Администрирование SQL Server 2000

Файл-сервер

БД располагается на файл-сервере (или нескольких файл-сер­верах), в качестве которого может использоваться наиболее мощная из рабочих станций, объединенных в сеть. Функции файл-сервера заключаются, в ос­новном, в хранении БД и обеспечении доступа к ним пользователей, рабо­тающих на различных компьютерах. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основ­ном и производится обработка. Переданные данные обрабатываются СУБД, которая находится опять же на компьютерах пользователей. После того как пользователи выполнят необходимые изменения данных, они ко­пируют файлы обратно на файл-сервер, где другие пользователи, в свою очередь, могут снова их использовать. Кроме того, каждый пользователь может создавать на локальном компьютере свои собственные базы данных, используемые им монопольно. Эта схема работает при не очень больших объемах данных. При увеличении числа компьютеров в сети или росте БД производительность резко падает. Это связано с увеличением объема дан­ных, передаваемых по сети, так как вся обработка происходит на компью­тере пользователя. Явным недостатком подобного подхода является высокая вероятность потери изменений, выполненных одними пользователями, при сохранении измененных файлов на центральный сервер.[2] Дело в том, что пользователи могут и не подозревать, что помимо них еще кто-то изменял данные. Примерами СУБД, предназначенными непосредственно для разра­ботки локальных пользовательских приложений БД, то есть приложений, работающих на одном локальном компьютере либо в компьютерной, сети являются: Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Access,Paradox,fpr Windows, dBase for Windows и др.

Клиент-сервер. Технология клиент-сервер подразумевает, что помимо хра­нения базы данных центральный компьютер (сервер базы данных) должен обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. При техно­логии клиент-сервер запрос на выполнение операции с данными (напри­мер, обычная выборка), выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает на сервере поиск и извлечение данных. Извлеченные данные (но не фай­лы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Система, использующая технологию клиент-сервер, разделяется на две части: клиент­ская часть (front-end) обеспечивает графический интерфейс и находится на компьютере пользователя; серверная часть (back-end), которая находит­ся на специально выделенных компьютерах, обеспечивает управление дан­ными, разделение информации, администрирование и безопасность. Примерами СУБД технологии клиент-сервер являются Microsoft SQL Server, Oracle, IBM DB2, Sybase и др. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование специального языка структурированных запросов (Structured Query Language, SQL), обеспечивающего пользовате­ля простым и эффективным инструментом доступа к данным.[3]

Помимо подразделения баз данных по методам обработки можно классифици­ровать их по используемой модели (или структуре) данных. Модель данных — совокупность структур данных и операций по их обработке. С помощью модели данных можно наглядно представить структуру объектов и установленные меж­ду ними связи. Для терминологии моделей данных характерны понятия «эле­мент данных» и «правила связывания». Элемент данных описывает любой на­бор данных, а правила связывания определяют алгоритмы взаимосвязи элементов данных. К настоящему времени разработано множество различных моделей дан­ных, но на практике используется три основных. Выделяют иерархическую, сетевую и реляционную модели данных. Соответственно говорят об иерархичес­ких, сетевых и реляционных СУБД.

Иерархическая модель данных. Иерархически организованные данные встре­чаются в повседневной жизни очень часто. Например, структура высшего учеб­ного заведения — это многоуровневая иерархическая структура. Иерархичес­кая (древовидная) БД состоит из упорядоченного набора элементов. В этой модели исходные элементы порождают другие элементы, причем эти элементы в свою очередь порождают следующие элементы. Каждый порожденный эле­мент имеет только один порождающий элемент.

Организационные структуры, списки материалов, оглавление в книгах, пла­ны проектов и многие другие совокупности данных могут быть представле­ны в иерархическом виде. Автоматически поддерживается целостность ссы­лок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя.

Основным недостатком данной модели является необходимость использова­ния той иерархии, которая была заложена в основу БД при проектировании. Потребность в постоянной реорганизации данных (а часто невозможность этой реорганизации) привели к созданию более общей модели — сетевой.

