A DBMS fő funkciói

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Modern adatbázis-kezelő rendszereket sok helyen használnak, de nem mindenki tudja, mik ezek, és hogyan használhatja a DBMS funkcióit. Az ilyen eszközök rengeteg lehetőséget rejtenek magukban, ezért teljes körű használatukhoz meg kell értenie, mire képesek, és mennyire hasznosak a felhasználó számára.

Adatkezelés

Először is, a DBMS funkciói közé tartozik a külső memóriában lévő információk feldolgozása, és ez a funkció a VI alapvető struktúráinak biztosítása, amelyek nem csak az adatbázisban közvetlenül szereplő információk tárolásához szükségesek, hanem különféle szolgáltatási feladatok elvégzéséhez, például gyorsított hozzáféréshez a fájlokhoz különféle esetekben. Bizonyos módosításokban a különféle fájlrendszerek képességeit aktívan használják, míg mások még a külső memóriaeszközök szintjén is munkát biztosítanak. De ebben az esetben érdemes megjegyezni, hogy egy magasan fejlett DBMS funkciójában a felhasználó semmi esetre sem értesül arról, hogy használ-e valamilyen rendszert, és ha igen, hogyan szerveződnek a fájlok. A rendszer különösen az adatbázisban szereplő objektumok elnevezési sorrendjét tartja fenn.

RAM pufferkezelés

Az esetek túlnyomó többségében meglehetősen nagy adatbázisokban szokás DBMS-funkciókat használni, és ez a méret legalábbis gyakran sokkal nagyobb, mint a rendelkezésre álló RAM. Természetesen, ha az egyes adatelemek elérésekor csere történik külső memóriával, akkor az utóbbi sebessége a rendszer sebességének felel meg, ezért gyakorlatilag az egyetlen lehetőség a tényleges növelésre a pufferelés. információ a RAM-ban. Sőt, még ha az OS rendszerszintű pufferelést is végez, például UNIX-szal, ez nem lesz elég ahhoz, hogy a DBMS-t ellássák a cél és az alapvető funkciókkal, mivel sokkal nagyobb mennyiségű adattal rendelkezik a pufferelés előnyös tulajdonságairól minden esetben. a használt adatbázis meghatározott része. Ennek köszönhetően a fejlett rendszerek fenntartják saját pufferkészletüket, valamint egyedi cseréjüket.

Érdemes megjegyezni, hogy a vezérlőrendszereknek külön irányzata van, amely a teljes adatbázis RAM-ban való folyamatos jelenlétére összpontosít. Ez az irány azon a feltételezésen alapul, hogy a közeljövőben a számítógépek RAM mennyisége olyan mértékben bővülhet, hogy már nem kell félni semmiféle puffereléstől, és itt jól jönnek az ilyen típusú DBMS-ek alapvető funkciói. Jelenleg ezek a munkák tesztelési szakaszban vannak.

Tranzakciókezelés

A tranzakció a használt adatbázissal végzett műveletek sorozata, amelyet az irányítási rendszer úgy tekintegyetlen egész. Ha a tranzakció teljesen sikeresen lezajlott, a rendszer kijavítja a külső memóriában végrehajtott változtatásokat, vagy ezek a változtatások egyike sem befolyásolja az adatbázis állapotát. Ez a művelet a használt adatbázis logikai integritásának megőrzéséhez szükséges. Érdemes megjegyezni, hogy a tranzakciós mechanizmus helyes menetének fenntartása előfeltétel még egyfelhasználós DBMS-ek használata esetén is, amelyek célja és funkciói jelentősen eltérnek más típusú rendszerekétől.

Az a tulajdonság, hogy bármely tranzakció csak akkor indul el, ha az adatbázis konzisztens állapotban van, és az eljárás befejezése után ugyanabban az állapotban hagyja, rendkívül kényelmessé teszi az adatbázissal kapcsolatos tevékenységi egységként való használatát. Az egyidejűleg végrehajtott tranzakciók vezérlőrendszer általi megfelelő kezelésével elvileg minden egyes felhasználó az egész részének érezheti magát. Ez azonban bizonyos mértékig idealizált ábrázolás, hiszen sok olyan helyzetben, amikor a dolgozók akkor is érzik a kollégáik jelenlétét, ha többfelhasználós rendszert használnak, de valójában ezt maga a DBMS koncepciója is biztosítja.. A többfelhasználós típusú DBMS szolgáltatásai olyan fogalmakat is kapcsolnak a tranzakciókezeléshez, mint a soros végrehajtási terv és a szerializálás.

Mit jelentenek ezek?

Az egyidejűleg végrehajtott ügyletek sorozatosítása külön terv elkészítését írja elő munkájukra, amelybena keverék elért összhatása megegyezik a szekvenciális végrehajtásuk miatt kapott eredménnyel.

