Funcții principale DBMS

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Sistemele moderne de gestionare a bazelor de date sunt folosite pe multe site-uri, dar nu toată lumea știe ce sunt acestea și cum puteți utiliza funcțiile SGBD. Astfel de instrumente au un număr mare de posibilități, așa că pentru a le folosi pe deplin, ar trebui să înțelegeți ce pot face și cât de utile sunt pentru utilizator.

Gestionarea datelor

În primul rând, funcțiile SGBD includ procesarea informațiilor în memoria externă, iar această funcție este de a furniza structurile de bază ale VI-ului, care sunt necesare nu numai pentru stocarea informațiilor incluse direct în baza de date, ci și pentru a efectua diverse sarcini de serviciu, cum ar fi obținerea accesului accelerat la orice fișiere în diferite cazuri. În anumite modificări, capacitățile diferitelor sisteme de fișiere sunt utilizate în mod activ, în timp ce altele asigură lucrul chiar și la nivelul dispozitivelor de memorie externe. Dar, în acest caz, merită remarcat faptul că, în funcție de un DBMS foarte dezvoltat, utilizatorul nu este în niciun caz informat dacă este utilizat vreun sistem și, dacă da, cum sunt organizate fișierele. În special, sistemul își menține propria ordine de denumire pentru obiectele incluse în baza de date.

Gestionarea memoriei tampon RAM

În marea majoritate a cazurilor, este obișnuit să folosiți funcții DBMS în baze de date destul de mari, iar această dimensiune este cel puțin adesea mult mai mare decât RAM disponibilă. Desigur, dacă în cazul accesării fiecărui element de date se efectuează un schimb cu memoria externă, viteza acesteia din urmă va corespunde vitezei sistemului însuși, prin urmare, practic, singura opțiune pentru creșterea efectivă a acestuia este de a tampona informații în RAM. Mai mult, chiar dacă sistemul de operare realizează buffering la nivel de sistem, de exemplu cu UNIX, acest lucru nu va fi suficient pentru a oferi SGBD-ului scopul și funcțiile de bază, deoarece are o cantitate mult mai mare de date despre proprietățile benefice ale tamponării pentru fiecare. parte specifică a bazei de date utilizată. Datorită acestui fapt, sistemele avansate își mențin propriul set de tampon, precum și o disciplină unică pentru înlocuirea lor.

Este de remarcat faptul că există o direcție separată a sistemelor de control, axată pe prezența continuă a întregii baze de date în RAM. Această direcție se bazează pe presupunerea că, în viitorul apropiat, cantitatea de RAM din computere se va putea extinde atât de mult încât nu se vor mai îngrijora de nicio tamponare, iar funcțiile de bază ale acestui tip de DBMS vor veni la îndemână aici. În acest moment, toate aceste lucrări rămân în stadiul de testare.

Gestionarea tranzacțiilor

O tranzacție este o succesiune de operațiuni cu baza de date utilizată, pe care sistemul de management o considerăun singur întreg. Dacă tranzacția este executată cu succes complet, sistemul repară modificările pe care le-a făcut în memoria externă, sau niciuna dintre aceste modificări nu va afecta starea bazei de date. Această operațiune este necesară pentru a menține integritatea logică a bazei de date utilizate. Este demn de remarcat faptul că menținerea cursului corect al mecanismului de tranzacție este o condiție prealabilă chiar și atunci când utilizați SGBD cu un singur utilizator, al cărui scop și funcții diferă semnificativ de alte tipuri de sisteme.

Proprietatea că orice tranzacție începe doar atunci când baza de date este într-o stare consecventă și o lasă în aceeași stare după încheierea procedurii, o face extrem de convenabilă de utilizat ca unitate de activitate privind baza de date. Cu un management adecvat al executării simultane a tranzacțiilor de către sistemul de control, fiecare utilizator individual, în principiu, se poate simți ca parte a întregului. Cu toate acestea, aceasta este într-o oarecare măsură o reprezentare idealizată, deoarece în multe situații în care oamenii care lucrează vor simți în continuare prezența colegilor lor dacă folosesc un sistem multi-utilizator, dar de fapt acest lucru este prevăzut și de însuși conceptul de SGBD.. Caracteristicile SGBD de tip multi-utilizator leagă și concepte precum planul de execuție în serie și serializarea cu gestionarea tranzacțiilor.

Ce înseamnă ele?

Serializarea tranzacțiilor care se execută concomitent prevede construirea unui plan special pentru activitatea lor, în careefectul total al amestecului realizat este echivalent cu rezultatul obținut datorită executării lor secvențiale.

