Среди современных систем управления базами данных выделяют реляционные СУБД, к которым относятся:

• MS Access,
• Visual FoxPro,
• MySQL,
• PostgreSQL,
• Sybase,
• SQL Server,
• Oracle,
• и др.

Рассмотрим наиболее распространенные из них.

СУБД MS Access

Программа Access функционирует под управлением операционной системы Windows и обладает стандартизованным интерфейсом приложений Windows.

Основным компонентом является база данных , которая может содержать таблицы, отчеты, запросы, формы, модули и макросы.

Обработка информации в процессе работы с БД осуществляется с помощью макросов или VBA программ.

Открытая БД может обмен иваться данными с внешними БД. Внешней базой данных может быть любая БД, которая поддерживает протокол ODBC и расположена на удаленном сервере, или одна из БД СУБД Access, dBASE или Paradox.

Access позволяет создавать и выполнять запросы на выборку, добавление данных, удаление и обновление.

Запрос можно создать с помощью QBE или SQL . Программой Access поддерживается механизм OLE (связывание и встраивание объектов) и механизм DDE (динамический обмен данными).

СУБД Visual FoxPro

СУБД Visual FoxPro содержит развитые средствами создания баз данных, организации запросов к ним, создания приложений с при помощи визуального, объектно-ориентированного программирования. СУБД Visual FoxPro работает под управлением Windows.

База данных в Visual FoxPro является совокупностью связанных таблиц. В базе данных определены условия ее целостности через первичные и внешние ключи таблиц. Все изменения, которые происходят в БД, обнаруживаются и централизованно обрабатываются с помощью триггеров и встроенных процедур программы.

Visual FoxPro характеризует высокая скорость обслуживания БД.

С помощью стандарта ODBC и SQL -запросов для выборки данных Visual FoxPro может работать с базами данных dBase, Paradox, Access и т. д., с серверами баз данных – Oracle MS SQL Server и др.

Возможна одновременная работа приложения Visual FoxPro с собственными и сетевыми таблицами, которые расположены на других компьютерах в локальной сети.

Visual FoxPro поддерживает механизмы OLE и DDE работы с Windows приложениями.

Visual FoxPro позволяет создавать сетевые приложения, которые функционируют в сетях под управлением MS LAN Manager, MS Windows и др.

MS SQL Server

Microsoft SQL Server широко используется в области БД и для анализа данных, позволяет быстро создавать масштабируемые решения электронной коммерции, приложений для бизнеса и хранилищ данных. SQL Server поддерживает язык XML и протокол HTTP , средства повышения доступности и быстродействия, которые позволяют обеспечить бесперебойную работу и распределить нагрузку, функции улучшения настройки и управления.

Платформа анализа данных SQL Server, которая интегрирована с MS Office, позволяет открыть доступ к необходимой бизнес-информации с помощью интерфейса MS Word и MS Excel.

В SQL Server входит развитая, удобная и функциональная среда программирования, которая включает средства для работы с веб-службами, технологии доступа к данным.

Oracle

Oracle включает СУБД и средства разработки и анализа данных.

Oracle включает БД, интеграционную платформу, сервер приложений, инструменты управления неструктурированными данными и аналитики.

СУБД Oracle Database позволяет автоматизировать задачи администрирования, обеспечивает безопасность и соответствие нормативно-правовым актам защиты информации, содержит функции управления и самодиагностики. К характеристикам системы относится управление большими объемами данных с помощью использования компрессии и распределенных таблиц, эффективная защита данных, возможность интеграции геофизических данных и полного восстановления и т.д.

База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Для манипулирования БД разработаны системы управления базами данных (СУБД). Система управления базами данных (СУБД) - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Использование СУБД обеспечивает:

минимизацию избыточности данных – в предельном случае любые данные могут храниться в одном экземпляре;

совместное использование данных многими пользователями;

независимость данных от программ;

эффективность доступа к данным, как удовлетворение требований по своевременности, достоверности и др.;

простоту работы с базой и т.д.

Обычно на СУБД возлагается выполнение следующих функций :

описание данных;

манипулирование данными;

заведение базы данных;

выполнение запросов;

выдача отчетов;

сервис (поддержание целостности, справочные функции, восстановление базы).

По характеру своего размещения БД могут быть централизованными или распределенными.

Централизованная БД – это БД, размещенная на одном единственном сервере.

