Glavne funkcije DBMS

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Sodobni sistemi za upravljanje baz podatkov se uporabljajo na številnih mestih, vendar vsi ne vedo, kaj so in kako lahko uporabljate funkcije DBMS. Takšna orodja imajo ogromno možnosti, zato jih morate v celoti uporabiti, razumeti, kaj zmorejo in kako uporabna so za uporabnika.

Upravljanje podatkov

Najprej funkcije DBMS vključujejo obdelavo informacij v zunanjem pomnilniku, ta funkcija pa je zagotoviti osnovne strukture VI, ki so potrebne ne le za shranjevanje informacij, ki so neposredno vključene v bazo podatkov, ampak tudi za izvajanje različnih storitvenih nalog, kot je pridobivanje pospešenega dostopa do poljubnih datotek v različnih primerih. V nekaterih modifikacijah se aktivno uporabljajo zmogljivosti različnih datotečnih sistemov, druge pa zagotavljajo delo tudi na ravni zunanjih pomnilniških naprav. Toda v tem primeru velja omeniti, da v funkciji visoko razvitega DBMS uporabnik v nobenem primeru ni obveščen, ali se uporablja kakšen sistem in če je, kako so datoteke organizirane. Zlasti sistem vzdržuje lasten vrstni red poimenovanja za predmete, vključene v bazo podatkov.

upravljanje medpomnilnika RAM

V veliki večini primerov je običajna uporaba funkcij DBMS v precej velikih bazah podatkov in ta velikost je vsaj pogosto veliko večja od razpoložljivega RAM-a. Seveda, če se v primeru dostopa do vsakega podatkovnega elementa izvede izmenjava z zunanjim pomnilnikom, bo hitrost slednjega ustrezala hitrosti samega sistema, zato je praktično edina možnost za dejansko povečanje le-tega medpomnilnik informacije v RAM-u. Poleg tega, tudi če OS izvaja medpomnjenje po celotnem sistemu, na primer z UNIX, to ne bo dovolj za zagotavljanje namena in osnovnih funkcij DBMS, saj ima veliko večjo količino podatkov o koristnih lastnostih medpomnjenja za vsako določen del uporabljene baze podatkov. Zaradi tega napredni sistemi vzdržujejo svoj nabor medpomnilnikov in edinstveno disciplino za njihovo zamenjavo.

Omeniti velja dejstvo, da obstaja ločena smer nadzornih sistemov, osredotočena na neprekinjeno prisotnost celotne baze podatkov v RAM-u. Ta usmeritev temelji na predpostavki, da se bo v bližnji prihodnosti količina RAM-a v računalnikih lahko tako razširila, da ne bodo več skrbeli za kakršno koli medpomnilnik, osnovne funkcije te vrste DBMS pa bodo tu prišle prav. Trenutno vsa ta dela ostajajo v fazi testiranja.

Upravljanje transakcij

Transakcija je zaporedje operacij z uporabljeno bazo podatkov, ki jih sistem upravljanja obravnava kotenotna celota. Če je transakcija popolnoma uspešno izvedena, sistem popravi spremembe, ki jih je naredil v zunanjem pomnilniku, ali pa nobena od teh sprememb ne bo vplivala na stanje baze podatkov. Ta operacija je potrebna za vzdrževanje logične celovitosti uporabljene baze podatkov. Omeniti velja, da je vzdrževanje pravilnega poteka transakcijskega mehanizma predpogoj tudi pri uporabi enouporabniških DBMS, katerih namen in funkcije se bistveno razlikujejo od drugih tipov sistemov.

Lastnost, da se katera koli transakcija začne le, ko je baza podatkov v konsistentnem stanju in jo pusti v istem stanju po koncu postopka, je izjemno priročna za uporabo kot enoto dejavnosti glede baze podatkov. Ob pravilnem vodenju sočasno izvajanih transakcij s strani nadzornega sistema se lahko vsak posamezni uporabnik načeloma počuti kot del celote. Vendar je to do neke mere idealizirana predstavitev, saj bodo v mnogih situacijah, ko bodo zaposleni še vedno čutili prisotnost svojih kolegov, če bodo uporabljali večuporabniški sistem, a v resnici to predvideva tudi sam koncept DBMS.. Značilnosti večuporabniškega tipa DBMS povezujejo tudi koncepte, kot sta serijski načrt izvajanja in serializacija, z upravljanjem transakcij.

Kaj pomenijo?

Serializacija sočasno izvajajočih se transakcij predvideva izdelavo posebnega načrta njihovega dela, v kateremskupni učinek dosežene mešanice je enak rezultatu, dobljenemu zaradi njihove zaporedne izvedbe.

