Hlavné funkcie DBMS

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Na mnohých miestach sa používajú moderné systémy správy databáz, no nie každý vie, čo to je a ako môžete využívať funkcie DBMS. Takéto nástroje majú obrovské množstvo možností, takže na ich plné využitie by ste mali pochopiť, čo dokážu a nakoľko sú pre používateľa užitočné.

Správa údajov

Funkcie DBMS v prvom rade zahŕňajú spracovanie informácií v externej pamäti a táto funkcia má poskytnúť základné štruktúry VI, ktoré sú potrebné nielen na ukladanie informácií priamo zahrnutých v databáze, ale aj na vykonávanie rôznych servisných úloh, ako je napríklad získanie zrýchleného prístupu k akýmkoľvek súborom v rôznych prípadoch. V určitých modifikáciách sa aktívne využívajú možnosti rôznych súborových systémov, zatiaľ čo iné zabezpečujú prácu aj na úrovni externých pamäťových zariadení. V tomto prípade však stojí za zmienku, že vo funkcii vysoko rozvinutého DBMS používateľ v žiadnom prípade nie je informovaný o tom, či sa používa nejaký systém, a ak áno, ako sú súbory usporiadané. Systém predovšetkým udržiava svoje vlastné poradie pomenovania objektov zahrnutých v databáze.

Správa vyrovnávacej pamäte RAM

V drvivej väčšine prípadov je zvykom používať funkcie DBMS v pomerne veľkých databázach a táto veľkosť je prinajmenšom často oveľa väčšia ako dostupná RAM. Samozrejme, ak v prípade prístupu ku každému dátovému prvku dôjde k výmene s externou pamäťou, rýchlosť externej pamäte bude zodpovedať rýchlosti samotného systému, takže prakticky jedinou možnosťou, ako ju skutočne zvýšiť, je uložiť do vyrovnávacej pamäte informácie v pamäti RAM. Navyše, aj keď operačný systém vykonáva ukladanie do vyrovnávacej pamäte v celom systéme, napríklad v systéme UNIX, nebude to stačiť na to, aby DBMS poskytol účel a základné funkcie, pretože má oveľa väčšie množstvo údajov o výhodných vlastnostiach vyrovnávacej pamäte pre každý konkrétnu časť použitej databázy. Vďaka tomu si pokročilé systémy udržiavajú svoju vlastnú sadu vyrovnávacích pamätí, ako aj jedinečnú disciplínu na ich výmenu.

Za zmienku stojí fakt, že existuje samostatný smer riadiacich systémov, zameraný na nepretržitú prítomnosť celej databázy v RAM. Toto smerovanie vychádza z predpokladu, že v blízkej budúcnosti sa množstvo RAM v počítačoch dokáže natoľko rozšíriť, že sa už nebudú starať o žiadne bufferovanie a tu prídu vhod základné funkcie tohto typu DBMS. Momentálne zostávajú všetky tieto práce v štádiu testovania.

Správa transakcií

Transakcia je postupnosť operácií s použitou databázou, za ktorú systém riadenia považujejediný celok. Ak je transakcia úplne úspešne vykonaná, systém opraví zmeny, ktoré vykonal v externej pamäti, alebo žiadna z týchto zmien neovplyvní stav databázy. Táto operácia je potrebná na zachovanie logickej integrity použitej databázy. Stojí za zmienku, že udržanie správneho priebehu transakčného mechanizmu je predpokladom aj pri použití jednoužívateľskej DBMS, ktorej účel a funkcie sa výrazne líšia od iných typov systémov.

Vlastnosť, že každá transakcia sa spustí iba vtedy, keď je databáza v konzistentnom stave a ponechá ju v rovnakom stave po ukončení procedúry, umožňuje jej mimoriadne pohodlné použitie ako jednotky aktivity týkajúcej sa databázy. Pri správnom riadení súbežne vykonávaných transakcií riadiacim systémom sa v zásade každý jednotlivý používateľ môže cítiť ako súčasť celku. Je to však do istej miery idealizované zobrazenie, pretože v mnohých situáciách, keď pracujúci ľudia budú stále cítiť prítomnosť svojich kolegov, ak použijú viacužívateľský systém, ale v skutočnosti to umožňuje aj samotný koncept DBMS.. Funkcie DBMS typu pre viacerých používateľov tiež súvisia s konceptmi, ako je plán sériového vykonávania a serializácia, so správou transakcií.

Čo znamenajú?

Serializácia súbežne vykonávaných transakcií umožňuje zostavenie špeciálneho plánu pre ich prácu, v ktoromcelkový účinok dosiahnutej zmesi je ekvivalentný výsledku získanému vďaka ich postupnému vykonávaniu.