Обзор субд ведущих производителей

Поскольку СУБД работает не сама по себе, а поверх определенной программно-аппаратной платформы, стоимость этой платформы играет важную роль для заказчика. Поэтому неудивительно, что крупные компании предпочитают СУБД для Unix, а средние и малые - для Windows и Linux. Чтобы удовлетворить все запросы, вендоры предлагают СУБД для всех платформ. На мировом рынке наиболее быстро растет спрос на СУБД для Linux. Однако по объему продаж у Oracle лидируют Unix-системы, на втором месте - СУБД для Windows и на третьем - для Linux, но разрыв между двумя последними платформами с каждым годом уменьшается.

Лидерами рынка субд на данный момент являются компании ibm, Oracle, Microsoft и Sybase.

СУБД

Однако некоторые задачи являются настолько требовательными к вычислительным мощностям, что даже мощнейшие из современных суперкомпьютеров не справляются. Немаловажным фактором является и стоимость оборудования (если требуется создать новую суперсистему) или стоимость машинного времени (в случае использования какого-либо суперкомпьютера). В первом случае стоимость исчисляется сотнями, во втором – десятками... миллионов долларов (евро и.т.п.).

Выходом из данной ситуации является использование распределенных баз данных.

Распределённые базы данных (РБД) - совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределённых в компьютерной сети.

Система управления распределенной базой данных - это программная система, которая обеспечивает управление распределенной базой данных и прозрачность ее распределения для пользователей.

РБД состоит из набора узлов, связанных коммуникационной сетью, в которой: а) каждый узел - это полноценная СУБД сама по себе;

б) узлы взаимодействуют между собой таким образом, что пользователь любого из них может получить доступ к любым данным в сети так, как будто они находятся на его собственном узле.

Фундаментальный принцип создания распределённых баз данных («правило 0»): для пользователя распределённая система должна выглядеть так же, как нераспределённая система.

Фундаментальный принцип имеет следствием определённые дополнительные цели. Таких целей всего двенадцать:

1. Локальная автономность. Локальные данные должны находиться под локальным владением и управлением, включая функции безопасности, целостности, представления данных в памяти.

2. Никакой конкретный сервис не должен возлагаться на какой-либо специально выделенный центральный узел. Соблюдение этого правила, т.е. принципа децентрализации функций РаСУБД, позволяет избежать узких мест.

3. Непрерывность функционирования. Система не должна останавливаться в случае необходимости добавления нового узла или удаления в распределенной среде некоторых данных, изменения определения метаданных и даже (что довольно сложно) осуществления перехода к новой версии СУБД на отдельном узле.

4. Независимость от местоположения. Пользователи и приложения не обязаны знать о том, где физически располагаются данные.

5. Независимость от фрагментации. Фрагменты (называемые также разделами) данных должны поддерживаться и обрабатываться средствами РаСУБД таким образом, чтобы пользователи или приложения могли бы вообще ничего не знать об этом. Более того, РаСУБД должна уметь обходить при обработке запросов фрагменты, не имеющие к ним отношения (например, РаСУБД должна быть достаточно интеллектуальной, для того чтобы определять, можно ли исключить при обработке запроса тот или иной фрагмент в силу того, что запрос не содержит ссылок на хранящиеся в этом фрагменте столбцы).

6. Независимость от тиражирования. Те же принципы независимости и прозрачности относятся и к механизму тиражирования, который обсуждается ниже.

7. Распределенная обработка запросов. Обработка запросов должна производиться распределенным образом. В следующем разделе мы рассмотрим некоторые архитектурные принципы реализации РаСУБД и различные модели, в рамках которых возможна распределенная обработка запросов.

8. Управление распределенными транзакциями. На распределенные базы данных необходимо распространить механизмы управления транзакциями и управления одновременным доступом. Эта проблема включает выявление и разрешение тупиковых ситуаций, прерывания по истечении временных интервалов, фиксацию и откат распределенных транзакций, а также ряд других вопросов.

9. Независимость от оборудования. Одно и то же программное обеспечение РаСУБД должно выполняться на различных аппаратных платформах и функционировать в системе в качестве равноправного партнера. Как уже обсуждалось выше, на практике достичь этого исключительно сложно, поскольку многие поставщики поддерживают множество платформ. Это ограничение преодолевается с помощью модели многопродуктовых сред.

10. Независимость от операционных систем. Эта проблема тесно связана с предыдущей, и она также решается аналогичным образом.