A soros végrehajtási terv a műveletek meghatározott struktúrája, amely sorozatosításhoz vezet. Természetesen, ha a rendszernek sikerül valóban sorozatos végrehajtást biztosítania vegyes tranzakciókból, akkor minden tranzakciót kezdeményező felhasználó számára teljesen észrevehetetlen lesz mások jelenléte, kivéve, hogy az egyfelhasználóshoz képest kicsit lassabban fog működni. mód.

Több alapvető szerializációs algoritmus létezik. A központosított rendszerekben manapság a legnépszerűbb algoritmusok különféle adatbázis-objektumok szinkronizálásán alapulnak. Bármilyen szerializációs algoritmus használata esetén lehetőség nyílik két vagy több tranzakció közötti ütközésre bizonyos adatbázis-objektumokhoz való hozzáférés során. Ilyen helyzetben az eljárás támogatása érdekében visszaállítást kell végrehajtani, vagyis ki kell küszöbölni az adatbázisban egy vagy több folyamaton keresztül végrehajtott változtatásokat. Ez csak egy azon helyzetek közül, amikor egy személy mások jelenlétét érzi egy többfelhasználós rendszerben.

Újságírás

A modern rendszerekkel szemben támasztott egyik fő követelmény a külső memóriában való információtárolás megbízhatóságának biztosítása. Ez különösen azt írja elő, hogy a DBMS fő funkciói közé tartozik az utoljára egyeztetett visszaállításának képességeaz adatbázis állapota bármilyen szoftver- vagy hardverhiba után. Az esetek túlnyomó többségében a hardverhibák két lehetőségét szokás mérlegelni:

• soft, ami a számítógép váratlan leállásaként is értelmezhető (a leggyakoribb eset a vészhelyzeti áramszünet);
• kemény, amelyeket a külső adathordozón tárolt adatok részleges vagy teljes elvesztése jellemez.

Szoftverhibákra példa a rendszer összeomlása, amikor olyan szolgáltatást próbálnak használni, amely nem része a DBMS fő funkcióinak, vagy valamilyen felhasználói segédprogram összeomlása, aminek következtében egy bizonyos tranzakció nem fejeződött be. Az előbbi helyzet a puha kudarc speciális fajtájának tekinthető, míg az utóbbi egyetlen tranzakció-helyreállítást igényel.

Természetesen minden esetben az adatbázis normál visszaállításához szükség van bizonyos mennyiségű további információra. Vagyis az adatbázisban való adattárolás megbízhatóságának normál fenntartásához biztosítani kell az információtárolás redundanciáját, és különösen gondosan óvni kell a helyreállítás során felhasznált adatok részét. A redundáns adatok karbantartásának leggyakoribb módja a változásnaplózás.

Mi ez és hogyan használják?

A napló egy speciális része az adatbázisnak, hozzáférésamely nem szerepel a DBMS-funkciók számában, és nagyon körültekintően támogatott. Egyes helyzetekben a napló egyidejűleg két példányát is támogatja, amelyek különböző fizikai adathordozókon találhatók. Ezek a tárolók információkat kapnak az adatbázis fő részében bekövetkezett változásokról, és a különböző menedzsmentrendszerekben a változások különböző szinteken naplózhatók. Egyes helyzetekben a naplóbejegyzés teljes mértékben megfelel egy adott logikai frissítési műveletnek, más esetekben egy minimális belső műveletnek, amely egy külső memóriaoldal frissítéséhez kapcsolódik, míg egyes DBMS-ek a két megközelítés kombinációját biztosítják.

Mindenesetre az úgynevezett "előreírás" naplózási stratégiát alkalmazzuk. Alkalmazása esetén az adatbázis-objektumokban bekövetkezett változást jelző rekord az objektum módosítása előtt belép a külső naplómemóriába. Ismeretes, hogy ha az Access DBMS funkciói biztosítják ennek a protokollnak a normál megvalósítását, a napló használata megoldja az adatbázis visszaállításával kapcsolatos problémákat hiba esetén.

Visszaállítás

A legegyszerűbb helyreállítási helyzet az egyedi tranzakció-visszaállítás. Ehhez az eljáráshoz nem kell rendszerszintű változásnaplót használnia, és elég, ha minden tranzakcióhoz helyi módosítási műveleti naplót használ, majd a tranzakciók visszaállítását fordított műveletek végrehajtásával, az egyes műveletek végétől kezdve. a rekordokat. A DBMS függvények szerkezete gyakran biztosítjacsak egy ilyen struktúra használata, de a legtöbb esetben a helyi naplók továbbra sem támogatottak, és egyedi visszagörgetést hajtanak végre az egyes tranzakciókra is a rendszerszintűnek megfelelően, és ehhez az egyes tranzakciók összes rekordját kombinálják. fordított listában.