Sériový plán vykonávania je špecifická štruktúra akcií, ktoré vedú k serializácii. Samozrejme, ak systém dokáže poskytnúť skutočne sériové vykonávanie zmesi transakcií, potom pre každého používateľa, ktorý iniciuje transakciu, bude prítomnosť ostatných úplne nepostrehnuteľná, okrem toho, že bude fungovať o niečo pomalšie v porovnaní s jedným používateľom. režim.

Existuje niekoľko základných serializačných algoritmov. V centralizovaných systémoch sú dnes najpopulárnejšie algoritmy založené na synchronizácii rôznych databázových objektov. V prípade použitia akýchkoľvek serializačných algoritmov je zabezpečená možnosť konfliktov medzi dvoma alebo viacerými transakciami pri prístupe k určitým databázovým objektom. V takejto situácii je na podporu tohto postupu potrebné vykonať rollback, to znamená eliminovať akékoľvek zmeny vykonané v databáze prostredníctvom jedného alebo viacerých procesov. Toto je len jedna zo situácií, keď človek cíti prítomnosť iných v systéme s viacerými používateľmi.

Journaling

Jednou z hlavných požiadaviek na moderné systémy je zabezpečenie spoľahlivosti ukladania informácií do externej pamäte. To najmä stanovuje, že medzi hlavné funkcie DBMS patrí schopnosť obnoviť posledné dohodnutéstav databázy po výskyte akéhokoľvek zlyhania softvéru alebo hardvéru. Vo veľkej väčšine prípadov je zvykom zvažovať dve možnosti zlyhania hardvéru:

• soft, čo možno interpretovať ako neočakávané vypnutie počítača (najčastejším prípadom je núdzový výpadok napájania);
• hard, ktoré sa vyznačujú čiastočnou alebo úplnou stratou údajov uložených na externých médiách.

Príklady zlyhaní softvéru zahŕňajú zlyhanie systému pri pokuse o použitie niektorej funkcie, ktorá nie je súčasťou hlavných funkcií DBMS, alebo zlyhanie niektorej používateľskej pomôcky, v dôsledku čoho nebola dokončená určitá transakcia. Prvú situáciu možno považovať za špeciálny druh mäkkého zlyhania, zatiaľ čo druhá si vyžaduje obnovenie jedinej transakcie.

Samozrejme, v každom prípade na normálne obnovenie databázy potrebujete určité množstvo dodatočných informácií. Inými slovami, pre bežné udržanie spoľahlivosti uloženia dát v databáze je potrebné zabezpečiť redundanciu ukladania informácií a obzvlášť pozorne si strážiť časť dát využívanú pri obnove. Najbežnejšou metódou udržiavania týchto nadbytočných údajov je protokolovanie zmien.

Čo to je a ako sa používa?

Záznam je špeciálna časť databázy, prístupktorý nie je zahrnutý v počte funkcií DBMS a je podporovaný veľmi starostlivo. V niektorých situáciách dokonca poskytuje podporu pre dve kópie denníka súčasne, ktoré sa nachádzajú na rôznych fyzických médiách. Tieto úložiská dostávajú informácie o akýchkoľvek zmenách, ktoré sa vyskytnú v hlavnej časti databázy a v rôznych riadiacich systémoch je možné zmeny zaznamenávať na rôznych úrovniach. V niektorých situáciách záznam protokolu plne zodpovedá špecifickej logickej aktualizačnej operácii, v iných - minimálna interná operácia spojená s aktualizáciou externej pamäťovej stránky, zatiaľ čo niektoré DBMS poskytujú kombináciu dvoch prístupov.

V každom prípade sa používa takzvaná stratégia zapisovania do denníka. Keď je aplikovaný, záznam označujúci zmenu v ľubovoľných databázových objektoch vstúpi do externej protokolovej pamäte pred zmenou objektu. Je známe, že ak funkcie Access DBMS umožňujú normálnu implementáciu tohto protokolu, používanie protokolu rieši všetky problémy spojené s obnovením databázy v prípade akýchkoľvek porúch.

Rollback

Najjednoduchšou situáciou obnovenia je vrátenie jednotlivých transakcií. Pri tomto postupe nemusíte používať celosystémový protokol zmien a úplne postačuje použiť lokálny protokol operácií modifikácií pre každú transakciu a potom vrátiť transakcie vykonaním spätných operácií, počnúc od konca každej z nich. záznamy. Štruktúra funkcie DBMS často poskytujepoužitie práve takejto štruktúry, ale vo väčšine prípadov stále nie sú podporované miestne protokoly a podľa celosystémového systému sa vykonáva individuálny návrat aj pre jednotlivé transakcie, a preto sa všetky záznamy o každej z transakcií kombinujú v opačnom zozname.