11. Независимость от сети. Узлы могут быть связаны между собой с помощью множества разнообразных сетевых и коммуникационных средств. Многоуровневая модель, присущая многим современным информационным системам (например, семиуровневая модель OSI, модель TCP/IP, уровни SNA и DECnet), обеспечивает решение этой проблемы не только в среде РаБД, но и для информационных систем вообще.

12. Независимость от СУБД. Локальные СУБД должны иметь возможность участвовать в функционировании РаСУБД.

Очевидно, что, хотя крайне желательно было бы иметь системы, удовлетворяющие всем 12 правилам, нереально ожидать реализации этих требований в рамках хотя бы одного продукта даже в ближайшие годы.

Ниже определены четыре шага, необходимых для перехода к управлению распределенными базами данных и призванных обеспечить следующие возможности:

1. Удаленный запрос. Выполняется подключение к удаленному узлу и производится чтение или изменение данных на этом узле. Результат поступает на исходный узел, после чего транзакция завершается. Практически любая коммерческая СУБД в настоящее время поддерживает удаленные запросы, и такая возможность предоставляется уже в течение некоторого времени.

2. Удаленная единица работы. Это означает, что на удаленном узле можно выполнить группу запросов как атомарную единицу (транзакцию). Приложение, вообще говоря, может получать и модифицировать данные многих узлов, но каждая транзакция затрагивает данные только одного узла.

3. Распределённая единица работы при этом каждый запрос относится только к одному узлу, но запросы, составляющие распределенную единицу работы (транзакцию), могут выполняться совместно на нескольких узлах. Вся группа запросов при этом фиксируется или откатывается как одно целое.

4. Распределенный запрос. Этот шаг предусматривает возможность выполнения запросов, охватывающих множество баз данных на разных узлах. Несколько таких распределенных запросов может быть далее сгруппировано в качестве транзакции.

Базы данных - это логически смоделированные хранилища любых типов данных. Каждая база данных, не являющаяся бессхемной, следует модели, которая задаёт определённую структуру обработки данных. СУБД - это приложения (или библиотеки), управляющие базами данных различных форм, размеров и типов.

Чтобы лучше разобраться в СУБД, ознакомьтесь с .

Реляционные системы управления базами данных

Реляционные системы реализуют реляционную модель работы с данными, которая определяет всю хранимую информацию как набор связанных записей и атрибутов в таблице.

СУБД такого типа используют структуры (таблицы) для хранения и работы с данными. Каждый столбец (атрибут) содержит свой тип информации. Каждая запись в базе данных, обладающая уникальным ключом, передаётся в строку таблицы, и её атрибуты отображаются в столбцах таблицы.

Отношения и типы данных

Отношения можно определить как математические множества, содержащие наборы атрибутов, отображающие хранящуюся информацию.

Каждый элемент, формирующий запись, должен удовлетворять определённому типу данных (целое число, дата и т.д.). Различные РСУБД используют разные типы данные, которые не всегда взаимозаменяемы.

Такого рода ограничения обычны для реляционных баз данных. Фактически, они и формируют суть отношений.

Популярные РСУБД

В этой статье мы расскажем о 3 наиболее популярных РСУБД:

• SQLite: очень мощная встраиваемая РСУБД.
• MySQL: самая популярная и часто используемая РСУБД.
• PostgreSQL: самая продвинутая и гибкая РСУБД.

SQLite

SQLite - это изумительная библиотека, встраиваемая в приложение, которое её использует. Будучи файловой БД, она предоставляет отличный набор инструментов для более простой (в сравнении с серверными БД) обработки любых видов данных.

Когда приложение использует SQLite, их связь производится с помощью функциональных и прямых вызовов файлов, содержащих данные (например, баз данных SQLite), а не какого-то интерфейса, что повышает скорость и производительность операций.

Поддерживаемые типы данных

• NULL: NULL-значение.

• INTEGER: целое со знаком, хранящееся в 1, 2, 3, 4, 6, или 8 байтах.

• REAL: число с плавающей запятой, хранящееся в 8-байтовом формате IEEE.

• TEXT: текстовая строка с кодировкойUTF-8, UTF-16BE или UTF-16LE.

• BLOB: тип данных, хранящийся точно в таком же виде, в каком и был получен.

Note: для получения более подробной информации ознакомьтесь с документацией .

Преимущества

• Файловая: вся база данных хранится в одном файле, что облегчает перемещение.

• Стандартизированная: SQLite использует SQL; некоторые функции опущены (RIGHT OUTER JOIN или FOR EACH STATEMENT), однако, есть и некоторые новые.

