Definiția unui SBGD. Tipuri de SGBD-uri

În cadrul oricărei organizaţii este necesar ca resursa de date să fie bine definită şi documentată, bine organizată şi controlată, partajabilă şi relevantă pentru deciziile luate în cadrul organizaţiei.

Sistemul de Gestiune al Bazei de Date (SGBD) reprezintă un pachet de programe specializat pentru definirea, crearea, întreţinerea şi accesul controlat la baza de date.

Obiectivul principal al unui SGBD este de a separa datele de programele de aplicaţie. SGBD constituie o interfaţă între utilizatori şi baza de date şi constă din programe care interacţionează cu programele de aplicaţie ale utilizatorului şi cu baza de date. Un SGBD are o structură complexă şi include module program specializate pentru a îndeplini anumite funcţiuni:

- gestionarea bazei de date;

- definirea datelor (descrierea datelor);

- manipularea datelor (actualizare şi interogarea bazei de date);

- controlul şi securitatea datelor (controlul integrităţii, accesul concurenţial şi securitatea datelor);

- utilitare.

SGBD trebuie să asigure trecerea de la un nivel de abstractizare la altul, adică să poată interpreta „comenzile” exprimate în termen de schemă externă, pentru a le transpune prin intermediul schemei conceptuale în operaţii de intrare-ieşire la nivel fizic. SGBD gestionează la nivel conceptual un dicţionar de date. Modulele program de gestiune a bazei de date realizează accesul fizic la date în conformitate cu cerinţele exprimate printr-o „comandă”. Modulele program de definirea datelor permit traducerea unui limbaj specializat care realizează descrierea naturii datelor şi a legăturii logice dintre date la nivel global conform schemei conceptuale, precum şi schemelor externe specifice fiecărei aplicaţii program externe. Modulele program de manipulare a datelor permit utilizatorilor prin intermediul unui limbaj specializat să găsească, să insereze, să modifice, respectiv să elimine datele din baza de date. Modulele program pentru controlul şi securitate datelor au rolul de a asigura confidenţialitate a şi integritatea datelor, precum şi rezolvarea problemelor de concurenţă. Modulele program utilitare permit întreţinerea, manipularea exploatarea corectă şi facilă a bazei de date.

Sistemele SGBD evoluează continuu şi trebuie să se extindă pentru a rezolva eficient noile cerinţe ale utilizatorilor.

            Istoria sistemelor de gestiune a bazelor de date delimitează trei generaţii care sunt caracterizate de modelele logice folosite:

- sisteme de tip ierarhic şi de tip reţea,

- sisteme relaţionale;

- sisteme avansate, care se referă la sistemele orientate obiect, la cele deductive, multimedia, active, etc.

SGBD de tip ierarhic (hierarchical database) şi reţea (network database) reprezintă din punct de vedere istoric primele generaţii de SGBD. În modelele ierarhice şi reţea datele sunt reprezentate la nivel de articol prin legături ierarhice de tip arbore, respectiv de tip graf. Structurile de date corespunzătoare acestor modele pot fi descrise la nivel logic cu ajutorul unei structură de date abstract numit diagramă. Diagrama este în acest caz un graf orientat prin care se reprezintă tipuri de entităţi şi legăturile funcţionale dintre acestea. Sistemele de gestiune a bazelor de date bazate pe modelul de date reţea, respectiv cel ierarhic, poartă numele de sisteme navigaţionale şi au fost dezvoltate în perioada 1960-1970.

A doua generaţie de SGBD o reprezintă modelul relaţional care tratează entităţile ca relaţii. Sistemele de Gestiunea Bazelor de Date Relaţionale sunt caracterizate de structuri de date simple şi intuitive, de operatori care se aplică relaţiilor pentru a defini, căuta, şi reactualiza datele. Bazele de date relaţionale asigură independenţa completă a descrierii logice a datelor în termeni de relaţii şi în descrierea fizică a datelor în termen de fişiere. În prezent există câteva sute de sisteme SGBD relaţionale pentru toate tipurile de calculatoare. Modelul relaţional asigură o independenţă completă în ceea ce priveşte descrierea logică şi fizică a datelor. În plus SGBD relaţionale pun includ limbaje specializate pentru descrierea şi manipularea datelor. Modelul relaţional are capacităţi limitate de modelarea datelor. SGBD relaţionale nu folosesc obiecte complexe şi dinamice, nu realizează gestiunea distribuită a datelor şi nici gestiunea de cunoştinţe.

