений целостности, вызванных структурой базы данных, разработка процедур обеспечения целостности БД при вводе и корректировке данных, обеспечение ограничений целостности при параллельной работе пользователей в многопользовательском режиме.

4. Первоначальная загрузка и  ведение базы данных: разработка  технологии первоначальной загрузки  и ведения (изменения, добавления, удаления записей) БД, проектирование форм ввода, создание программных модулей, подготовка исходных данных, ввод и контроль ввода.

5. Защита данных от несанкционированного  доступа:

– обеспечение парольного входа  в систему: регистрация пользователей, назначение и изменение паролей;

– обеспечение защиты конкретных данных: определение прав доступа  групп пользователей и отдельных  пользователей, определение допустимых операций над данными для отдельных  пользователей, выбор/создание программно-технологических  средств защиты данных; шифрование информации с целью защиты данных от несанкционированного использования;

– тестирование средств защиты данных;

– фиксация попыток несанкционированного доступа к информации;

– исследование возникающих случаев  нарушения защиты данных и проведение мероприятий по их предотвращению.

6. Защита данных от разрушений. Одним из способов защиты от  потери данных является резервирование. Используется как при физической  порче файла, так и в случае, если в БД внесены нежелательные  необратимые изменения.

7. Обеспечение восстановления БД: разработка программно-технологических  средств восстановления БД, организация  ведения системных журналов.

8. Анализ обращений пользователей  к БД: сбор статистики обращений  пользователей к БД, ее хранение  и анализ (кто из пользователей, к какой информации, как часто обращался, какие выполнял операции, время выполнения запросов, анализ причин безуспешных (в т. ч. и аварийных) обращений к БД).

9. Анализ эффективности функционирования  базы данных и развитие системы: анализ показателей функционирования системы (время обработки, объем памяти, стоимостные показатели), реорганизация и реструктуризация баз данных, изменение состава баз данных, развитие программных и технических средств.

10. Работа с пользователями: сбор  информации об изменениях в предметной области, об оценке пользователями работы базы данных, определение регламента работы пользователей с базой данных, обучение и консультирование пользователей.

11. Подготовка и поддержание  системных программных средств:  сбор и анализ информации о СУБД и других прикладных программ, приобретение программных средств, их установка, проверка работоспособности, поддержание системных библиотек, развитие программных средств.

12. Организационно-методическая работа: выбор или создание методики проектирования БД, определение целей и направлений развития системы, планирование этапов развития базы данных, разработка и выпуск организационно-методических материалов.

Классификация АБД

Существует несколько видов  администраторов БД, а их обязанности вполне могут отличаться от компании к компании. Вот характеристики некоторых типов АБД и занимаемых ими положений:

Оперативные (operational) АБД:

• манипулируют дисковым пространством
• наблюдают за текущей производительностью системы
• реагируют на возникающие неисправности БД
• обновляют системное ПО и ПО базы данных
• контролируют структурные изменения БД
• запускают процедуры резервного копирования данных
• выполняют восстановление данных
• создают и управляют тестовыми конфигурациями БД

Тактические (tactical) АБД:

• реализуют схемы размещения информации
• утверждают процедуры резервного копирования и восстановления данных;
• разрабатывают и внедряют структурные элементы БД: таблицы, столбцы, размеры объектов, индексацию и т.п.;
• сценарии(scripts) изменения схемы БД;
• конфигурационные параметры БД
• утверждают план действий в случае аварийной ситуации

Стратегические (strategic) АБД:

• выбирают поставщика БД
• устанавливают корпоративные стандарты данных
• внедряют методы обмена данных в рамках предприятия
• определяют корпоративную стратегию резервирования и восстановления данных
• устанавливают корпоративный подход к ликвидации последствий аварии и обеспечению доступности данных

Старшие (senior) АБД:

• досконально знают свой персонал
• пользуются высоким спросом
• могут написать скрипт, который освободит их из запертого сундука, брошенного в океан, и чрезвычайно гордятся своими произведениями
• тратят уйму времени на подготовку младших АБД
• очень ценятся руководством и получают бешеные деньги

Младшие (junior) АБД:

• мечтают стать старшим АБД
• не слишком сильны в написании скриптов
• имеют большую склонность к использованию средств управления БД
• тоже неплохо получают

Прикладные (application) АБД:

• в курсе информационных нужд компании
• помогают в разработке прикладных задач
• отвечают за разработку схемы и ее изменения
• вместе с системным АБД обеспечивают должный уровень резервирования/ восстановления данных
• занимаются построением тестовых БД

Системные (system) АБД:

• отвечают за все необходимое для резервирования и восстановления данных
• контролируют производительность системы в целом
• осуществляют поиск и устранение неисправностей
• в курсе нынешних и будущих потребностей БД в плане емкости
• в курсе текущего состояния и нужд БД