Načrt serijske izvedbe je posebna struktura dejanj, ki vodijo do serializacije. Seveda, če sistemu uspe zagotoviti resnično serijsko izvedbo mešanice transakcij, potem bo za vsakega uporabnika, ki sproži transakcijo, prisotnost drugih popolnoma neopazna, le da bo deloval nekoliko počasneje v primerjavi z enouporabniškim način.

Obstaja več osnovnih serializacijskih algoritmov. V centraliziranih sistemih danes najbolj priljubljeni algoritmi temeljijo na sinhronizacijskih zajemih različnih objektov baze podatkov. V primeru uporabe poljubnih serializacijskih algoritmov je zagotovljena možnost konfliktov med dvema ali več transakcijami pri dostopu do določenih objektov baze podatkov. V takšni situaciji je za podporo temu postopku potrebno izvesti povrnitev, torej odpraviti vse spremembe v bazi podatkov z enim ali več procesi. To je le ena od situacij, ko oseba čuti prisotnost drugih v večuporabniškem sistemu.

Dnevnik

Ena od glavnih zahtev sodobnih sistemov je zagotoviti zanesljivost shranjevanja informacij v zunanjem pomnilniku. To zlasti določa, da glavne funkcije DBMS vključujejo možnost obnovitve zadnjega dogovorjenegastanje baze podatkov po napaki programske ali strojne opreme. V veliki večini primerov je običajno upoštevati dve možnosti za okvare strojne opreme:

• soft, kar lahko razlagamo kot nepričakovano zaustavitev računalnika (najpogostejši primer je izpad električne energije v sili);
• hard, za katere je značilna delna ali popolna izguba podatkov, shranjenih na zunanjem nosilcu.

Primeri napak programske opreme vključujejo zrušitev sistema pri poskusu uporabe neke funkcije, ki ni del glavnih funkcij DBMS, ali zrušitev nekega uporabniškega pripomočka, zaradi česar določena transakcija ni bila zaključena. Prvo situacijo lahko štejemo za posebno vrsto mehke napake, medtem ko druga zahteva obnovitev ene same transakcije.

Seveda morate v vsakem primeru za normalno obnovitev baze imeti določeno količino dodatnih informacij. Povedano drugače, za normalno vzdrževanje zanesljivosti shranjevanja podatkov v bazi podatkov je treba poskrbeti za redundantnost shranjevanja informacij, še posebej skrbno pa je treba varovati del podatkov, ki se uporablja pri obnovitvi. Najpogostejši način za vzdrževanje teh odvečnih podatkov je beleženje sprememb.

Kaj je to in kako se uporablja?

Dnevnik je poseben del baze podatkov, dostopki ni vključen v število funkcij DBMS in je zelo skrbno podprt. V nekaterih situacijah celo zagotavlja podporo za dve kopiji dnevnika hkrati, ki se nahajata na različnih fizičnih medijih. Ti repozitoriji prejemajo informacije o kakršnih koli spremembah, ki se zgodijo v glavnem delu baze podatkov, v različnih sistemih upravljanja pa se spremembe lahko beležijo na različnih ravneh. V nekaterih primerih vnos v dnevnik v celoti ustreza določeni logični operaciji posodabljanja, v drugih - minimalni notranji operaciji, povezani s posodabljanjem strani zunanjega pomnilnika, medtem ko nekateri DBMS zagotavljajo kombinacijo obeh pristopov.

V vsakem primeru se uporablja tako imenovana strategija beleženja "napiši naprej". Ko se uporabi, zapis, ki označuje spremembo v katerem koli objektu baze podatkov, vstopi v zunanji pomnilnik dnevnika, preden se objekt spremeni. Znano je, da če funkcije Access DBMS zagotavljajo normalno izvajanje tega protokola, uporaba dnevnika rešuje vse težave, povezane z obnavljanjem baze podatkov v primeru kakršnih koli napak.

vrnitev

Najenostavnejša situacija obnovitve je povrnitev posamezne transakcije. Za ta postopek vam ni treba uporabljati sistemskega dnevnika sprememb in povsem zadostuje, da za vsako transakcijo uporabite lokalni dnevnik operacij spreminjanja in nato vrnete transakcije z izvajanjem obratnih operacij, začenši s koncem vsake od zapisi. Struktura funkcije DBMS pogosto zagotavljauporaba samo takšne strukture, vendar v večini primerov lokalni dnevniki še vedno niso podprti, individualni povrnitev celo za posamezne transakcije pa se izvede v skladu s sistemsko, za to pa se združijo vsi zapisi vsake od transakcij na obrnjenem seznamu.