Сетевая модель данных. Сетевой подход к организации данных является рас­ширением иерархического подхода. Данная модель отличается от иерархичес­кой тем, что каждый порожденный элемент может иметь более одного по­рождающего элемента.

Рассмотрим предметную область для базы данных, в которой хранится ин­формация о заказах магазина. Заказчики берут напрокат фильмы, используя два носителя: видеоленту и компакт-диски. Обслуживание заказчиков выпол­няют продавцы. Каждый продавец обслуживает многих заказчиков. Каждый продавец может пользоваться услугами нескольких магазинов и наоборот. Существует много копий одного и того же фильма и т.д.

Поскольку сетевая БД может представлять непосредственно все виды связей, присущих данным соответствующей организации, по этим данным можно переме­щаться, исследовать и запрашивать их всевозможными способами, то есть сете­вая модель не связана всего лишь одной иерархией. Однако для того чтобы со­ставить запрос к сетевой БД, необходимо достаточно глубоко вникнуть в ее структуру (иметь под рукой схему этой БД) и выработать механизм навигации по базе данных, что является существенным недостатком этой модели БД.

Реляционная модель данных. Основная идея реляционной модели данных за­ключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы. В простейшем случае реляционная модель описывает единственную двумерную таблицу, но чаще всего эта модель описывает структуру и взаи­моотношения между несколькими различными таблицами.

Итак, целью информационной системы является обработка данных об объектах реального мира, с учетом связей между объектами. В теории БД данные часто называют атрибутами, а объекты — сущностями. Объект, атрибут и связь — фундаментальные понятия ИС.[4]

Объект (или сущность) — это нечто существующее и различимое, то есть объектом можно назвать то «нечто», для которого существуют название и спо­соб отличать один подобный объект от другого. Например, каждая школа — это объект. Объектами являются также человек, класс в школе, фирма, сплав, хи­мическое соединение и т. д. Объектами могут быть не только материальные пред­меты, но и более абстрактные понятия, отражающие реальный мир. Например, события, регионы, произведения искусства; книги (не как полиграфическая про­дукция, а как произведения), театральные постановки, кинофильмы; правовые нормы, философские теории и проч.

Атрибут (или данное) — это некоторый показатель, который характеризует некий объект и принимает для конкретного экземпляра объекта некоторое чис­ловое, текстовое или иное значение. Информационная система оперирует на­борами объектов, спроектированными применительно к данной предметной области, используя при этом конкретные значения атрибутов (данных) тех или иных объектах.

Развитие реляционных баз данных началось в конце 60-х годов, когда по­явились первые работы, в которых обсуждались возможности использования при проектировании баз данных привычных и естественных способов представле­ния данных — так называемых табличных даталогических моделей.

Основоположником теории реляционных баз данных считается сотрудник фирмы IBM доктор Э. Кодд, опубликовавший 6 июня 1970 г. статью A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks (Реляционная модель данных для больших коллективных банков данных). В этой статье впервые был использо­ван термин «реляционная модель данных», что и положило начало реляцион­ным базам данных.[5]

Теория реляционных баз данных, разработанная в 70-х годах в США докто­ром Э. Коддом, имеет под собой мощную математическую основу, описывающую правила эффективной организации данных. Разработанная Э. Коддом теорети­ческая база стала основой для разработки теории проектирования баз данных.

Э. Кодд, будучи математиком по образованию, предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, раз­ность, декартово произведение). Он доказал, что любой набор данных можно представить в виде двумерных таблиц особого вида, известных в математике как «отношения».

Реляционной считается такая база данных, в которой все данные представле­ны для пользователя в виде прямоугольных таблиц значений данных, и все операции над базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами.

