Galvenās DBVS funkcijas

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Mūsdienīgas datu bāzu pārvaldības sistēmas tiek izmantotas daudzās vietnēs, taču ne visi zina, kas tās ir un kā jūs varat izmantot DBVS funkcijas. Šādiem rīkiem ir ļoti daudz iespēju, tāpēc, lai tos pilnībā izmantotu, ir jāsaprot, ko tie spēj un cik noderīgi tie ir lietotājam.

Datu pārvaldība

Pirmkārt, DBVS funkcijās ietilpst informācijas apstrāde ārējā atmiņā, un šī funkcija ir nodrošināt VI pamatstruktūras, kas nepieciešamas ne tikai datu bāzē tieši iekļautās informācijas glabāšanai, bet arī veikt dažādus pakalpojumu uzdevumus, piemēram, iegūt paātrinātu piekļuvi jebkuriem failiem dažādos gadījumos. Atsevišķās modifikācijās tiek aktīvi izmantotas dažādu failu sistēmu iespējas, savukārt citas nodrošina darbu pat ārējo atmiņas ierīču līmenī. Bet šajā gadījumā ir vērts atzīmēt, ka augsti attīstītas DBVS funkcijā lietotājs jebkurā gadījumā netiek informēts par to, vai tiek izmantota kāda sistēma, un, ja jā, tad kā faili tiek sakārtoti. Jo īpaši sistēma uztur savu nosaukumu secību objektiem, kas iekļauti datu bāzē.

RAM bufera pārvaldība

Lielākajā daļā gadījumu ir ierasts izmantot DBVS funkcijas diezgan lielās datu bāzēs, un šis izmērs vismaz bieži ir daudz lielāks par pieejamo RAM. Protams, ja katra datu elementa piekļuves gadījumā tiek veikta apmaiņa ar ārējo atmiņu, pēdējās ātrums atbildīs pašas sistēmas ātrumam, tāpēc praktiski vienīgā iespēja to reāli palielināt ir buferēšana. informācija RAM. Turklāt, pat ja OS veic visas sistēmas buferizāciju, piemēram, ar UNIX, ar to nepietiks, lai nodrošinātu DBVS ar mērķi un pamatfunkcijām, jo tai ir daudz lielāks datu apjoms par buferizācijas labvēlīgajām īpašībām katram. izmantotā datu bāzes daļa. Pateicoties tam, uzlabotās sistēmas uztur savu buferu komplektu, kā arī unikālu disciplīnu to nomaiņai.

Ir vērts atzīmēt faktu, ka ir atsevišķs vadības sistēmu virziens, kas vērsts uz nepārtrauktu visas datu bāzes klātbūtni RAM. Šis virziens ir balstīts uz pieņēmumu, ka tuvākajā nākotnē RAM apjoms datoros varēs paplašināties tik daudz, ka tie vairs neuztraucas par nekādu buferizāciju, un šeit lieti noderēs šāda veida DBVS pamatfunkcijas. Šobrīd visi šie darbi vēl ir testēšanas stadijā.

Darījumu pārvaldība

Darījums ir darbību secība ar izmantoto datu bāzi, ko pārvaldības sistēma uzskata parvienots veselums. Ja darījums ir pilnībā veiksmīgi izpildīts, sistēma izlabo ārējā atmiņā veiktās izmaiņas, vai arī neviena no šīm izmaiņām neietekmēs datu bāzes stāvokli. Šī darbība ir nepieciešama, lai saglabātu izmantotās datu bāzes loģisko integritāti. Ir vērts atzīmēt, ka transakciju mehānisma pareizas norises uzturēšana ir priekšnoteikums pat tad, ja tiek izmantotas viena lietotāja DBVS, kuru mērķis un funkcijas būtiski atšķiras no cita veida sistēmām.

Īpašība, ka jebkura transakcija sākas tikai tad, kad datubāze ir konsekventā stāvoklī un atstāj to tādā pašā stāvoklī pēc procedūras beigām, padara to ārkārtīgi ērtu izmantošanu kā datu bāzes darbības vienību. Kontroles sistēmai pareizi pārvaldot vienlaicīgi izpildāmos darījumus, katrs atsevišķais lietotājs principā var justies kā daļa no kopuma. Tomēr tas zināmā mērā ir idealizēts attēlojums, jo daudzās situācijās, kad strādājošie joprojām sajutīs savu kolēģu klātbūtni, ja viņi izmantos daudzlietotāju sistēmu, bet patiesībā to paredz arī pati DBVS koncepcija.. Daudzlietotāju tipa DBVS līdzekļi arī attiecas uz tādiem jēdzieniem kā sērijas izpildes plāns un serializācija ar darījumu pārvaldību.

Ko tie nozīmē?

Vienlaicīgi izpildošu darījumu serializācija paredz viņu darba speciālā plāna izstrādi, kurāsasniegtais maisījuma kopējais efekts ir līdzvērtīgs rezultātam, kas iegūts to secīgās izpildes dēļ.