• Отлично подходит для разработки и даже тестирования: во время этапа разработки большинству требуется масштабируемое решение. SQLite, со своим богатым набором функций, может предоставить более чем достаточный функционал, при этом будучи достаточно простой для работы с одним файлом и связанной сишной библиотекой.

Недостатки

• Отсутствие пользовательского управления: продвинутые БД предоставляют пользователям возможность управлять связями в таблицах в соответствии с привилегиями, но у SQLite такой функции нет.

• Невозможность дополнительной настройки: опять-таки, SQLite нельзя сделать более производительной, поковырявшись в настройках - так уж она устроена.

Когда стоит использовать SQLite

• Встроенные приложения: все портируемые не предназначенные для масштабирования приложения - например, локальные однопользовательские приложения, мобильные приложения или игры.

• Система доступа к дисковой памяти: в большинстве случаев приложения, часто производящие прямые операции чтения/записи на диск, можно перевести на SQLite для повышения производительности.

• Тестирование: отлично подойдёт для большинства приложений, частью функционала которых является тестирование бизнес-логики.

Когда не стоит использовать SQLite

• Многопользовательские приложения: если вы работаете над приложением, доступом к БД в котором будут одновременно пользоваться несколько человек, лучше выбрать полнофункциональную РСУБД - например, MySQL.

• Приложения, записывающие большие объёмы данных: одним из ограничений SQLite являются операции записи. Эта РСУБД допускает единовременное исполнение лишь одной операции записи.

MySQL

MySQL - это самая популярная из всех крупных серверных БД. Разобраться в ней очень просто, да и в сети о ней можно найти большое количество информации. Хотя MySQL и не пытается полностью реализовать SQL-стандарты, она предлагает широкий функционал. Приложения общаются с базой данных через процесс-демон.

Поддерживаемые типы данных

• TINYINT: очень маленькое целое.

• SMALLINT: маленькое целое.

• MEDIUMINT: целое среднего размера.

• INT или INTEGER: целое нормального размера.

• BIGINT: большое целое.

• FLOAT: знаковое число с плавающей запятой одинарной точности.

• DOUBLE, DOUBLE PRECISION, REAL: знаковое число с плавающей запятой двойной точности.

• DECIMAL, NUMERIC: знаковое число с плавающей запятой.

• DATE: дата.

• DATETIME: комбинация даты и времени.

• TIMESTAMP: отметка времени.

• TIME: время.

• YEAR: год в формате YY или YYYY.

• CHAR: строка фиксированного размера, дополняемая справа пробелами до максимальной длины.

• VARCHAR: строка переменной длины.

• TINYBLOB, TINYTEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 255 (2^8 — 1) символов.

• BLOB, TEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 65535 (2^16 — 1) символов.

• MEDIUMBLOB, MEDIUMTEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 16777215 (2^24 — 1) символов.

• LONGBLOB, LONGTEXT: BLOB- или TEXT-столбец длиной максимум 4294967295 (2^32 — 1) символов.

• ENUM: перечисление.

• SET: множества.

Преимущества

• Простота: MySQL легко устанавливается. Существует много сторонних инструментов, включая визуальные, облегчающих начало работы с БД.

• Много функций: MySQL поддерживает большую часть функционала SQL.

• Безопасность: в MySQL встроено много функций безопасности.

• Мощность и масштабируемость: MySQL может работать с действительно большими объёмами данных, и неплохо походит для масштабируемых приложений.

• Скорость: пренебрежение некоторыми стандартами позволяет MySQL работать производительнее, местами срезая на поворотах.

Недостатки

• Известные ограничения: по определению, MySQL не может сделать всё, что угодно, и в ней присутствуют определённые ограничения функциональности.

• Вопросы надёжности: некоторые операции реализованы менее надёжно, чем в других РСУБД.

• Застой в разработке: хотя MySQL и является open-source продуктом, работа над ней сильно заторможена. Тем не менее, существует несколько БД, полностью основанных на MySQL (например, MariaDB). Кстати, подробнее о родстве MariaDB и MySQL можно из нашего с создателем обеих РСУБД - Джеймсом Боттомли.

Когда стоит использовать MySQL

• Распределённые операции: когда вам нужен функционал бо́льший, чем может предоставить SQLite, стоит использовать MySQL.

• Высокая безопасность: функции безопасности MySQL предоставляют надёжную защиту доступа и использования данных.