Наемные (contract) АБД :

• приглашаются под конкретную задачу или в качестве консультантов
• передают персоналу необходимые знания
• фиксируют свои действия!
• должны прекрасно разбираться в соответствующей области
• хороши в качестве временного персонала, для оценки проекта или системы

Администраторы-руководители:

• проводят еженедельные совещания
• определяют перечень первоочередных задач
• устанавливают и оглашают официальный курс и стратегию
• утверждают и корректируют должностные инструкции и список обязанностей
• следят за наличием соответствующей документации

1.2 Обязанности, связи и средства  администратора современных систем  управления базами данных

Поскольку система баз данных может  быть весьма большой и может иметь  много пользователей, должно существовать лицо или группа лиц, управляющих  этой системой. Такое лицо называется администратором базы данных (АБД).

В любой базе данных должен быть хотя бы один человек, выполняющий административные обязанности; если база данных большая, эти обязанности могут быть распределены между несколькими администраторами.

В обязанности администратора могут  входить:

• 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
• соблюдение лицензионного соглашения
• управление и отслеживание доступа пользователей к базе данных
• отслеживание и оптимизация производительности базы данных
• планирование резервного копирования и восстановления
• поддержание архивных данных на устройствах хранения информации
• осуществление резервного копирования и восстановления
• обращение в корпорацию за техническим сопровождением

В некоторых случаях база данных должна также иметь одного или нескольких сотрудников службы безопасности. Сотрудник службы безопасности главным образом отвечает за регистрацию новых пользователей, управление и отслеживание доступа пользователей к базе данных, и защиту базы данных.

Разработчики приложений

В обязанности разработчика приложений входит:

• проектирование и разработка приложений базы данных
• проектирование структуры базы данных в соответствии с требованиями приложений
• оценка требований памяти для приложения
• формулирование модификаций структуры базы данных для приложения
• передача вышеупомянутой информации администратору базы данных
• настройка приложения в процессе его разработки
• установка мер по защите приложения в процессе его разработки

В процессе своей деятельности администратор  базы данных взаимодействует с другими категориями пользователей банка данных, а также и с «внешними» специалистами, не являющимися пользователями базы данных.

Прежде всего, если банк данных создается  для информационного обслуживания какого-либо предприятия или организации, то необходимы контакты с администрацией этой организации. Как указывалось выше, внедрение БД приводит к большим изменениям не только системы обработки данных, но и всей системы управления организацией. Естественно, что такие большие проекты не могут быть выполнены без активного участия и поддержки руководителей организации. Руководство организации должно быть ознакомлено с возможностями, предоставляемыми базой данных, проинформировано об их преимуществах и недостатках, а также проблемах, вызываемых созданием и функционированием базы данных.

Так как база данных является динамическим информационным отображением предметной области, то желательно, чтобы администратор  базы данных в свою очередь был  своевременно информирован о перспективах развития объекта, для которого создается информационная система.

Руководством  организации и администратором  базы данных должны быть согласованы  цели, основные направления и сроки  создания БД и его развития, очередность  подключения пользователей.

Очень тесная связь у АБД на всех этапах жизненного цикла базы данных наблюдается с конечными пользователями. Это взаимодействие начинается на начальных стадиях проектирования системы, когда изучаются потребности пользователей, уточняются особенности предметной области, и постоянно поддерживается как на протяжении процесса проектирования, так и функционирования системы.

Следует отметить, что в последнее время  наблюдается активное перераспределение  функций между конечными пользователями и администраторами банка данных. Это, прежде всего, связано с развитием языковых и программных средств, ориентированных на конечных пользователей. Сюда относятся простые и одновременно мощные языки запросов, а также средства автоматизации проектирования.

Если  банк данных функционирует в составе  какой-либо включающей его автоматизированной информационной системы (например, в АСУ), то АБД должен работать в контакте со специалистами по обработке данных в этой системе.

Администраторы  базы данных взаимодействуют и с  внешними по отношению к нему группами специалистов и, прежде всего, поставщиками СУБД и ППП, администраторами других баз данных.

базы  данных часто создаются специализированными  проектными коллективами на основе договора на разработку информационной системы  в целом или базой данных как  самостоятельного объекта проектирования. В этом случае служба администрации базы данных должна создаваться как в организации-разработчике, так и в организации-заказчике.

На  эффективность работы базы данных оказывают  влияние множество внешних и  внутренних факторов. Возрастание сложности и масштабов базы данных, высокая «цена» неправильных или запоздалых решений по администрированию БД, высокие требования к квалификации специалистов делают актуальной задачу использования развитых средствах автоматизированного (или даже автоматического) администрирования базы данных.

Средства администрирования включены в состав всех СУБД. Особенно развиты  эти средства в корпоративных  СУБД. Кроме того, появился целый  класс специализированного программного обеспечения: средства DBA (DataBase Administration – администрирование базы данных).