Conceptul de programare orientată obiect sau programarea calculatoarelor cu ajutorul obiectelor utilizează conceptele de obiect şi clasă de obiecte. Obiectul este definit de o mulţime de proprietăţi numite atribute şi are un anumit comportament care în cazul obiectelor folosite în programare se concretizează prin metode, care sunt programe care se execută în mod automat atunci când în mediul extern sau cel extern al obiectului apare un anumit eveniment. Numim obiect o entitate unic identificabilă, care conţine atât atributele care definesc starea unui obiect din lumea reală, cât şi acţiunile asociate acestuia. Obiectele de acelaşi tip formează o clasă de obiecte care reprezintă o generalizare a noţiunii de tip de dată. Clasa include definiţia datelor şi a metodelor. Conform principiului încapsulării datelor, datele clasei sunt vizibile doar metodelor clasei, iar conform principiului moştenirii sau al derivării o clasă poate fi definită folosind o clasă existentă. Conceptul de încapsulare presupune că un obiect conţine atât structura de date, cât şi mulţimea de operaţii care pot fi utilizate pentru al manipula. Ascunderea informaţiilor semnifică separarea aspectelor externe ale unui obiect de detaliile sale interne, care sunt ascunse de lumea exterioară. În acest mod, detaliile interne ale unui obiect pot fi modificate fără a afecta aplicaţiile care îl utilizează cu condiţia ca detaliile externe să rămână neschimbate. Includerea tehnicilor de programare orientată obiect în domeniul bazelor da date a condus la apariţia Sistemelor de Gestiune a Bazelor de Date Orientate Obiect, care realizează o modelare superioară a informaţiei luând în considerare aspectele dinamice şi integrarea descrierii structurale şi comportamentale. Prin utilizarea principiului programării orientate obiect în domeniul bazelor de date relaţionale a apărut Sistemele de Gestiune a Bazelor de Date Relaţionale Orientate Obiect.

O relaţia este o mulţime de înregistrări ce reprezintă fapte. Cunoştinţele sunt aserţiuni generale şi abstracte asupra faptelor. Pe baza cunoştinţelor se deduc fapte noi prin deducţie plecând de la fapte cunoscute. Pentru a rezolva problema gestiunii de cunoştinţe au apărut bazele de date deductive, care utilizând programarea logică gestionează cunoştinţe relativ la baze de date. Un Sistem de Baze de Date Deductiv posedă un limbaj de definire a datelor care permite definirea structuri predicatelor sub formă de relaţii şi constrângeri de integritate asociate, un limbaj de manipulare a datelor care permite pe lângă actualizarea datelor şi formularea de cereri, un limbaj de reguli de deducţie care să permită construirea predicatelor derivate.

Sistemele distribuite reprezintă calculatoare interconectate printr-o reţea de comunicaţie utilizate pentru un scop global. Gestionarea datelor aflate pe calculatoare diferite, eterogene din punctul de vedere al sistemului de operare folosit se realizează cu ajutorul unei baze de date distribuite. Bazele de date distribuite sunt sisteme de baze de date cooperante care sunt rezidente pe calculatoare diferite şi situate în locuri în locaţii diferite. Sistemul de gestiune al unei baze de date distribuite face posibil accesul programelor de aplicaţie la date rezidente pe mai multe calculatoare fără ca localizarea datelor să fie cunoscută. Bazele de date distribuite folosesc ca instrument principal pentru prelucrarea datelor distribuite modelul relaţional.

Integrarea mai multor baze de date autonome şi eterogene conform unei scheme globale cu scopul de a realiza accesul uniform şi integrat la fiecare din bazele de date componente a condus al conceptul de sistem multibază de date. Avantajul major al acestui model constă în faptul că printr-o singură interogare pot fi accesate date din mai multe baze de date fără a afecta aplicaţiile care manipulează datele din fiecare bază de date componentă a sistemului integrat. Fiecare bază de date din sistemul integrat poate folosi propriile limbaje de interogare.

Bazele de date permit stocarea unei cantităţi foarte mari de informaţie, care poate fi folosită în mod pentru elaborarea deciziilor operative, dar şi a celor strategice. Pentru elaborarea deciziilor operative se folosesc date aferente activităţii curente, date aferente unei perioade scurte de timp. Acestea sunt generate şi preluate în sistem în mod dinamic pentru optimizarea procesului de decizie. Prelucrarea acestor date se realizează în pe baza unor scenarii de tip procesarea de tranzacţii în timp real (OLTP – On Line Transaction Processing). Necesitatea analizării unor cantităţi foarte mari de date a condus la conceptul de magazie de date (Data Warehouse), care utilizează pentru atingerea acestui scop scenarii de tip procesare analitică în timp real (OLAP – On Line Analytical Processing). Baza de date analitică permite realizarea de interogări multidimensionale instantanee, fără a fi necesar ca acestea sa fie definite anterior. Magazia de date este proiectată pentru a facilita analiza multidimensională a datelor şi reprezintă un sistem care include informaţii despre o organizaţie structurate în mai multe baze de date, numite în acest caz rafturi de date (Data Marts). Data Warehouse reprezintă o bază de date proiectată pentru a facilita analiza datelor fiind orientată spre dimensiuni. Structurile de date multidimensionale sunt vizualizate cel mai bine sub forma unor cuburi de date şi a unor cuburi în cadrul cuburilor. Fiecare faţă a unui cub reprezintă o dimensiune. Bazele de date multidimensionale reprezintă o modalitate compactă pentru vizualizarea şi manipularea elementelor de date care pot avea multe inter-relaţii.