Введение в базы данных Ограничения, присущие файловым системам

1.2 Основные понятия и определения
Система баз данных (СБД) – это компьютеризированная система структурированных данных, основная цель которой хранение информации и предоставление ее по требованию.
Система БД включает два основных компонента: собственно базу данных и систему управления (рисунок 1.1). Но большинство информационных систем или систем обработки данных включают также прикладное программное обеспечение (бизнес-логику или программы обработки данных), которые обращаются собственно к данным через систему управления.

Рисунок 1.1 - Компоненты системы баз данных
Дж. Мартин (в 1980 году) сформулировал понятие базы данных (БД) как совокупности взаимосвязанных, хранящихся вместе на внешних носителях памяти компьютера данных при наличии такой организации и минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений; данные запоминаются и используются так, чтобы они были независимы от программ, использующих эти данные, а программы были независимы от способа и структуры хранения данных; для добавления новых или модификации существующих данных, а также для поиска данных в БД применяется общий управляющий способ.
Причем база данных хранит не собственно рабочие данные, но и их описания. В совокупности описание данных называется системным каталогом, или словарем данных, а сами элементы описания принято называть метаданными, т.е. "данными о данных". Именно наличие самоописания данных в базе данных обеспечивает принцип независимости программ от данных.
Комплекс программ, реализующих создание БД и поддержание ее в актуальном состоянии, а также обеспечивающих различным пользователям возможность использовать информацию, хранящуюся в БД в своих целях, называется системой управления базой данных (СУБД). Все операции с данными осуществляются в БД автоматически под управлением СУБД.
Сформулируем основные требования, которые предъявляются к БД:
 комплексное (коллективное) использование хранимой информации сложной структуры и значительного объема;
 универсальность, т.е. наличие в БД всех необходимых данных и возможности доступа к ним в процессе решения проектной задачи;
 минимизация избыточности данных и затрат памяти на внешних носителях. Каждый элемент данных вводится в БД один раз и хранится в ней в единственном экземпляре. При вводе данных осуществляется проверка на дублирование данных;
 открытость БД. Структура данных должна позволять легко включать новые и удалять устаревшие данные, а также вносить изменения в хранящиеся данные за счет наличия языков высокого уровня для взаимодействия пользователей с БД;
 способ хранения данных на устройствах памяти должен обеспечивать возможность работы с данными в режиме диалога;
 целостность данных — их непротиворечивость и достоверность. Организация БД должна обеспечивать согласование времени выборки данных с частотой их использования прикладными программами;
 в системе возможно возникновение ошибок в результате неосторожных действий пользователей, несанкционированного доступа, ошибок в программах и сбоев оборудования. Данные должны быть защищены от разрушений и должны существовать механизмы восстановления искаженных данных;
 обеспечение для пользователей авторизованного доступа к данным, использование средств криптографии и ограничений целостности.
Работоспособность и эффективность БД во многом определяется тем, насколько правильно организована структура данных и как она отражена в памяти ЭВМ.