Таблица состоит из столбцов (полей) и строк (записей); имеет имя, уникальное внутри базы данных. Таблица отражает тип объекта реального мира (сущ­ность), а каждая ее строка — конкретный объект. Так, таблица Спортивная секция содержит сведения обо всех детях, занимающихся в данной спортивной секции, а ее строки представляют собой набор значений атрибутов каждого конкретного ребенка. Каждый столбец таблицы — это совокупность значений конк­ретного атрибута объекта. Столбец Вес, например, представляет собой совокупность всех весовых категорий детей, занимающихся в секции. В столбце Пол могут содержаться только два различных значения: «муж.» и «жен.». Эти значения выбираются из множества всех возможных значений атрибута объекта, которое называется доменом (domain). Так, значения в столбце выбира­ются из множества всех возможных весов детей.[6]

В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементам данных. Если при вычислении логическо­го условия относительно элемента данных в результате получено значение «исти­на», то этот элемент принадлежит домену. В простейшем случае домен определяется как допустимое потенциальное множество значений одного типа. Например, со­вокупность дат рождения всех сотрудников составляет «домен дат рождения», а имена всех сотрудников составляют «домен имен сотрудников». Домен дат рож­дения имеет тип данных, позволяющий хранить информацию о моментах време­ни, а домен имен сотрудников должен иметь символьный тип данных.

В один домен могут входить значения из нескольких столбцов, объединенных, помимо одинакового типа данных, еще и логически. Например, домен может состоять из столбца с датой поступления на работу и столбца с датой увольнения. Но в этот домен нельзя включить столбец с датой рожде­ния, так как дата поступления или увольнения с работы не связана с датой рождения.

Если два значения берутся из одного и того же домена, то можно выполнять сравнение этих двух значений. Например, если два значения взяты из домена дат рождения, то можно сравнить их и определить, кто из сотрудников старше. Если же значения берутся из разных доменов, то их сравнение не допускается, так как, по всей вероятности, оно не имеет смысла. Например, из сравнения имени и даты рождения сотрудника ничего определенного не выйдет.

В большинстве систем управления реляционными базами данных понятие домена не реализовано. Каждый элемент данных в отношении может быть определен с указанием его адреса в формате A[i, j], где А — элемент данных, i — строка отношений, j — номер атрибута отношения.

Количество атрибутов в отношении определяет его порядок (или степень. Множество значений А [ i, j ] при постоянном i и всех возможных j образу­ют кортеж (или попросту строку таблицы). Количество всех кортежей в отно­шении определяет его мощность, или кардинальное число. Мощность отношения, в отличие от порядка отношения, мо­жет со временем меняться. Совокупность всех кортежей образует тело отноше­ния (или собственно таблицу). [7]

Поскольку отношения являются математическими множествами, которые по определению не могут содержать совпадающих элементов, никакие два кортежа в отношении не могут быть дубликатами друг друга в любой момент времени.

Каждый столбец (поле) имеет имя, которое обычно записывается в верхней части таблицы. При проектировании таблиц в рамках конкретной СУБД имеет­ся возможность выбрать для каждого поля его тип, то есть определить набор правил по его отображению, а также определить те операции, которые можно выполнять над данными, хранящимися в этом поле. Наборы типов могут разли­чаться у разных СУБД.[8]

Имя поля должно быть уникальным в таблице, однако различные таблицы могут иметь поля с одинаковыми именами. Любая таблица должна иметь, по крайней мере, одно поле; поля расположены в таблице в соответствии с поряд­ком следования их имен при ее создании. В отличие от полей, строки не имеют имен; порядок их следования в таблице не определен, а количество логически не ограничено.

Так как строки в таблице не упорядочены, невозможно выбрать строку по ее позиции — среди них не существует «первой», «второй», «последней». Любая таблица имеет один или несколько столбцов, значения в которых однозначно идентифицируют каждую ее строку. Такой столбец (или комбинация столбцов) называется первичным ключом (primary key). В таблице Спортивная секция первичный ключ — это столбец Ф.И.О. Такой выбор первичного ключа имеет суще­ственный недостаток: невозможно записать в секцию двух детей с одним и тем же значение поля Ф.И.О., что на практике встречается не так уж редко. Именно поэтому часто вводят искусственное поле, предназначенное для нумерации за­писей в таблице. Таким полем, например, может быть его порядковый номер в журнале для каждого ребенка, который сможет обеспечить уникальность каж­дой записи в таблице. Ключ должен обладать следующими свойствами. Уникальностью. В каждый момент времени никакие два различных кортежа отношения не имеют одинакового значения для комбинации входящих в ключ атрибутов. То есть в таблице не может быть двух строк, имеющих одинако­вый идентификационный номер или номер паспорта.

