Бази даних

Функції систем керування базами даних

Функції систем керування базами даних (СКБД)

Зміст

Пошук на інших ресурсах:




1. Які існують основні функції СКБД

До основних функцій, що виконуються системами керування базами даних відносяться:

  • безпосереднє керування даними у зовнішній пам‘яті;
  • керування буферами оперативної пам‘яті;
  • керування транзакціями;
  • ведення журналу або протоколу виконаних операцій в базі даних;
  • підтримка мов баз даних.

⇑

2. У чому полягає суть безпосереднього керування даними у зовнішній пам‘яті?

Як відомо, для збереження даних та роботи з ними, у базі даних потрібно мати в наявності постійні запам‘ятовуючі пристрої (носії інформації), наприклад магнітні диски (жорсткі диски).

Носії інформації потрібні у 2-х випадках:

  • для зберігання безпосередніх даних самої бази даних;
  • для службових цілей. Наприклад, для забезпечення швидкого доступу до даних з допомогою індексів.

Як правило, система керування базами даних використовує власний механізм роботи з пристроями зовнішньої пам‘яті (зовнішніми запам‘ятовуючими пристроями). Для кожної СКБД характерною є робота з файловою системою того чи іншого пристрою зовнішньої пам‘яті. Користувач не повинен задумуватись над особливостями роботи СКБД на нижньому рівні.

Для забезпечення безпосереднього керування даними у зовнішній пам‘яті сучасні СКБД:

  • мають власну систему найменування об‘єктів;
  • можуть використовувати можливості існуючих файлових систем (запам‘ятовуючих пристроїв);
  • можуть використовувати низькорівневі операції при роботі з зовнішніми запам‘ятовуючими пристроями.

⇑

3. Що означає керування буферами оперативної пам‘яті?

Однією з важливих характеристик системи керування базами даних є швидкість обробки інформації в базі даних. Швидкість обробки інформації суттєво залежить від розміру бази даних.

Щоб підвищити взаємодію користувача з базою даних, використовується так звана буферизація даних в оперативній пам‘яті. Для цього в оперативній пам‘яті створюється буфер (кеш) з даними, які на даний момент використовуються. І обмін інформацією здійснюється через цей буфер. Оскільки, швидкість читання з оперативної пам‘яті значно вище за швидкість читання з зовнішніх запам‘ятовуючих носіїв, то таким чином забезпечується пришвидшення роботи з базою даних.

 

⇑

4. Що називається транзакцією? У чому полягає суть керування транзакціями?

При роботі з будь-якою базою даних виконується нескінчена послідовність операцій. Якщо послідовність операцій об‘єднана в єдине ціле (з точки зору СКБД), то ця послідовність називається транзакцією.

У цьому випадку важливим є успішне виконання транзакції. Якщо транзакція виконується успішно, то система керування базами даних фіксує всі зміни даних з допомогою інструкції COMMIT. Зміни заносяться у зовнішню пам‘ять.

Якщо хоча б одна з операцій транзакції закінчується невдало, то транзакція вважається невиконаною. У цьому випадку відбувається відкіт транзакції, який ще називається ROLLBACK. При відкоті транзакції база даних повертається у стан, що був до початку виконання транзакції.

⇑

5. Для чого потрібне керування транзакціями в базі даних?

Підтримка транзакцій є важливою умовою для логічної цілісності бази даних. Це стосується як однокористувацьких і багатокористувацьких СКБД.

Задачею механізму транзакцій є вплив на користувача таким чином, щоб він відчував себе єдиним користувачем СКБД. Навіть у випадку, коли з СКБД паралельно працює велика кількість користувачів. Фактично, транзакція є одиницею активності користувача по відношенню до бази даних.

⇑

6. Що таке серіалізація транзакцій і серійний план транзакцій?

Серіалізація транзакцій потрібна під час паралельного виконання транзакцій. Вона використовується в багатокористувацьких базах даних. Серіалізація транзакцій це: планування роботи паралельних транзакцій таким чином, щоб при паралельному звертанні ці транзакції виконувались послідовно одна за одною.

Для забезпечення серіалізації транзакцій будується серійний план транзакцій. В ідеальному випадку, при доброму серійному плані транзакцій, користувач не відчує присутність інших транзакцій в базі даних. Можливе тільки невелике уповільнення роботи з базою даних.

транзакція база даних рисунок

Рис. 1. Приклад серіалізації транзакцій у випадку 3-х користувачів

⇑

7. Що відбувається, якщо дві транзакції хочуть доступитись до одного й того ж об‘єкту бази даних?

Така ситуація є конфліктною і може виникнути в багатокористувацькій базі даних. У цьому випадку відбувається відкіт (ROLLBACK) однієї з транзакцій. Це необхідно для забезпечення серіалізації в базі даних.

⇑

8. Для чого потрібна журналізація або ведення протоколу в базі даних?

Журналізація або ведення протоколу виконаних команд необхідна для відновлення останнього узгодженого стану БД після апаратного або програмного збою.

Журналізація є необхідною для забезпечення надійності зберігання даних у зовнішній пам‘яті (на носіях інформації).