• Веб-сайты и приложения: большая часть веб-ресурсов вполне может работать с MySQL, несмотря на ограничения. Этот инструмент весьма гибок и прост в обращении, что только на руку в длительной перспективе.

• Кастомные решения: если вы работаете над очень специфичным продуктом, MySQL подстроится под ваши потребности благодаря широкому спектру настроек и режимов работы.

Когда не стоит использовать MySQL

• SQL-совместимость: поскольку MySQL не пытается полностью реализовать стандарты SQL, она не является полностью совместимой с SQL. Из-за этого могут возникнуть проблемы при интеграции с другими РСУБД.

• Конкурентность: хотя MySQL неплохо справляется с операциями чтения, одновременные операции чтения-записи могут вызвать проблемы.

• Недостаток функций: в зависимости от выбора движка MySQL может недоставать некоторых функций.

PostgreSQL

PostgreSQL - это самая продвинутая РСУБД, ориентирующаяся в первую очередь на полное соответствие стандартам и расширяемость. PostgreSQL, или Postgres, пытается полностью соответствовать SQL-стандартам ANSI/ISO.

PostgreSQL отличается от других РСУБД тем, что обладает объектно-ориентированным функционалом, в том числе полной поддержкой концепта ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability).

Будучи основанным на мощной технологии Postgres отлично справляется с одновременной обработкой нескольких заданий. Поддержка конкурентности реализована с использованием MVCC (Multiversion Concurrency Control), что также обеспечивает совместимость с ACID.

Хотя эта РСУБД не так популярна, как MySQL, существует много сторонних инструментов и библиотек для облегчения работы с PostgreSQL.

Поддерживаемые типы данных

• bigint: знаковое 8-байтное целое.

• bigserial: автоматически инкрементируемое 8-битное целое.

• bit [(n)]: битовая строка фиксированной длины.

• bit varying [(n)]: битовая строка переменной длины.

• boolean: булевская величина.

• box: прямоугольник на плоскости.

• bytea: бинарные данные.

• character varying [(n)]: строка символов фиксированной длины.

• character [(n)]:

• cidr: сетевой адрес IPv4 или IPv6.

• circle: круг на плоскости.

• date: календарная дата.

• double precision: число с плавающей запятой двойной точности.

• inet: адрес хоста IPv4 или IPv6.

• integer: знаковое 4-байтное целое.

• interval [(p)]: временной промежуток.

• line: бесконечная прямая на плоскости.

• lseg: отрезок на плоскости.

• macaddr: MAC-адрес.

• money: денежная величина.

• path: геометрический путь на плоскости.

• point: геометрическая точка на плоскости.

• polygon: многоугольник на плоскости.

• real: число с плавающей запятой одинарной точности.

• smallint: знаковое 2-байтное целое.

• serial: автоматически инкрементируемое 4-битное целое.

• text: строка символов переменной длины.

• time [(p)] : время суток (без часового пояса).

• time [(p)] with time zone: время суток (с часовым поясом).

• timestamp [(p)] : дата ивремя (без часового пояса).

• timestamp [(p)] with time zone: дата и время (с часовым поясом).

• tsquery: запрос текстового поиска.

• tsvector: документ текстового поиска.

• txid_snapshot: снэпшот ID пользовательской транзакции.

• uuid: уникальный идентификатор.

• xml: XML-данные.

Преимущества

• Полная SQL-совместимость .

• Сообщество: PostgreSQL поддерживается опытным сообществом 24/7.

• Поддержка сторонними организациями: несмотря на очень продвинутые функции, PostgreSQL используется в многих инструментах, связанных с РСУБД.

• Расширяемость: PostgreSQL можно программно расширить за счёт хранимых процедур.

• Объектно-ориентированность: PostgreSQL - не только реляционная, но и объектно-ориентированная СУБД.

Недостатки

• Производительность: В простых операциях чтения PostgreSQL может уступать своим соперникам.

• Популярность: из-за своей сложности инструмент не очень популярен.

• Хостинг: из-за вышеперечисленных факторов проблематично найти подходящего провайдера.

Когда стоит использовать PostgreSQL

• Целостность данных: если приоритет стоит на надёжность и целостность данных, PostgreSQL - лучший выбор.

• Сложные процедуры: если ваша БД должна выполнять сложные процедуры, стоит выбрать PostgreSQL в силу её расширяемости.

• Интеграция: если в будущем вам предстоит перемещать всю базу на другое решение, меньше всего проблем возникнет с PostgreSQL.

