Оптимизация баз данных

Курс по выбору

Составитель: Сергеев С.Л., Севрюков С.Ю.

I. Организационно-методический раздел

Дисциплина изучается студентами направления «Информационные технологии» (магистратура) в 12 семестре, итоговой формой контроля является экзамен. Контроль самостоятельной работы студентов осуществляется в виде тестирования, опросов и проверки домашней работы.

Цель и задачи изучения дисциплины

Цель дисциплины «Оптимизация баз данных» - формирование у обучающихся устойчивого понимания основных принципов разработки программного обеспечения связанного с хранением и манипуляциями данными. Задачами курса являются развитие теоретических знаний, навыков и подходов к оптимизации баз данных.

Место дисциплины в профессиональной подготовке выпускника

Является специальной дисциплиной магистра и развивает тематику дисциплин, посвященных технологиям баз данных. Для изучения необходимы знания в области общей теории баз данных.

Требования к уровню освоения материала дисциплины

После изучения курса студенты должны:

усвоить основные принципы организации баз данных,
узнать о способах проведения оптимизации баз данных,
иметь представление о математическом основании различных способов оптимизации,
уметь применять полученные знания в оптимизации баз данных.

Содержание дисциплины

1. Введение.: Роль и место баз данных в современных приложениях, функциональные возможности и использование различных СУБД для решения прикладных задач. Системы реляционных баз данных, системы клиент-сервер, интеграция информации. Краткий обзор структуры СУБД, механизмы транзакций и обработки запросов. Значимость вопросов эффективности и оптимизации баз данных.
2. Планирование и проектирование баз данных: Жизненный цикл баз данных. Определение типа сущностей, формализация связей между сущностями, использование механизмов атрибутов. Модель ER. Представление ключей в ER модели. Структурные ограничения, множества связей. Различные типы дефектов ER модели.
3. Реляционная модель и реляционная алгебра: Структура реляционных данных, математические отношения и их свойства. Реляционная целостность, представления. Операции реляционной алгебры, реляционное исчисление кортежей и доменов. Реляционная алгебра как язык описания ограничений.
4. Нормализация: Цели нормализации. Избыточность данных и аномалии обновления. Функциональные зависимости и правила вывода функциональных зависимостей. Первая, вторая и третья нормальные формы. Нормальная форма Бойса-Кодда. Четвертая и пятая нормальные формы.
5. Управление транзакциями: Значимость вопросов управления транзакциями. Управление параллельным доступом. Методы упорядочивания. Необходимость восстановления и методы восстановления. Обнаружение взаимоблокировок. Резервное копирование и восстановление.
6. Обработка запросов: Общие методы обработки запросов, декомпозиция запросов. Оценка стоимости операций реляционной алгебры. Вопросы использования курсоров. Обработка запросов в распределенных системах. Потоковая обработка запросов. Многозначные зависимости.