Файли і файлові системи.

Важливим кроком у розвитку інформаційних систем (ІС) виявився перехід до використання централізованих систем керування файлами. Файл - це іменована область зовнішньої пам'яті, у яку можна записувати і з якої можна зчитувати дані. Правила іменування файлів, спосіб доступу до даних, що зберігаються у файлі, і структура цих даних залежать від конкретної системи керування файлами і від типу файлу. Система керування файлами бере на себе розподіл зовнішньої пам'яті, відображення імен файлів у відповідні адреси в зовнішній пам'яті і забезпечення доступу до даних. Користувачі представляють файл як лінійну послідовність записів і можуть виконувати над ним операції створення, відкриття, читання, модифікації і т.п.

У різних файлових системах ці операції могли трохи відрізнятися. Головне те, що структура запису файлу була відома тільки програмі, що з ним працювала, система керування файлами не знала її. І тому для витягу інформації з файлу, необхідно було точно знати структуру запису файлу з точністю до біта. Кожна програма, що працює з цим файлом, повинна була мати у себе всередині структуру даних, що відповідала структурі цього файлу. Тому при зміні структури файлу було потрібно змінювати структуру програми і виконати нову компіляцію. Така ситуація характеризувалася як залежність програм від даних.

Для ІС характерна велика кількість різних користувачів (програм) зі своїми специфічними алгоритмами обробки інформації, що зберігаються в одних і тих самих файлах. Зміна структури файлу, яка була необхідна для однієї програми, вимагала виправлення, перекомпіляції і додаткового налагодження всіх інших програм, що працювали з цим же файлом. Це було першим істотним недоліком файлових систем, що стало поштовхом до створення нових систем збереження і керування інформацією.

Оскільки файлові системи є загальним сховищем файлів, що належать різним користувачам, системи керування файлами повинні забезпечувати авторизацію доступу до файлів. Тобто стосовно кожного зареєстрованого користувача для кожного файлу необхідно встановити дії, що дозволені чи заборонені даному користувачу. У більшості систем управління файлами застосовується багаторівневий захист використання файлів. В операційній системі кожному зареєстрованому користувачу відповідає кілька ідентифікаторів: ідентифікатор групи, до якої відноситься цей користувач, і його ідентифікатор у цій групі. При кожному файлі зберігаються ідентифікатори користувачів, і фіксується, які дії з файлом може робити його творець, які дії з файлом доступні для інших користувачів тієї ж групи і що можуть робити з файлом користувачі інших груп. Адміністрування режимом доступу до файлу в основному виконується його творцем - власником. Для безлічі файлів, що відбивають інформаційну модель однієї предметної області, такий децентралізований принцип керування доступом викликав додаткові труднощі. Відсутність централізованих методів керування доступом до інформації послужило ще однією причиною розробки СУБД.

Наступною причиною стала необхідність забезпечення паралельної роботи багатьох користувачів з одними й тими же файлами - режим багатокористувальницького доступу. Якщо операційна система підтримує багатокористувальницький режим, можлива ситуація, коли декілька користувачів одночасно намагаються працювати з одним і тим же файлом. Якщо всі користувачі будуть тільки читати файл, нічого страшного не відбудеться. Але якщо хоча б один з них буде змінювати файл, для коректної роботи всіх інших користувачів потрібна взаємна синхронізація їхніх дій стосовно файлу.

У системах керування файлами звичайно застосовувався наступний підхід. В операції відкриття файлу серед інших параметрів вказується режим роботи (читання чи зміна). Якщо на момент відкриття файлу деяким користувальницьким процесом "П1" файл був уже відкритий іншим процесом "П2" у режимі зміни, то в залежності від особливостей системи процесу "П1" або повідомлялося про неможливість відкриття файлу, або він блокувався доти, поки в процесі "П2" не виконувалася операція закриття файлу.

При такому способі організації одночасна робота декількох користувачів, зв'язана зі зміною даних у файлі або взагалі не реалізовувалася, або була дуже уповільнена.

Ці недоліки стали поштовхом розробки нового підходу до керування інформацією. Цей підхід був реалізований у рамках нових програмних систем, названих згодом Системами управління базами даних (СУБД), а самі сховища інформації, котрі працювали під керуванням цих систем, називалися базами чи банками даних.

Бази даних на великих ЕОМ.

Історія розвитку СУБД нараховує понад 40 років. У 1968 році була введена в експлуатацію перша промислова СУБД - система ІMS фірми ІBM. У 1975 році з'явився перший стандарт асоціації по мовах систем обробки даних - Conference of Data System Languages (CODASYL), який визначив ряд фундаментальних понять у теорії систем БД. Цей стандарт дотепер є основоположним для мережної моделі даних.

У подальший розвиток теорії БД великий внесок зробив американський математик Эдгар Кодд, який створив реляційну модель даних і реляційну алгебру.

Стрімкий розвиток обчислювальної техніки, зміна її принципової ролі в житті суспільства, бум персональних ЕОМ і поява могутніх робочих станцій і мереж ЕОМ істотно вплинуло на розвиток технології БД. Тут можна виділити кілька етапів у розвитку технологій обробки даних.

Перший етап розвитку СУБД зв'язаний з організацією БД на великих машинах типу ІBM 360/370, ЕС-ЭВМ і т.п. Бази даних зберігались у зовнішній пам'яті центральної ЕОМ, користувачами цих БД були задачі, що запускаються в пакетному режимі. Багатокористувальницький режим доступу забезпечувався за допомогою консольних терміналів, що не мали власних обчислювальних ресурсів (процесор, зовнішня пам'ять) і служили тільки пристроями вводу-виводу для центральної ЕОМ. Програми доступу до БД писалися на різних мовах і запускалися як звичайні числові програми. Могутні операційні системи забезпечували можливість умовно паралельного виконання всієї безлічі задач. Ці системи можна було віднести до систем розподіленого доступу, тому що база даних була централізованою, зберігалася на пристроях зовнішньої пам'яті однієї центральної ЕОМ, а доступ до неї підтримувався від багатьох користувачів - задач.

Для цього етапу характерно:

· Усі СУБД базуються на могутніх мультипрограмних операційних системах (MVS, OSRV, UNІX), тому в основному підтримується робота з централізованою БД у режимі розподіленого доступу;

· Функції керування розподілом ресурсів здійснюються ОС;

· Підтримуються мови низького рівня маніпулювання даними, орієнтовані на навігаційні методи доступу до даних;

· Значна роль приділяється адмініструванню даних;

· Проводяться серйозні роботи з обґрунтування і формалізації реляційної моделі даних, і було створено першу реляційну систему (System R);

· Проводяться теоретичні роботи з оптимізації запитів і керуванню розподіленим доступом до централізованої БД, введено поняття транзакції;

· Результати наукових досліджень відкрито обговорюються в пресі, йде великий потік публікацій, що стосуються всіх аспектів теорії і практики БД, і результати теоретичних досліджень активно впроваджуються в комерційні СУБД.

· З'являються перші мови високого рівня для роботи з реляційною моделлю даних. Однак відсутні стандарти для цих перших мов.

Дата добавления: 2015-11-13