Л. Партыка, И. И. Попов системы управления базами данных

1.3. Базы данных и СУБД

Коренное отличие СУБД от файловых систем ОС состоит в том, что СУБД устанавливает связь между содержанием и адресом, а ОС — между именем и адресом данных. В то же время эта грань постоянно подвергается «атакам» с обеих сторон.

Известен ряд ОС, перешедших эту грань (например, ОС-360 с «индексным доступом к данным», IN-PICK, включающая язык поиска записей файлов по содержанию, UNIX, включающая команды сортировки, коррекции или объединения содержимого текстовых файлов наподобие того, как это осуществляется с таблицами данных в СУБД).

Рассмотрим подробнее проблему управления данными в СУБД. Множество функций управления данными ФС оказывается недостаточным для решения задач поддержки информационных систем. Предположим, что мы хотим реализовать простую информационную систему, осуществляющую учет сотрудников некоторой организации. Система должна выдавать списки сотрудников в соответствии с указанными номерами отделов, поддерживать функции регистрации перевода сотрудника из одного отдела в другой, приема на работу новых сотрудников и увольнения работающих. Для каждого отдела должна поддерживаться возможность получения имени руководителя этого отдела, общей численности отдела, общей суммы выплаченной в последний раз зарплаты и т. д. Для каждого сотрудника должна поддерживаться возможность выдачи номера удостоверения по полному имени сотрудника, выдачи полного имени по номеру удостоверения, получения информации о текущем соответствии занимаемой должности сотрудника и о размере зарплаты.

Предположим, что мы решили реализовать эту информационную систему на основе файловой системы и пользоваться при этом одним файлом, расширив базовые возможности файловой системы за счет специальной библиотеки функций. Поскольку минимальной информационной единицей в нашем случае является сотрудник, естественно потребовать, чтобы в этом файле содержалась одна запись для каждого сотрудника. Очевидно, что поля таких записей должны содержать полное имя сотрудника (Сотр_Имя), номер его удостоверения (Сотр_Номер), информацию о его соответствии занимаемой должности (Сотр_Статус — для простоты, «да» или «нет»), размер зарплаты (Сот_Зарп), номер отдела (Сотр_Отд_Номер). Поскольку мы хотим ограничиться одним файлом, эта же запись должна содержать имя руководителя отдела (Сотр_Отд_Рук).

Для выполнения функций нашей информационной системы требуется возможность многоключевого доступа к этому файлу по уникальным ключам (не дублируемым в разных записях) Сот_Имя и Сотр_Номер. Кроме того, должна обеспечиваться возможность выбора всех записей с общим заданным значением Сотр_Отд_Номер, т. е. доступ по неуникальному ключу. Чтобы получить численность отдела или общий размер зарплаты, информационная система должна будет каждый раз выбирать все записи о сотрудниках отдела и подсчитывать соответствующие общие значения.

Таким образом, для реализации даже такой простой системы на базе файловой системы:

• 
  во-первых, требуется создание достаточно сложной надстройки, обеспечивающей многоключевой доступ к файлам;                
  
• 
  во-вторых, неизбежны существенная избыточность хранения (для каждого сотрудника данного отдела повторяется имя руководителя отдела) и выполнение массовой выборки и вычислений для получения сводной информации об отделах.
  

Далее, представим, что в первоначальной реализации информационной системы, основанной на использовании библиотек расширенных методов доступа к файлам, обрабатывается операция регистрации нового сотрудника. Следуя требованиям согласованного изменения файлов, информационная система вставила новую запись в файл Сотрудники и приступает к модификации файла Отделы, но именно в этот момент произошло аварийное выключение электрического питания. Очевидно, что после перезапуска системы ее база данных будет находиться в рассогласованном состоянии. Потребуется выяснить это (а значит, придется явно проверить соответствие информации в файлах Сотрудники и Отделы) и привести информацию в согласованное состояние.

Системы управления базами данных (СУБД) берут такую работу на себя. Прикладная система обязана знать, какое состояние данных является корректным, но всю техническую работу принимает на себя СУБД.

Наконец, представим, что мы хотим обеспечить параллельную (например, многотерминальную) работу с базой данных сотрудников. Если опираться только на использование файлов, для обеспечения корректности изменений на все время модификации любого из двух файлов доступ других пользователей к этому файлу будет блокирован (вспомните возможности файловых систем для синхронизации параллельного доступа). Таким образом, зачисление на работу Петра Ивановича Сидорова существенно затормозит получение информации о сотруднике Иване Сидоровиче Петрове, даже если они будут работать в разных отделах. Реальные СУБД обеспечивают гораздо более тонкую синхронизацию параллельного доступа к данным.

Таким образом, СУБД решают множество проблем, которые затруднительно или вообще невозможно решить при использовании файловых систем. При этом существуют:

• 
  приложения, для которых вполне достаточно файлов;
  
• 
  приложения, для которых необходимо решать, какой уровень работы с данными во внешней памяти для них требуется;
  
• 
  приложения, для которых безусловно нужны базы данных.