Типичные функции средств  DBA представлены в таблице (рис.2)

рис.2 - Типичные функции средств DBA

2 Администрирование базы данных

2.1 Управление данными в базах  данных

Непосредственное управление данными  во внешней памяти. Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения непосредственных данных, входящих в БД, так и для служебных целей, например, для убыстрения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы). В некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но подчеркнем, что в развитых СУБД пользователи в любом случае не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, а если использует, то как организованы в ней файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД (это очень важно, поскольку имена объектов базы данных соответствуют именам объектов предметной области).

Существует множество различных  способов организации внешней памяти баз данных. Как и все решения, принимаемые при организации  баз данных, конкретные методы организации  внешней памяти необходимо выбирать в тесной связи со всеми остальными решениями.

Управление буферами оперативной  памяти. СУБД обычно работают с БД значительного  размера; по крайней мере, этот размер обычно существенно превышает доступный объем оперативной памяти. Понятно, если при обращении к любому элементу данных будет производиться обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Единственным же способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. И даже если операционная система производит общесистемную буферизацию (как в случае ОС UNIX), этого недостаточно для целей СУБД, которая располагает гораздо большей информацией о полезности буферизации той или иной части БД.

Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов. При управлении буферами основной памяти приходится разрабатывать и применять согласованные алгоритмы буферизации, журнализации и синхронизации. Заметим, что существует отдельное направление СУБД, которые ориентированы на постоянное присутствие в оперативной памяти всей БД. Это направление основывается на предположении, что в предвидимом будущем объем оперативной памяти компьютеров сможет быть настолько велик, что позволит не беспокоиться о буферизации. Пока эти работы находятся в стадии исследований.

Управление транзакциями. Транзакция – это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как  единое целое. Либо транзакция успешно  выполняется, и СУБД фиксирует (COMMIT) изменения БД, произведенные ею, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается в состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД.

Таким образом, поддержание механизма  транзакций – обязательное условие  даже однопользовательских СУБД (если, конечно, такая система заслуживает названия СУБД). Но понятие транзакции гораздо существеннее во многопользовательских СУБД. То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД. При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый пользователь может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД (на самом деле, это несколько идеализированное представление, поскольку пользователи многопользовательских СУБД порой могут ощутить присутствие своих коллег).

С управлением транзакциями в многопользовательской  СУБД связаны важные понятия сериализации транзакций и сериального плана выполнения смеси транзакций.

Под сериализаций параллельно выполняющихся  транзакций понимается такой порядок  планирования их работы, при котором  суммарный эффект смеси транзакций эквивалентен эффекту их некоторого последовательного выполнения. Сериальный план выполнения смеси транзакций – это такой способ их совместного выполнения, который приводит к сериализации транзакций. Понятно, что если удается добиться действительно сериального выполнения смеси транзакций, то для каждого пользователя, по инициативе которого образована транзакция, присутствие других транзакций будет незаметно (если не считать некоторого замедления работы для каждого пользователя по сравнению с однопользовательским режимом).

Существует несколько базовых  алгоритмов сериализации транзакций. В централизованных СУБД наиболее распространены алгоритмы, основанные на синхронизационных  захватах объектов БД. При использовании  любого алгоритма сериализации возможны ситуации конфликтов между двумя или более транзакциями по доступу к объектам БД. В этом случае для поддержания сериализации необходимо выполнить откат (ликвидировать все изменения, произведенные в БД) одной или более транзакций. Это один из случаев, когда пользователь многопользовательской СУБД может реально (и достаточно неприятно) ощутить присутствие в системе транзакций других пользователей.

Журнализация. Одно из основных требований к СУБД – надежное хранение данных во внешней памяти. Под надежностью  хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматриваются два возможных вида аппаратных сбоев: так называемые мягкие сбои, которые можно трактовать как внезапную остановку работы компьютера (например, аварийное выключение питания), и жесткие сбои, характеризуемые потерей информации на носителях внешней памяти.

Примерами программных сбоев могут  быть аварийное завершение работы СУБД (из-за ошибки в программе или некоторого аппаратного сбоя) или аварийное завершение пользовательской программы, в результате чего некоторая транзакция остается незавершенной. Первую ситуацию можно рассматривать как особый вид мягкого аппаратного сбоя; при возникновении последней требуется ликвидировать последствия только одной транзакции.

Но  в любом случае для восстановления БД нужно располагать некоторой  дополнительной информацией. Другими  словами, поддержание надежного  хранения данных в БД требует избыточности хранения данных, причем та их часть, которая используется для восстановления, должна храниться особо надежно. Наиболее распространенный метод поддержания такой избыточной информации – ведение журнала изменений БД.