Основни функции на СУБД

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Модерните системи за управление на бази данни се използват в много сайтове, но не всеки знае какво представляват и как можете да използвате функциите на СУБД. Такива инструменти имат огромен брой възможности, така че за да ги използвате напълно, трябва да разберете какво могат да правят и колко полезни са за потребителя.

Управление на данни

На първо място, функциите на СУБД включват обработка на информация във външна памет и тази функция е да осигури основните структури на VI, които са необходими не само за съхраняване на информация, директно включена в базата данни, но и за изпълнение на различни сервизни задачи, като например получаване на ускорен достъп до всякакви файлове в различни случаи. В определени модификации се използват активно възможностите на различни файлови системи, докато други осигуряват работа дори на ниво външни устройства с памет. Но в този случай си струва да се отбележи, че във функцията на силно развита СУБД потребителят в никакъв случай не е информиран дали се използва някаква система и ако е така, как са организирани файловете. По-специално, системата поддържа свой собствен ред на именуване на обекти, включени в базата данни.

Управление на RAM буфера

В по-голямата част от случаите е обичайно да се използват функции на СУБД в доста големи бази данни и този размер поне често е много по-голям от наличната RAM. Разбира се, ако в случай на достъп до всеки елемент от данни се извърши обмен с външна памет, скоростта на последната ще съответства на скоростта на самата система, следователно практически единствената възможност за реално увеличаване е буферирането информация в RAM. Освен това, дори ако ОС извършва буфериране в цялата система, например с UNIX, това няма да е достатъчно, за да предостави на СУБД целта и основните функции, тъй като тя има много по-голямо количество данни за полезните свойства на буферирането за всеки определена част от използваната база данни. Поради това усъвършенстваните системи поддържат свой собствен набор от буфери, както и уникална дисциплина за тяхната подмяна.

Заслужава да се отбележи фактът, че има отделна посока на системите за управление, фокусирана върху непрекъснатото присъствие на цялата база данни в RAM. Тази посока се основава на предположението, че в близко бъдеще количеството RAM в компютрите ще може да се разшири толкова много, че те вече няма да се притесняват за каквото и да е буфериране, а основните функции на този тип СУБД ще бъдат полезни тук. В момента всички тези произведения остават на етап тестване.

Управление на транзакциите

А транзакция е последователност от операции с използваната база данни, която системата за управление счита заедно цяло. Ако транзакцията е напълно успешно изпълнена, системата коригира промените, които е направила във външната памет, или нито една от тези промени няма да повлияе на състоянието на базата данни. Тази операция е необходима, за да се поддържа логическата цялост на използваната база данни. Струва си да се отбележи, че поддържането на правилния ход на механизма на транзакциите е задължително условие дори при използване на СУБД за един потребител, чиято цел и функции се различават значително от другите типове системи.

Свойството, че всяка транзакция започва само когато базата данни е в последователно състояние и я оставя в същото състояние след края на процедурата, я прави изключително удобна за използване като единица на дейност по отношение на базата данни. При правилно управление на едновременно изпълняваните транзакции от системата за контрол всеки отделен потребител по принцип може да се почувства като част от цялото. Това обаче до известна степен е идеализирано представяне, тъй като в много ситуации, когато работещите хора все пак ще усетят присъствието на своите колеги, ако използват многопотребителска система, но всъщност това е предвидено и от самата концепция на СУБД. Характеристиките на многопотребителската СУБД също свързват концепции като план за серийно изпълнение и сериализация с управление на транзакциите.

Какво означават те?

Сериализирането на едновременно изпълняващи се транзакции предвижда изграждането на специален план за тяхната работа, в койтообщият ефект от постигнатата смес е еквивалентен на резултата, получен поради последователното им изпълнение.

Планът за серийно изпълнение е специфична структура от действия, която води до сериализиране. Разбира се, ако системата успее да осигури наистина серийно изпълнение на смес от транзакции, тогава за всеки потребител, който инициира транзакция, присъствието на други ще бъде напълно незабележимо, с изключение на това, че ще работи малко по-бавно в сравнение с еднопотребител режим.

Има няколко основни алгоритма за сериализиране. В централизираните системи най-популярните алгоритми днес се основават на синхронизиращи заснемания на различни обекти на база данни. В случай на използване на каквито и да е алгоритми за сериализация се предоставя възможност за конфликти между две или повече транзакции при достъп до определени обекти на базата данни. В такава ситуация, за да се поддържа тази процедура, е необходимо да се извърши връщане назад, тоест да се премахнат всички промени, направени в базата данни чрез един или повече процеси. Това е само една от ситуациите, в които човек усеща присъствието на други в многопотребителска система.

Дневник

Едно от основните изисквания към съвременните системи е да се гарантира надеждността на съхранението на информация във външна памет. По-специално, това предвижда, че основните функции на СУБД включват възможността за възстановяване на последното договореносъстоянието на базата данни след възникнал софтуер или хардуер. В по-голямата част от случаите е обичайно да се разглеждат две опции за хардуерни повреди:

• soft, което може да се интерпретира като неочаквано изключване на компютъра (най-честият случай е аварийно прекъсване на тока);
• хард, които се характеризират с частична или пълна загуба на данни, съхранявани на външен носител.

Примери за софтуерни повреди включват срив на системата при опит за използване на някаква функция, която не е част от основните функции на СУБД, или срив на някаква потребителска помощна програма, в резултат на което определена транзакция не е завършена. Първата ситуация може да се счита за специален вид мека грешка, докато втората изисква възстановяване на една транзакция.

