Технологии баз данных

Для успешного освоения курса слушатели должны быть знакомы с основами теории множеств, дискретным анализом, алгеброй, математическим анализом, основами теории вероятностей, иметь практические навыки программирования на одном из языков программирования общего назначения, таких, как Паскаль, С, С++, Java.

Теория баз данных

Модели данных и языки запросов

Транзакции и согласованность

Архитектуры СУБД и приложений

Методы реализации ядра СУБД

Распределенные и неоднородные системы

Моделирование и проектирование приложений (обзор)

Разработка баз данных и приложений

Администрирование баз данных

Физическое проектирование и настройка производительности.
Содержание разделов курса
Введение

СУБД в прикладных системах. Основные функции СУБД. Взаимодействие СУБД с другими компонентами программного обеспечения. История развития СУБД.

Неформальное определение модели данных и ранние модели данных. Значение высокоуровневых языков запросов. Реляционная модель данных: определение, основные операции реляционной алгебры, эквивалентность языков запросов. Теория нормализации. Пост-реляционные модели данных: объектные модели данных. Язык запросов SQL в реляционных системах. Объектные и дедуктивные языки запросов (обзор).

Определение транзакций и их роль в поддержке согласованности и защите от отказов. Критерии согласованности. Теория сериализуемости. Модель управления транзакциями: планировщики и протоколы. Двухфазный протокол блокирования и его корректность. Обнаружение тупиков. Многоуровневое блокирование и недвухфазные протоколы блокирования. Неблокирующие протоколы управления транзакциями. Теория ведения журналов и восстановления после отказов. Распределенные системы: двухфазный протокол завершения. Раскопированные данные: протоколы голосования.

Однопользовательские и многопользовательские архитектуры СУБД. Функции СУБД в архитектуре клиент-сервер. Роль и функции СУБД в многоуровневых архитектурах с серверами приложений.

Функции и состав ядра СУБД. Структуры хранения для различных типов и моделей данных. Методы индексирования. Алгоритмы выполнения алгебраических операций в реляционной и пост-реляционных системах. Методы оптимизации запросов. Управление оперативной памятью: буферизация. Методы ведения журналов, алгоритмы откатов транзакций и восстановления после отказов. Параллельные серверы баз данных. Распределенные системы: выполнение запросов, репликация и фрагментация данных, особенности выполнения транзакций.

Роль неоднородных систем. Уровни неоднородности: архитектуры вычислительных систем, моделей данных, семантическая неоднородность. Интеграция неоднородных моделей данных. Устранение семантических неоднородностей. Неоднородные автономные системы. Методы поддержки согласованности в неоднородных системах. СУБД в распределенных объектных системах. Мониторы транзакций. Серверы приложений. Доступ к базам данных из Интернет.

Методологии проектирования прикладных систем, использующих базы данных и жизненный цикл баз данных. Проектирование баз данных с использованием модели “сущность-связь”. Объектные методологии проектирования приложений. Программные средства автоматизации проектирования. Выбор СУБД для реализации прикладной системы.

Техника использования языка запросов SQL. Работа с базами данных в обычных языках программирования. Универсальные интерфейсы доступа к базам данных: ODBC, JDBC и другие. Методы создания высокоэффективных приложений.

Планирование емкости и мощности системы. Управление доступом к СУБД: пользователи и полномочия. Управление отказоустойчивостью (создание резервных копий, процедуры восстановления). Сопровождение баз данных.

Проектирование физической схемы базы данных. Выбор цели оптимизации системы. Анализ производительности и выявление узких мест. Настройка сервера СУБД. Анализ планов выполнения запросов и их настройка. Управление оптимизатором запросов.