Počas slabého zlyhania môže externá pamäť databázy obsahovať rôzne objekty, ktoré boli zmenené transakciami, ktoré neboli dokončené v čase zlyhania, a môže tiež chýbať rôzne objekty, ktoré boli inovované tými, ktoré úspešne dokončili pred zlyhaním pomocou vyrovnávacích pamätí RAM, ktorých obsah pri výskyte takýchto problémov úplne zmizne. Ak sa postupuje podľa protokolu na používanie miestnych protokolov, v externej pamäti sa musia nachádzať záznamy, ktoré sa týkajú úpravy akýchkoľvek takýchto objektov.

Hlavným cieľom procedúry obnovy po výskyte mäkkých porúch je taký stav externej pamäte hlavnej databázy, ktorý by nastal, ak by sa vo VI vykonali zmeny v akýchkoľvek dokončených transakciách a neobsahoval by stopy nedokončených postupov. Na dosiahnutie tohto efektu sú hlavnými funkciami DBMS v tomto prípade vrátenie nedokončených transakcií a prehrávanie tých operácií, ktorých výsledky sa nakoniec nezobrazili v externej pamäti. Tento proces zahŕňa pomerne veľké množstvo jemností, ktoré sa týkajú najmä organizácie správy protokolov a vyrovnávacej pamäte.

Ťažké zlyhania

Keď je potrebné obnoviť databázu po ťažkom zlyhaní, nepoužije sa len protokol, ale aj záložná kópia databázy. Ten je úplnou kópiou databázy v čase, keď sa začalo vypĺňanie denníka. Pri bežnom postupe obnovy je samozrejme potrebné uchovanie žurnálu, preto, ako už bolo spomenuté, na jeho uchovanie v externej pamäti sú kladené mimoriadne vážne požiadavky. Obnova databázy v tomto prípade spočíva v tom, že na základe archívnej kópie protokol reprodukuje všetky transakcie, ktoré boli dokončené do času, keď došlo k zlyhaniu. V prípade potreby môže dokonca prehrať čakajúce transakcie a pokračovať v ich normálnej prevádzke po ukončení procedúry obnovy, ale vo väčšine reálnych systémov sa táto procedúra nevykonáva z toho dôvodu, že samotná obnova po ťažkom zlyhaní je dosť zdĺhavá.

Jazyková podpora

Moderné databázy používajú rôzne jazyky a skoré DBMS, ktorých účel, funkcie a ďalšie vlastnosti sa výrazne líšili od moderných systémov, poskytovali podporu pre niekoľko vysoko špecializovaných jazykov. V podstate to boli SDL a DML, navrhnuté na definovanie databázovej schémy a manipuláciu s údajmi.

SDL bol použitý na určenie logickej štruktúry databázy, to znamená na rozpoznanie špecifickej štruktúry databázy, ktorá je reprezentovanápoužívateľov. DML na druhej strane zahŕňalo celý komplex operátorov manipulácie s informáciami, ktoré vám umožňovali zadávať informácie do databázy, ako aj mazať, upravovať alebo používať existujúce údaje.

Funkcie DBMS zahŕňajú rôzne typy podpory pre jeden integrovaný jazyk, ktorý zabezpečuje prítomnosť akýchkoľvek prostriedkov potrebných na bežnú prácu s databázami, počnúc jej prvotným vytvorením a poskytuje štandardné používateľské rozhranie. SQL sa používa ako štandardný jazyk, ktorý poskytuje základné funkcie DBMS dnešných najbežnejších relačných systémov.

Čo to je?

V prvom rade tento jazyk kombinuje hlavné funkcie DML a SDL, to znamená, že poskytuje schopnosť určiť špecifickú sémantiku relačnej databázy a manipulovať s potrebnými informáciami. Zároveň je podporované pomenovanie rôznych databázových objektov priamo na jazykovej úrovni v tom zmysle, že kompilátor prevádza názvy objektov na ich interné identifikátory na základe špeciálne udržiavaných tabuliek katalógu služieb. Jadro riadiacich systémov v zásade nijako neinteraguje s tabuľkami ani ich jednotlivými stĺpcami.

Jazyk SQL obsahuje celý zoznam špeciálnych nástrojov, ktoré vám umožňujú určiť obmedzenia integrity databázy. Všetky takéto obmedzenia sú opäť zahrnuté v špeciálnych katalógových tabuľkách a kontrola integrity sa vykonáva priamo na jazykovej úrovni, to znamenáv procese čítania jednotlivých príkazov na úpravu databázy kompilátor na základe obmedzení integrity v databáze vygeneruje zodpovedajúci programový kód.