Когда не стоит использовать PostgreSQL

• Скорость: если всё, что нужно - это быстрые операции чтения, не стоит использовать PostgreSQL.

• Простые ситуации: если вам не требуется повышенная надёжность, поддержка ACID и всё такое, использование PostgreSQL - это стрельба из пушки по мухам.

Сегодня довольно сложно представить себе какое-либо приложение, которое не использовало бы базы данных, будь то сервера, персональные компьютеры или мобильные устройства. От простых игр до серьезных бизнес приложений. Все они обрабатывают, читают и записывают определенный набор данных.

Система управления базами данных (DBMS/СУБД) - программное обеспечение, предназначенное для хранения и управления данными. Для решения различных задач разрабатывалось всё больше и больше различных СУБД (Реляционные и NoSQL) и программ для работы с ними (MySQL, PostgreSQL, MongoDB, Redis и т.д.)

1. Модели БД
   1. Реляционная модель
   2. Безсхемный подход (NoSQL)
2. Популярные СУБД
   1. Реляционные СУБД
   2. NoSQL (NewSQL) СУБД
3. Сравнение SQL и NoSQL БД

Системы управления базами данных

Термин СУБД включает в себя довольно большое количество сильно отличающихся друг от друга инструментов для работы с базами данных (отдельные программы и подключаемые библиотеки). Так как данные бывают различных видов и типов, начиная со второй половины 20 века было разработано огромное количество разных СУБД и других приложений для работы с БД.

Сравнение SQL и NoSQL систем управления базами данных

Для представления общей картины давайте сравним эти два типа СУБД:

• Стуруктуры данных и их типы - реляционные БД используют строгие схемы данных, NoSQL БД допускают любой тип данных
• Запросы - вне зависимости от типа лицензии, реляционные базы данных в той или иной мере соответствуют стандартам SQL, поэтому данные из них можно получать при помощи языка SQL. NoSQL БД используют специфические способы запросов к данным.
• Масштабируемость - оба эти типа СУБД довольно легко поддаются вертикальному масштабированию (т.е. увеличение системных ресурсов). Тем не менее, так как NoSQL это более современный продукт, именно такие СУБД предлагают более простые способы горизонтального масштабирования (т.е. создание кластера из нескольких машин).
• Надежность - когда дело доходит до сохранности данных и гарантии выполнения транзакций SQL БД по прежнему занимают лидирующие позиции.
• Поддержка - Реляционные СУБД имеют не малую историю за плечами. Они очень популярны и предлагают как платные, так и бесплатные решения. При возникновении проблем, все же гораздо проще найти ответ, если дело касается реляционных систем, чем NoSQL, особенно если решение довольно сложное по своей природе (например MongoDB).
• Хранение и доступ к сложным структурам данных - изначально реляционные системы предполагали работу со сложными структурами, именно поэтому они превосходят остальные решения по производительности.

18.03.2014

Источник: Журнал "Технологии Защиты" № 1, 2014

В данной статье мы коснёмся достаточно скрытой, но при этом, такой важной части любой современной сетевой СКУД, как система управления базами данных (СУБД). Любая современная сетевая СКУД нуждается в базе данных, так как является по своей сути информационной системой, предназначенной для хранения, обработки и анализа информации о происходящих на защищаемом объекте событиях. Также в СКУД должны храниться настройки оборудования, коды карт и личные данные пользователей, уровни доступа и другая нужная информация.

Терминология

Частая ошибка многих специалистов по безопасности - некорректное использование термина «база данных» (БД) вместо термина «система управления базами данных» (СУБД). Давайте разберёмся, что к чему.

База данных - представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов, систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины.

Система управления базами данных (СУБД) - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

То есть, упрощённо, «база данных» – это сами данные, представленные в виде совокупности файлов на дисках, с которыми как раз работает «система управления базами данных» (СУБД) – программный продукт, имеющий средства для создания, наполнения, модификации и поиска по базам данных.

Разработчики различных приложений, в том числе и разработчики СКУД, работают именно с СУБД и выбирают СУБД под свои нужды.

Требования к СУБД, применяемым в СКУД

Какие же особенные требования следует предъявить к СУБД, используемой в СКУД с точки зрения пользователя?