Un plan de execuție în serie este o structură specifică de acțiuni care duce la serializare. Desigur, dacă sistemul reușește să ofere o execuție cu adevărat în serie a unui amestec de tranzacții, atunci pentru orice utilizator care inițiază o tranzacție, prezența altora va fi complet imperceptibilă, cu excepția faptului că va funcționa puțin mai lent în comparație cu utilizatorul unic. modul.

Există mai mulți algoritmi de serializare de bază. În sistemele centralizate, cei mai populari algoritmi de astăzi se bazează pe capturi de sincronizare ale diferitelor obiecte de bază de date. În cazul utilizării oricăror algoritmi de serializare, este prevăzută posibilitatea apariției conflictelor între două sau mai multe tranzacții privind accesul la anumite obiecte de bază de date. Într-o astfel de situație, pentru a susține această procedură, este necesară efectuarea unui rollback, adică eliminarea oricăror modificări aduse bazei de date prin unul sau mai multe procese. Aceasta este doar una dintre situațiile în care o persoană simte prezența altora într-un sistem multi-utilizator.

Journaling

Una dintre principalele cerințe pentru sistemele moderne este asigurarea fiabilității stocării informațiilor în memoria externă. În special, aceasta prevede că principalele funcții ale SGBD includ capacitatea de a restaura ultimul convenitstarea bazei de date după ce a apărut orice defecțiune software sau hardware. În marea majoritate a cazurilor, se obișnuiește să se ia în considerare două opțiuni pentru defecțiuni hardware:

• soft, care poate fi interpretat ca o oprire neașteptată a computerului (cazul cel mai frecvent este o întrerupere de urgență a curentului);
• hard, care se caracterizează prin pierderea parțială sau completă a datelor stocate pe medii externe.

Exemple de defecțiuni software includ blocarea sistemului atunci când încercați să utilizați o funcție care nu face parte din funcțiile principale ale SGBD sau blocarea unui utilitar de utilizator, ca urmare a căreia o anumită tranzacție nu a fost finalizată. Prima situație poate fi considerată un tip special de eșec ușor, în timp ce a doua necesită o singură recuperare a tranzacției.

Desigur, în orice caz, pentru a restabili baza de date în mod normal, trebuie să aveți o anumită cantitate de informații suplimentare. Cu alte cuvinte, pentru menținerea normală a fiabilității stocării datelor în baza de date, este necesar să se asigure redundanța stocării informațiilor, iar partea de date utilizată în timpul recuperării trebuie păzită cu deosebită atenție. Cea mai comună metodă de păstrare a acestor date redundante este înregistrarea modificărilor.

Ce este și cum se folosește?

Jurnalul este o parte specială a bazei de date, accescare nu este inclus în numărul de funcții DBMS și este susținut cu mare atenție. În unele situații, oferă chiar suport pentru două copii ale jurnalului în același timp, situate pe medii fizice diferite. Aceste depozite primesc informații despre orice modificări care apar în partea principală a bazei de date, iar în diferite sisteme de management, modificările pot fi înregistrate la diferite niveluri. În unele situații, o intrare de jurnal corespunde pe deplin unei anumite operațiuni de actualizare logică, în altele - o operațiune internă minimă asociată cu actualizarea unei pagini de memorie externă, în timp ce unele DBMS oferă o combinație a celor două abordări.

În orice caz, se folosește așa-numita strategie de înregistrare „scrie înainte”. Când este aplicat, o înregistrare care indică o modificare a oricărui obiect al bazei de date intră în memoria jurnalului extern înainte ca obiectul să fie modificat. Se știe că, dacă funcțiile SGBD-ului Access prevăd implementarea normală a acestui protocol, utilizarea jurnalului rezolvă orice probleme asociate cu restaurarea bazei de date în cazul oricăror erori.

Rollback

Cea mai simplă situație de recuperare este anularea tranzacției individuale. Pentru această procedură, nu trebuie să utilizați un jurnal de modificări la nivelul întregului sistem și este suficient să utilizați un jurnal local de operațiuni de modificare pentru fiecare tranzacție și apoi să anulați tranzacțiile prin efectuarea de operațiuni inverse, începând de la sfârșitul fiecărei tranzacții. înregistrările. Structura unei funcții DBMS oferă adeseautilizarea unei astfel de structuri, dar în majoritatea cazurilor jurnalele locale nu sunt încă acceptate, iar o derulare individuală chiar și pentru tranzacțiile individuale se efectuează în conformitate cu cea la nivelul întregului sistem și, pentru aceasta, toate înregistrările fiecăreia dintre tranzacții sunt combinate într-o listă inversă.