Минимальностью. Ни один из входящих в ключ атрибутов не может быть ис­ключен из ключа без нарушения уникальности. Это означает, что не стоит со­здавать ключ, включающий и номер паспорта, и идентификационный номер. Достаточно использовать любой из этих атрибутов, чтобы однозначно иденти­фицировать кортеж. Не стоит также включать в ключ неуникальный атрибут, то есть запрещается использование в качестве ключа комбинации идентифи­кационного номера и имени служащего. При исключении имени служащего из ключа все равно можно уникально идентифицировать каждую строку.

Выполнение условия уникальности является обязательным. В то же время при необходимости мо­жет быть допущено нарушение условия минимальности.

Каждое отношение имеет, по крайней мере, один возможный ключ, посколь­ку совокупность всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности — это следует из самого определения отношения.

Один из возможных ключей произвольно выбирается в качестве первичного ключа. Остальные возможные ключи, если они есть, принимаются за альтерна­тивные ключи. Например, если в качестве первичного ключа выбрать иденти­фикационный номер, то номер паспорта будет альтернативным ключом.[9]

Взаимосвязь таблиц является важнейшим элементом реляционной модели данных. Она поддерживается внешними ключами (foreign key). Рассмотрим при­мер. При описании модели реляционной базы данных для одного и того же поня­тия часто употребляют различные термины, что зависит от уровня описания (теория или практика) и системы (Access, SQL Server, dBase).

Администрирование

На любом предприятии где используются в работе средства SQL Server 2000, обязан быть человек, ответственный за администрирование баз данных, их резервное копирование на случай сбоя. Также необходимо разграничить доступ к информации внутри предприятия. Некоторая информация может быть до­ступна всему персоналу, другая часть информации не должна выходить за рамки отдела. Например, доступ ко всей информации по заработной плате сотрудников должен иметь только работник бухгалтерии, занимающийся ее начислением. Все остальные сотрудники пред­приятия в этом случае владеют информацией только о размере своей заработ­ной платы. Третья категория информации является строго конфиденциальной и должна быть доступна только определенным людям. Примером может служить сведения о собственных оригинальных разработках и технологиях, которые ком­пания стремится уберечь от конкурентов. Выход такой информации за пределы компании может принести большие убытки.

Кроме кражи информации имеется возможность ее повреждения вследствие ошибки оператора или неправильно написанного приложения. Последствия та­ких действий могут повлечь за собой серьезные финансовые потери. Например, если данные о клиентах будут потеряны, придется заново собирать нужную информацию. А это потеря времени, финансов, да и конкуренты в это время воспользуются ситуацией и захватят рынок.

В современных условиях, когда информация имеет огромное значение, при­нятие мер для предотвращения несанкционированного доступа, предупрежде­ния потери или повреждения информации становятся неотъемлемой частью работы любой компании. В последнее время все больше предприятий отказываются от бумажных хра­нилищ информации и переходят к компьютерной обработке документов. Систе­ма хранения информации должна быть максимально защищена как от случайного, так и от преднамеренного повреждения или искажения информации. При созда­нии базы данных разработчик должен спланировать ее таким образом, чтобы любой пользователь не мог сделать что-либо, не имея на это соответствующих прав. Не следует надеяться на компетентность пользователя и его порядочность. Возможно исправление или удаление данных не по злому умыслу, а просто из-за невнимательности или ошибки. Система, насколько это возможно, должна препятствовать подобным действиям.[10]

Система управления базами данных Microsoft SQL Server 2000 имеет разно­образные средства администрирования для обеспечения защиты данных