Szoftverhiba esetén az adatbázis külső memóriája különféle objektumokat tartalmazhat, amelyeket olyan tranzakciók módosítottak, amelyek a meghibásodás időpontjában nem fejeződtek be, és hiányozhatnak olyan objektumok is, amelyeket a sikeresen befejezettek frissítettek. a hiba előtt a RAM puffereinek használatával, amelyek tartalma ilyen problémák esetén teljesen eltűnik. Ha a helyi naplók használatára vonatkozó protokollt követik, akkor a külső memóriában feltétlenül lesznek olyan bejegyzések, amelyek az ilyen objektumok módosítására vonatkoznak.

A soft meghibásodások fellépése utáni helyreállítási eljárás fő célja a fő adatbázis külső memóriájának olyan állapota, amely akkor következne be, ha a VI-ban bármilyen befejezett tranzakció módosítása történne, és nem tartalmazna nyomokat. a befejezetlen eljárásokról. E hatás elérése érdekében a DBMS fő funkciói ebben az esetben a nem teljes tranzakciók visszaállítása és azon műveletek visszajátszása, amelyek eredményei végül nem jelennek meg a külső memóriában. Ez a folyamat meglehetősen sok finomságot tartalmaz, amelyek főként a napló- és pufferkezelés megszervezésével kapcsolatosak.

Kemény hibák

Ha egy adatbázist vissza kell állítani egy súlyos hiba után, akkor nem csak a napló kerül felhasználásra, hanem az adatbázis biztonsági másolata is. Ez utóbbi az adatbázis teljes másolata, mire a napló kitöltése megkezdődött. Természetesen a normál helyreállítási eljáráshoz a napló megőrzése szükséges, ezért, mint korábban említettük, rendkívül komoly követelmények támasztják a külső memóriában való megőrzését. Ebben az esetben az adatbázis helyreállítása abból áll, hogy az archív másolat alapján a napló reprodukálja az összes olyan tranzakciót, amely a hiba bekövetkeztéig befejeződött. Szükség esetén akár a függőben lévő tranzakciókat is vissza tudja játszani, és a visszaállítási eljárás befejezése után folytatni tudja normál működését, de a legtöbb valós rendszerben ezt az eljárást nem hajtják végre, mert maga a súlyos hibák helyreállítása meglehetősen hosszadalmas folyamat.

Nyelvtámogatás

A modern adatbázisok sokféle nyelvet használnak, és a korai DBMS-ek, amelyek célja, funkciója és egyéb jellemzői jelentősen eltértek a modern rendszerektől, számos speciális nyelv támogatását biztosították. Alapvetően ezek az SDL és a DML voltak, amelyeket az adatbázisséma meghatározására és az adatok manipulálására terveztek.

Az SDL-t használtuk az adatbázis logikai szerkezetének meghatározására, vagyis az adatbázis specifikus szerkezetének felismerésére, amelyet ábrázolnakfelhasználókat. A DML ezzel szemben az információmanipulációs operátorok egész komplexumát tartalmazza, amelyek lehetővé tették az adatok bevitelét az adatbázisba, valamint a meglévő adatok törlését, módosítását vagy felhasználását.

A DBMS funkciók különböző típusú támogatást tartalmaznak egyetlen integrált nyelvhez, amely biztosítja az adatbázisokkal végzett normál munkavégzéshez szükséges eszközök jelenlétét a kezdeti létrehozástól kezdve, és szabványos felhasználói felületet biztosít. Az SQL szabványos nyelvként használatos, amely biztosítja a mai legelterjedtebb relációs rendszerek adatbázis-kezelő rendszerének alapvető funkcióit.

Mi az?

Először is, ez a nyelv egyesíti a DML és az SDL fő funkcióit, vagyis lehetőséget ad egy relációs adatbázis konkrét szemantikájának meghatározására és a szükséges információk manipulálására. Ugyanakkor a különféle adatbázis-objektumok elnevezése közvetlenül nyelvi szinten támogatott abban az értelemben, hogy a fordító az objektumneveket belső azonosítóikká alakítja, speciálisan karbantartott szolgáltatáskatalógus-táblázatok alapján. A vezérlőrendszerek magja elvileg semmilyen módon nem lép kölcsönhatásba a táblázatokkal vagy azok egyes oszlopaival.

Az SQL nyelv speciális eszközök teljes listáját tartalmazza, amelyek lehetővé teszik az adatbázis integritására vonatkozó korlátok meghatározását. Ismét minden ilyen korlátozást speciális katalógustáblázatok tartalmaznak, és az integritás ellenőrzése közvetlenül nyelvi szinten történik, azazaz egyes adatbázis-módosítási utasítások olvasása során a fordító az adatbázisban lévő integritási megkötések alapján előállítja a megfelelő programkódot.