În timpul unei eșecuri soft, memoria externă a bazei de date poate include diverse obiecte care au fost modificate de tranzacții care nu au fost finalizate la momentul eșecului și poate avea, de asemenea, diverse obiecte care au fost actualizate de către cele care au fost finalizate cu succes înainte de eșecul prin utilizarea bufferelor RAM, al căror conținut dispare complet atunci când apar astfel de probleme. Dacă se respectă protocolul de utilizare a jurnalelor locale, trebuie să existe intrări în memoria externă care se referă la modificarea oricăror astfel de obiecte.

Scopul principal al procedurii de recuperare după apariția defecțiunilor soft este o astfel de stare a memoriei externe a bazei de date principale, care ar avea loc dacă în VI-ul ar fi efectuate modificări ale oricăror tranzacții finalizate și nu ar conține urme a procedurilor neterminate. Pentru a obține acest efect, principalele funcții ale SGBD în acest caz sunt rollback-ul tranzacțiilor incomplete și reluarea acelor operațiuni ale căror rezultate nu au fost eventual afișate în memoria externă. Acest proces implică un număr destul de mare de subtilități, care se referă în principal la organizarea gestionării jurnalelor și a bufferului.

Eșecuri grele

Când o bază de date trebuie restaurată după o eroare gravă, nu se folosește doar jurnalul, ci și o copie de rezervă a bazei de date. Aceasta din urmă este o copie completă a bazei de date până la momentul în care a început completarea jurnalului. Desigur, pentru o procedură normală de recuperare, păstrarea jurnalului este necesară, prin urmare, după cum am menționat mai devreme, se impun cerințe extrem de serioase pentru păstrarea acestuia în memoria externă. În acest caz, recuperarea bazei de date constă în faptul că, pe baza copiei de arhivă, jurnalul reproduce toate tranzacțiile care au fost finalizate până la momentul producerii eșecului. Dacă este necesar, poate chiar reda tranzacțiile în așteptare și își poate continua funcționarea normală după încheierea procedurii de restaurare, dar în majoritatea sistemelor reale această procedură nu este efectuată din motivul că recuperarea eșecului dur în sine este o procedură destul de lungă.

Asistență lingvistică

Bazele de date moderne folosesc o varietate de limbi, iar SGBD-urile timpurii, al căror scop, funcții și alte caracteristici diferă semnificativ de sistemele moderne, au oferit suport pentru mai multe limbi foarte specializate. Practic, acestea au fost SDL și DML, concepute pentru a defini schema bazei de date și, respectiv, a manipula datele.

SDL a fost folosit pentru a determina structura logică a bazei de date, adică pentru a recunoaște structura specifică a bazei de date, care este reprezentatăutilizatorii. DML, pe de altă parte, includea un întreg complex de operatori de manipulare a informațiilor care vă permiteau să introduceți informații în baza de date, precum și să ștergeți, să modificați sau să utilizați datele existente.

Funcțiile SGBD includ diverse tipuri de suport pentru un singur limbaj integrat, care asigură prezența oricăror mijloace necesare pentru funcționarea normală cu bazele de date, începând de la crearea sa inițială și oferind o interfață standard de utilizator. SQL este folosit ca limbaj standard care oferă funcțiile de bază ale DBMS ale celor mai comune sisteme relaționale de astăzi.

Ce este?

În primul rând, acest limbaj combină principalele funcții ale DML și SDL, adică oferă capacitatea de a determina semantica specifică a unei baze de date relaționale și de a manipula informațiile necesare. În același timp, denumirea diferitelor obiecte de bază de date este suportată direct la nivel de limbaj în sensul că compilatorul convertește numele obiectelor în identificatorii lor interni, pe baza tabelelor de catalog de servicii special întreținute. Nucleul sistemelor de control, în principiu, nu interacționează în niciun fel cu tabelele sau coloanele lor individuale.

Limbajul SQL include o listă întreagă de instrumente speciale care vă permit să determinați constrângerile asupra integrității bazei de date. Din nou, orice astfel de restricții sunt incluse în tabele speciale de catalog, iar controlul integrității este efectuat direct la nivel de limbă, adicăîn procesul de citire a instrucțiunilor individuale de modificare a bazei de date, compilatorul, pe baza constrângerilor de integritate din baza de date, generează codul de program corespunzător.