Разбира се, във всеки случай, за да възстановите нормално базата данни, трябва да имате определено количество допълнителна информация. С други думи, за нормалното поддържане на надеждността на съхранението на данни в базата данни е необходимо да се осигури излишък на съхранението на информация, а частта от данните, използвани по време на възстановяването, трябва да се пази особено внимателно. Най-често срещаният метод за поддържане на тези излишни данни е регистрирането на промените.

Какво е това и как се използва?

Дневникът е специална част от базата данни, достъпкойто не е включен в броя на функциите на СУБД и се поддържа много внимателно. В някои ситуации дори осигурява поддръжка за две копия на дневника едновременно, разположени на различни физически носители. Тези хранилища получават информация за всякакви промени, които се случват в основната част на базата данни, а в различни системи за управление промените могат да се регистрират на различни нива. В някои ситуации записът в регистрационния файл напълно съответства на конкретна логическа операция за актуализиране, в други - минимална вътрешна операция, свързана с актуализиране на страница от външна памет, докато някои СУБД предвиждат комбинация от двата подхода.

Във всеки случай се използва така наречената стратегия за регистриране "запис напред". Когато се приложи, запис, указващ промяна във всички обекти на базата данни, влиза във външната регистрационна памет, преди обектът да бъде променен. Известно е, че ако функциите на СУБД на Access осигуряват нормалното изпълнение на този протокол, използването на дневника решава всички проблеми, свързани с възстановяването на базата данни в случай на неуспехи.

Отмяна

Най-простата ситуация за възстановяване е връщане на индивидуална транзакция. За тази процедура не е необходимо да използвате дневник за промени в цялата система и е напълно достатъчно да използвате локален регистър на операциите за модификация за всяка транзакция и след това да отмените транзакциите, като извършвате обратни операции, започвайки от края на всяка от записите. Структурата на функцията на СУБД често предоставяизползването на точно такава структура, но в повечето случаи локалните регистрационни файлове все още не се поддържат и индивидуално връщане дори за отделни транзакции се извършва според системата за цялата система и за това всички записи на всяка от транзакциите се комбинират в обратен списък.

По време на мека неизправност външната памет на базата данни може да включва различни обекти, които са били модифицирани от транзакции, които не са били завършени по време на грешката, и може също да липсват различни обекти, които са били надстроени от тези, които са завършили успешно преди повреда чрез използването на буфери на RAM, чието съдържание напълно изчезва, когато възникнат такива проблеми. Ако се следва протоколът за използване на локални регистрационни файлове, във външната памет задължително има записи, които се отнасят до модификацията на всякакви такива обекти.

Основната цел на процедурата по възстановяване след възникване на меки откази е такова състояние на външната памет на основната база данни, което би настъпило, ако промените в каквито и да е завършени транзакции бяха извършени във VI и няма да съдържа следи на незавършени процедури. За да се постигне този ефект, основните функции на СУБД в този случай са връщането назад на незавършени транзакции и преиграването на онези операции, чиито резултати в крайна сметка не са били показани във външната памет. Този процес включва доста голям брой тънкости, които се отнасят основно до организацията на управлението на журнала и буфера.

Трудни провали

Когато база данни трябва да бъде възстановена след тежка повреда, се използва не само дневника, но и резервно копие на базата данни. Последното е пълно копие на базата данни до момента, в който започва попълването на дневника. Разбира се, за нормална процедура за възстановяване е необходимо запазването на дневника, следователно, както беше споменато по-рано, се налагат изключително сериозни изисквания за неговото запазване във външна памет. В този случай възстановяването на базата данни се състои във факта, че на базата на архивното копие дневникът възпроизвежда всички транзакции, които са били завършени до момента на възникване на повредата. Ако е необходимо, той може дори да възпроизведе висящи транзакции и да продължи нормалната им работа след края на процедурата по възстановяване, но в повечето реални системи тази процедура не се извършва поради причината, че самото възстановяване при твърда неизправност е доста продължителна процедура.

Поддръжка на език

Съвременните бази данни използват различни езици, а ранните СУБД, чието предназначение, функции и други характеристики се различават значително от съвременните системи, осигуряват поддръжка за няколко високоспециализирани езика. По принцип това бяха SDL и DML, предназначени да дефинират схемата на базата данни и съответно да манипулират данните.

SDL беше използван за определяне на логическата структура на базата данни, тоест за разпознаване на специфичната структура на базата данни, която е представенапотребители. DML, от друга страна, включваше цял комплекс от оператори за манипулиране на информация, които ви позволяваха да въвеждате информация в базата данни, както и да изтривате, променяте или използвате съществуващи данни.

Функциите на СУБД включват различни видове поддръжка на единен интегриран език, който осигурява наличието на всякакви средства, необходими за нормалната работа с бази данни, започвайки от първоначалното й създаване и осигуряване на стандартен потребителски интерфейс. SQL се използва като стандартен език, който осигурява основните функции на СУБД на днешните най-разпространени релационни системи.

Какво е?

На първо място, този език съчетава основните функции на DML и SDL, тоест предоставя възможност за определяне на специфичната семантика на релационна база данни и манипулиране на необходимата информация. В същото време наименуването на различни обекти на база данни се поддържа директно на езиково ниво в смисъл, че компилаторът преобразува имената на обекти в техните вътрешни идентификатори, на базата на специално поддържани таблици от каталог на услуги. Ядрото на системите за управление по принцип не взаимодейства с таблици или техните отделни колони по никакъв начин.

Езикът SQL включва цял списък от специални инструменти, които ви позволяват да определяте ограниченията върху целостта на базата данни. Отново всички подобни ограничения са включени в специални каталожни таблици и контролът на целостта се извършва директно на езиково ниво, т.е.в процеса на четене на отделни оператори за модификация на базата данни, компилаторът, въз основа на ограниченията за целостта в базата данни, генерира съответния програмен код.