• Во-первых - надёжность: никакие данные не должны пропасть! Сбои должны быть минимизированы и не должны приводить к потерям данных, базы должны быть надёжно защищены от несанкционированного доступа, на режимных объектах могут потребоваться функции шифрования данных, необходимо также обеспечивать регулярное резервное копирование баз данных и возможность восстановления из архива при необходимости.
• Во-вторых - производительность: СУБД должна обеспечивать приемлемый уровень производительности для решения возложенных на неё задач.
• В-третьих, на мой взгляд, это уверенность в том, что СУБД будет поддерживаться производителем, и вы не останетесь один на один с проблемой в случае какого-то серьёзного сбоя или сложной ситуации.

Виды СУБД

СУБД на данный момент существует великое множество и классифицируются они по разным признакам. Но мы не будем останавливаться в данной статье на всём многообразии этих типов, опустим перспективные и экзотические технологии типа объектно-ориентированных и иерархических СУБД. Стандартом де-факто в современных информационных системах являются реляционные СУБД, в которых данные хранятся в табличном виде, о них мы и будем говорить. Так чем же различаются все эти системы? Перечислю ключевые параметры важные как для разработчиков, так и для пользователей системы.

Способ доступа к БД:

1. Клиент-серверные СУБД
2. Файл-серверные СУБД
3. Встраиваемые СУБД

В клиент-серверных СУБД (Microsoft SQL Server, Oracle, Firebird, PostgreSQL, InterBase, MySQL и др.) вся обработка данных ведётся в одном месте, на сервере, в том же месте, где хранятся (обычно) данные, при этом к файлам данных имеет доступ только один сервер, одна система - это сама СУБД. Приложения-клиенты при этом посылают запросы на обработку и получение данных из СУБД и получают ответы; приложения-клиенты не имеют непосредственного доступа к файлам данных. Все промышленные СУБД на данный момент являются именно клиент-серверными.

В файл-серверных СУБД (Paradox, Microsoft Access, FoxPro, dBase и др.), наоборот, приложения имеют общий доступ ко всем файлам базы данных (хранящимся обычно в каком-то разделяемом файловом хранилище) и совместно обрабатывают эти данные. Каждое приложение самостоятельно обрабатывает данные. На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах - недостатком. Проблема в том, что файл-серверные СУБД не имеют многих преимуществ клиент-серверных, таких как: кэширование данных, параллелизм запросов, высокая производительность и обладают рядом недостатков (сложности с поддержанием целостности базы, восстановлением, блокировками и т.д.), что приводит в свою очередь к пониженной надёжности и производительности. Состояние базы в файловых СУБД необходимо постоянно отслеживать и проводить операции по её «лечению» с помощью встроенных или сторонних утилит.

Встраиваемые СУБД (SQLite, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact и др.) поставляются в составе готового программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемые СУБД предназначены для локального хранения данных приложения и не рассчитаны на коллективное использование в сети. К примеру, встраиваемая бесплатная СУБД SQLite широко используется в известной мобильной ОС Android, разработанной в компании Google, и во многих мобильных приложениях.

Схема лицензирования:

1. Бесплатные СУБД
2. Коммерческие промышленные СУБД (большинство производителей предлагают также бесплатную ограниченную версию)

Файл-серверные и встраиваемые СУБД практически все являются бесплатными, из бесплатных клиент-серверных СУБД наиболее известные: Firebird, PostgreSQL и MySQL.

Чисто коммерческий продукт, разработанный компанией Borland: СУБД InterBase. Ранее у этой СУБД была бесплатная версия с открытым исходным кодом: InterBase 6.0, но проект InterBase 6.0 Open Source Edition перестал поддерживаться компанией Borland. В 2001 году группа энтузиастов создала отдельный Open source проект СУБД Firebird, упомянутой выше, который получил широкую известность и множество поклонников среди разработчиков.

Большинство производителей промышленных СУБД дают возможность пользоваться бесплатными редакциями своих продуктов, которые являются урезанными по функционалу и по производительности вариантами полнофункциональной версии СУБД.

Плюсы свободных СУБД: это бесплатно, они менее требовательны к ресурсам ПК, обладают богатым функционалом и хорошей производительностью при грамотной настройке, достаточно надёжны.

Минусы: никто не даст гарантии, что через определенное время проект не перестанет существовать, т.к. его поддерживает сообщество энтузиастов, также сложнее найти грамотного специалиста для обслуживания СУБД типа Firebird или PostgreSQL.

Плюсы коммерческих СУБД: хорошая задокументированность, высокая производительность, масштабируемость, надёжность, поддерживаемость, наличие встроенных инструментов для разработки и администрирования. Вероятность того, что компания Oracle, Microsoft или IBM перестанут поддерживать свои системы, стремится к нулю.