Sērijveida izpildes plāns ir noteikta darbību struktūra, kas noved pie serializācijas. Protams, ja sistēmai izdosies nodrošināt patiesi sērijveida jauktu darījumu izpildi, tad jebkuram lietotājam, kurš uzsāk transakciju, citu klātbūtne būs pilnīgi nemanāma, izņemot to, ka tā darbosies nedaudz lēnāk, salīdzinot ar viena lietotāja. režīms.

Ir vairāki pamata serializācijas algoritmi. Centralizētajās sistēmās mūsdienās populārākie algoritmi ir balstīti uz dažādu datu bāzes objektu sinhronizāciju. Jebkuru serializācijas algoritmu izmantošanas gadījumā tiek nodrošināta konfliktu iespēja starp diviem vai vairākiem darījumiem par piekļuvi noteiktiem datu bāzes objektiem. Šādā situācijā, lai atbalstītu šo procedūru, ir nepieciešams veikt atcelšanu, tas ir, novērst jebkādas izmaiņas, kas veiktas datu bāzē, izmantojot vienu vai vairākus procesus. Šī ir tikai viena no situācijām, kad cilvēks daudzu lietotāju sistēmā izjūt citu klātbūtni.

Žurnālisti

Viena no galvenajām prasībām mūsdienu sistēmām ir nodrošināt informācijas glabāšanas uzticamību ārējā atmiņā. Jo īpaši tas paredz, ka DBVS galvenās funkcijas ietver iespēju atjaunot pēdējo saskaņotodatu bāzes stāvoklis pēc programmatūras vai aparatūras kļūmes. Lielākajā daļā gadījumu ir ierasts apsvērt divas aparatūras kļūmju iespējas:

• mīksts, ko var interpretēt kā negaidītu datora izslēgšanos (visbiežākais gadījums ir avārijas strāvas padeves pārtraukums);
• grūti, kam raksturīgs daļējs vai pilnīgs ārējā datu nesējā saglabāto datu zudums.

Programmatūras kļūmju piemēri ietver sistēmas avāriju, mēģinot izmantot kādu līdzekli, kas neietilpst DBVS galvenajās funkcijās, vai kādas lietotāja utilītas avāriju, kā rezultātā noteikta transakcija netika pabeigta. Pirmo situāciju var uzskatīt par īpašu mīkstas atteices veidu, savukārt otrajai ir nepieciešama viena darījuma atkopšana.

Protams, jebkurā gadījumā, lai normāli atjaunotu datu bāzi, ir jābūt noteiktam papildu informācijas apjomam. Citiem vārdiem sakot, normālai datu glabāšanas uzticamības uzturēšanai datu bāzē ir jānodrošina informācijas glabāšanas dublēšana un īpaši rūpīgi jāsargā atkopšanas laikā izmantotā datu daļa. Visizplatītākā metode šo lieko datu uzturēšanai ir izmaiņu reģistrēšana.

Kas tas ir un kā to lieto?

Žurnāls ir īpaša datu bāzes daļa, piekļuvekas nav iekļauts DBVS funkciju skaitā, un tas tiek atbalstīts ļoti rūpīgi. Dažās situācijās tas pat nodrošina atbalstu divām žurnāla kopijām vienlaikus, kas atrodas dažādos fiziskajos datu nesējos. Šie repozitoriji saņem informāciju par izmaiņām, kas notiek galvenajā datu bāzes daļā, un dažādās pārvaldības sistēmās izmaiņas var reģistrēt dažādos līmeņos. Dažās situācijās žurnāla ieraksts pilnībā atbilst noteiktai loģiskai atjaunināšanas darbībai, citās - minimālai iekšējai darbībai, kas saistīta ar ārējās atmiņas lapas atjaunināšanu, savukārt dažas DBVS nodrošina abu pieeju kombināciju.

Jebkurā gadījumā tiek izmantota tā sauktā "uz priekšu" reģistrēšanas stratēģija. Kad tas tiek lietots, ieraksts, kas norāda uz izmaiņām jebkādos datu bāzes objektos, tiek ievadīts ārējā žurnāla atmiņā pirms objekta maiņas. Ir zināms, ka, ja Access DBVS funkcijas nodrošina normālu šī protokola ieviešanu, žurnāla izmantošana atrisina visas problēmas, kas saistītas ar datu bāzes atjaunošanu kļūmju gadījumā.

Atcelšana

Vienkāršākā atkopšanas situācija ir atsevišķa darījuma atcelšana. Lai veiktu šo procedūru, jums nav jāizmanto visas sistēmas izmaiņu žurnāls, un ir pilnīgi pietiekami katrai transakcijai izmantot lokālo modifikāciju operāciju žurnālu un pēc tam atsaukt darījumus, veicot apgrieztās darbības, sākot no katras operācijas beigām. ierakstus. DBVS funkcijas struktūra bieži nodrošinatikai šādas struktūras izmantošana, taču vairumā gadījumu vietējie žurnāli joprojām netiek atbalstīti, un tiek veikta individuāla atcelšana pat atsevišķiem darījumiem atbilstoši sistēmas mērogam, un šim nolūkam tiek apvienoti visi katra darījuma ieraksti. apgrieztā sarakstā.