Med mehkim pomnilnikom lahko zunanji pomnilnik baze podatkov vključuje različne predmete, ki so bili spremenjeni s transakcijami, ki niso bile dokončane v času napake, lahko pa tudi manjkajo različni predmeti, ki so jih nadgradili tisti, ki so bili uspešno zaključeni pred okvaro z uporabo medpomnilnikov RAM-a, katerih vsebina popolnoma izgine, ko se pojavijo takšne težave. Če se upošteva protokol za uporabo lokalnih dnevnikov, so v zunanjem pomnilniku obvezni vnosi, ki se nanašajo na modifikacijo takšnih objektov.

Glavni cilj postopka obnovitve po pojavu mehkih napak je takšno stanje zunanjega pomnilnika glavne baze podatkov, do katerega bi prišlo, če bi bile spremembe katere koli dokončane transakcije uveljavljene v VI in ne bi vsebovale sledi nedokončanih postopkov. Da bi dosegli ta učinek, so glavne funkcije DBMS v tem primeru povrnitev nepopolnih transakcij in ponovno predvajanje tistih operacij, katerih rezultati na koncu niso bili prikazani v zunanjem pomnilniku. Ta proces vključuje precej veliko podrobnosti, ki se v glavnem nanašajo na organizacijo upravljanja dnevnika in medpomnilnika.

težke napake

Ko je treba bazo podatkov obnoviti po hudi napaki, se ne uporablja samo dnevnik, ampak tudi varnostna kopija baze podatkov. Slednji je popolna kopija baze podatkov do začetka polnjenja dnevnika. Seveda je za normalen postopek obnovitve potrebna ohranitev dnevnika, zato so, kot smo že omenili, izredno resne zahteve za njegovo ohranitev v zunanjem pomnilniku. V tem primeru je obnovitev baze podatkov sestavljena iz dejstva, da na podlagi arhivske kopije dnevnik reproducira vse transakcije, ki so bile zaključene do trenutka, ko je prišlo do napake. Po potrebi lahko celo znova predvaja čakajoče transakcije in nadaljuje njihovo normalno delovanje po koncu postopka obnovitve, vendar se v večini resničnih sistemov ta postopek ne izvaja, ker je samo obnovitev pri težkih napakah precej dolgotrajen postopek.

jezikovna podpora

Sodobne baze podatkov uporabljajo različne jezike, zgodnji DBMS, katerih namen, funkcije in druge funkcije so se bistveno razlikovali od sodobnih sistemov, pa so zagotovile podporo za več visoko specializiranih jezikov. V bistvu sta bila to SDL in DML, zasnovana za definiranje sheme baze podatkov in manipulacijo s podatki.

SDL je bil uporabljen za določitev logične strukture baze podatkov, to je za prepoznavanje specifične strukture baze podatkov, ki je predstavljenauporabnikov. DML je po drugi strani vključeval cel kompleks operaterjev za manipulacijo informacij, ki so vam omogočali vnos informacij v bazo podatkov, pa tudi brisanje, spreminjanje ali uporabo obstoječih podatkov.

Funkcije DBMS vključujejo različne vrste podpore za en sam integriran jezik, ki zagotavlja prisotnost kakršnih koli sredstev, potrebnih za normalno delo z bazami podatkov, od začetne izdelave do standardnega uporabniškega vmesnika. SQL se uporablja kot standardni jezik, ki zagotavlja osnovne funkcije DBMS današnjih najpogostejših relacijskih sistemov.

Kaj je?

Najprej ta jezik združuje glavne funkcije DML in SDL, to pomeni, da omogoča določanje specifične semantike relacijske baze podatkov in manipuliranje s potrebnimi informacijami. Hkrati je poimenovanje različnih objektov baze podatkov podprto neposredno na jezikovni ravni v smislu, da prevajalnik pretvori imena objektov v njihove interne identifikatorje na podlagi posebej vzdrževanih tabel kataloga storitev. Jedro nadzornih sistemov načeloma ne deluje na noben način s tabelami ali njihovimi posameznimi stolpci.

Jezik SQL vključuje cel seznam posebnih orodij, ki vam omogočajo, da določite omejitve glede integritete baze podatkov. Tudi takšne omejitve so vključene v posebne kataloške tabele, nadzor celovitosti pa se izvaja neposredno na jezikovni ravni, tj.v procesu branja posameznih stavkov za spreminjanje baze podatkov prevajalnik na podlagi omejitev integritete v bazi generira ustrezno programsko kodo.