Минусы : они более требовательны к ресурсам, чем бесплатные аналоги, стоят денег и немалых.

В приведённой ниже таблице приведены ограничения наиболее часто используемых бесплатных редакций промышленных СУБД.

При превышении максимального размера базы запись в БД прекратится, но эту проблему легко предотвратить. В основном, объём требуется для хранения постоянно накапливающихся в системе событий, остальные данные (настройки контроллеров, данные субъектов доступа, уровни доступа и т.п.) относительно статичны и только на сверхкрупных системах могут превысить ограничения бесплатных Express-версий. Необходимо настроить средствами вашей СУБД процедуру периодического удаления старых событий из БД. Во многих СКУД эти процедуры предусмотрены разработчиками и их надо просто настроить.

Что касается ограничений по производительности: если система небольшая, не подразумевает больших нагрузок на СУБД, спокойно можно ограничиться бесплатной редакцией, её будет более чем достаточно. Если же задача накладывает повышенные требования на подсистему СУБД: большое количество пользователей в системе, большой трафик событий и поток обновлений данных в системе (объекты с большим количеством временных посетителей) и высокие требования к глубине архива событий, то всегда можно перейти с бесплатной редакции на коммерческий вариант, оплатив необходимую лицензию.

СУБД в СКУД

В таблице ниже приведены данные из открытых источников относительно типа применяемой СУБД в популярных в России системах контроля и управления доступом.

Как видно, большинство производителей СКУД поставляют бесплатную версию промышленной клиент-серверной СУБД Microsoft SQL Server Express Edition и свободную (бесплатную) кроссплатформенную СУБД Firefird (примерно 50 на 50).

Конкретный выбор той или иной СУБД – дело вкуса и предпочтений каждого производителя, благо – выбор есть. При выборе разработчики учитывают также вопросы удобства и простоты администрирования, наличие встроенных бесплатных инструментов для администрирования и разработки.

СУБД для СКУД помимо высокой надёжности и производительности должна быть удобной и недорогой в поддержке. Разработчики СКУД прекрасно понимают, что даже на крупных объектах зачастую нет выделенных специалистов для обслуживания СКУД, обладающих навыками администрирования СУБД, поэтому стараются включать в свои продукты функции, облегчающие и автоматизирующие процессы обслуживания базы данных.

Прежде всего – резервное копирование БД, основа основ, которая позволяет администратору системы спокойно спать. Все СУБД имеют собственные средства для создания резервных копий, но хорошим тоном считается, когда функция резервного копирования интегрирована в продукт и администратору необходимо лишь включить/настроить её и периодически проверять функционирование.

Вторая частая проблема – восстановление данных после сбоя. Здесь опять же на выручку приходит свежая резервная копия, но если её нет, или критично восстановление всех возможных данных, то потребуются дополнительные усилия. К счастью, в промышленных СУБД (чего не скажешь о старых файловых СУБД типа Paradox) такие явления происходят нечасто, их может вызвать разве что «умирающий» жёсткий диск или сбой электропитания. В этом случае потребуются услуги специалиста-администратора СУБД, который сможет с помощью встроенных в любую серьёзную СУБД инструментов восстановить максимум из возможного. Также следует учесть, что некоторые производители СКУД в рамках технической поддержки оказывают услуги по восстановлению баз.

• При выборе СКУД обратите внимание на то, какая СУБД поставляется совместно с системой.
• Если вы эксплуатируете СКУД, то выясните, какая СУБД в ней используется.
• Оцените трафик данных и нагрузку в вашей системе, чтобы определиться с требуемыми аппаратными ресурсами сервера СУБД и нужной редакцией СУБД (проконсультируйтесь у производителя вашей СКУД при необходимости).
• Если в вашей СКУД используется Express-версия Microsoft SQL Server или Oracle, то необходимо задаться вопросом: «Насколько нам хватит бесплатного объёма базы?». Настройте периодическое удаление из базы старых событий средствами СКУД (если таковые имеются) либо же рассмотрите вопрос о миграции на платную неограниченную версию СУБД.
• Настройте резервное копирование баз данных средствами СКУД или же средствами СУБД и регулярно проверяйте его выполнение.
• Найдите специалиста по СУБД (администратора), к которому можно будет обратиться в случае повреждения базы данных, узнайте в технической поддержке производителя СКУД возможность предоставления такого рода услуг.