Mīkstas kļūmes laikā datu bāzes ārējā atmiņā var būt dažādi objekti, kas ir modificēti ar transakcijām, kas netika pabeigtas kļūmes brīdī, kā arī var trūkt dažādu objektu, kurus ir jauninājuši tie, kas veiksmīgi pabeigti. pirms neveiksmes, izmantojot RAM buferus, kuru saturs pilnībā izzūd, kad rodas šādas problēmas. Ja tiek ievērots vietējo žurnālu izmantošanas protokols, ārējā atmiņā noteikti būs ieraksti, kas attiecas uz jebkuru šādu objektu modifikāciju.

Atkopšanas procedūras galvenais mērķis pēc mīksto kļūmju rašanās ir tāds galvenās datu bāzes ārējās atmiņas stāvoklis, kas rastos, ja VI tiktu veiktas izmaiņas kādās pabeigtajās transakcijās un nesatur pēdas. nepabeigtām procedūrām. Lai sasniegtu šo efektu, galvenās DBVS funkcijas šajā gadījumā ir nepabeigtu darījumu atcelšana un to darbību atkārtošana, kuru rezultāti galu galā netika parādīti ārējā atmiņā. Šis process ietver diezgan lielu skaitu smalkumu, kas galvenokārt attiecas uz žurnālu un buferu pārvaldības organizēšanu.

Smagas neveiksmes

Ja datu bāze ir jāatjauno pēc smagas kļūmes, tiek izmantots ne tikai žurnāls, bet arī datu bāzes rezerves kopija. Pēdējā ir pilnīga datu bāzes kopija līdz žurnāla aizpildīšanas sākumam. Protams, normālai atkopšanas procedūrai ir nepieciešama žurnāla saglabāšana, tāpēc, kā minēts iepriekš, tā saglabāšanai ārējā atmiņā tiek izvirzītas ārkārtīgi nopietnas prasības. Šajā gadījumā datu bāzes atkopšana sastāv no tā, ka, pamatojoties uz arhīva kopiju, žurnālā tiek reproducēti visi darījumi, kas ir pabeigti līdz kļūmes rašanās brīdim. Ja nepieciešams, tas var pat atskaņot neapstiprinātos darījumus un turpināt savu normālu darbību pēc atjaunošanas procedūras beigām, taču vairumā reālo sistēmu šī procedūra netiek veikta tāpēc, ka pati smagas kļūmes atkopšana ir diezgan ilgstoša procedūra.

Valodas atbalsts

Mūsdienu datubāzēs tiek izmantotas dažādas valodas, un agrīnās DBVS, kuru mērķis, funkcijas un citas funkcijas būtiski atšķīrās no mūsdienu sistēmām, nodrošināja atbalstu vairākām ļoti specializētām valodām. Būtībā tie bija SDL un DML, kas paredzēti, lai attiecīgi definētu datu bāzes shēmu un apstrādātu datus.

SDL tika izmantots, lai noteiktu datu bāzes loģisko struktūru, tas ir, lai atpazītu konkrēto datu bāzes struktūru, kas tiek attēlotalietotājiem. Savukārt DML ietvēra veselu informācijas manipulācijas operatoru kompleksu, kas ļāva ievadīt informāciju datu bāzē, kā arī dzēst, modificēt vai izmantot esošos datus.

DBVS funkcijas ietver dažāda veida atbalstu vienai integrētai valodai, kas nodrošina jebkuru normālam darbam ar datu bāzēm nepieciešamo līdzekļu klātbūtni, sākot no tās sākotnējās izveides un nodrošinot standarta lietotāja interfeisu. SQL tiek izmantota kā standarta valoda, kas nodrošina mūsdienu visizplatītāko relāciju sistēmu DBVS pamatfunkcijas.

Kas tas ir?

Pirmkārt, šī valoda apvieno galvenās DML un SDL funkcijas, tas ir, sniedz iespēju noteikt relāciju datu bāzes specifisko semantiku un manipulēt ar nepieciešamo informāciju. Tajā pašā laikā dažādu datu bāzes objektu nosaukumu piešķiršana tiek atbalstīta tieši valodas līmenī tādā nozīmē, ka kompilators pārvērš objektu nosaukumus to iekšējos identifikatoros, pamatojoties uz īpaši uzturētām pakalpojumu katalogu tabulām. Vadības sistēmu kodols principā nekādā veidā nesadarbojas ar tabulām vai to atsevišķām kolonnām.

SQL valodā ir iekļauts viss īpašu rīku saraksts, kas ļauj noteikt datu bāzes integritātes ierobežojumus. Atkal visi šādi ierobežojumi ir iekļauti īpašās kataloga tabulās, un integritātes kontrole tiek veikta tieši valodas līmenī, tas ir,atsevišķu datu bāzes modifikāciju paziņojumu nolasīšanas procesā kompilators, pamatojoties uz integritātes ierobežojumiem datu bāzē, ģenerē atbilstošo programmas kodu.