Апаратні збої виникають внаслідок:

  • миттєвої зупинки комп‘ютера (наприклад, вимкнення живлення, “зависання” операційної системи). Такий апаратного збою ще називають “миттєвий” збій;
  • втратою інформації на носіях зовнішньої пам‘яті. Такий вид збою називається “жорсткий збій”.

Програмні збої – це, як правило, помилки в самих програмах. Програмні збої можуть виникати як в користувальницьких програмах, так і в самій СКБД.

Журналізація служить додатковою інформацією, яка полегшує відновлення інформації в базі даних. У базі даних ведеться журнал змін.

⇑

9. Які вимоги до зберігання журналу змін бази даних?

Журнал ведення змін до бази даних ведеться особливо надійно. Журнал змін є недоступний для користувачів СКБД. Часто ведеться дві копії журналу змін, які розміщуються на різних носіях.

⇑

10. Що представляє собою стратегія “упереджувального” запису при веденні журналу змін?

Стратегія упереджувального запису (Write Ahead Log – WAL) є своєрідним правилом, суть якого полягає в наступному: перед тим, як змінити об‘єкт бази даних, попередньо в журналі треба сформувати запис про зміну даного об‘єкта.

Якщо дотримуватись цієї стратегії, то після будь-якого збою можна відновити базу даних з допомогою журналу, оскільки запис про зміни в БД вже сформований.

⇑

11. Що таке локальний журнал транзакцій? Яка відмінність локального журналу транзакцій від загальносистемного?

Локальний журнал транзакцій відображає операції модифікації бази даних, виконаних в даній (конкретній) транзакції. Ведення такого журналу є найпростішим випадком для відновлення БД у випадку збоїв. Щоб відновити БД після збою достатньо здійснити відкіт транзакції шляхом виконання операцій транзакції у зворотному порядку (від початку до кінця), які записані в локальному журналі.

Ведення локального журналу транзакцій підтримується в деяких СКБД.

Загальносистемний журнал відрізняється від локального журналу транзакцій тим, що в ньому описуються операції, виконані усіма транзакціями, а не тільки конкретною транзакцією. У загальносистемному журналі записи, що відповідають одній транзакції, зв‘язані між собою з допомогою списку. При виникненні збою, відбувається відновлення всіх операцій заданої транзакції у зворотному порядку (від кінця до початку).

⇑




12. Які основні заходи виконуються СКБД при “м‘якому” збої?

“М‘який збій. Це випадок, коли відбулась миттєва зупинка комп‘ютера. Приклади “м‘яких” збоїв:

  • вимкнення живлення комп‘ютера (апаратний збій);
  • “зависання” операційної системи;
  • помилки програмування програм, що взаємодіють з базою даних.

При “м‘якому” збої можуть бути відсутні:

  • об‘єкти, які були модифіковані транзакціями, але ці транзакції ще не завершились на момент збою (змінені об‘єкти незавершених транзакцій);
  • об‘єкти, які на момент збою розміщувались в буфері оперативної пам‘яті і які були модифіковані завершеними транзакціями. Але ці об‘єкти, в результаті збою, ще не встигли зберегтись на зовнішніх носіях, а отже, зникли безслідно. Як відомо, інформація з оперативної пам‘яті при виключенні живлення зникає безслідно;

Якщо стався “м‘який” збій, то СКБД виконує такі основні кроки:

  • відкат незавершених транзакцій;
  • відтворюються операції завершених транзакцій, які ще не встигли зафіксуватись у зовнішній пам‘яті (зникли безслідно з буферу оперативної пам‘яті).

⇑

13. Які основні заходи виконуються при “жорсткому” збої?

Жорсткий збій характеризується втратою інформації на носіях зовнішньої пам‘яті.

У цьому випадку, для відновлення бази даних використовують:

  • журнал операцій;
  • архівну копію бази даних. Архівна копія бази даних – це повна копія бази даних, яка була зроблена на деякий момент ведення журналу. Якщо вдало створюється архівна копія бази даних, то на даний момент, попередні операції в журналі фіксуються і новий облік в журналі починається з цієї позиції.

Важливим тут є наявність самого журналу.

⇑

14. Що таке надлишковість даних?

Надлишковість даних в базі даних є те, що крім самих даних в базі даних зберігається ще й інша потрібна інформація. Ця інформація використовується системою керування базами даних.

Наприклад. Для забезпечення надійності в базі даних, ведеться журнал змін бази даних. Для збереження самого журналу потрібно також місце на зовнішніх носіях. Таким чином, база даних, крім самих даних зберігає ще й іншу інформацію (журнал, зв‘язки між таблицями, тощо). Це і є надлишковість даних.

⇑

15. Що собою являє функція підтримки мов баз даних?

Будь-яка СКБД повинна підтримувати мови баз даних. Це означає, що для роботи з даними в базі даних, повинні використовуватись спеціальні мови. Ці мови називаються мовами баз даних (наприклад, SQL, MDX, SPARQL, FoxPro, PL/Perl і т.д.).

Для сучасних баз даних в основному виділяються дві мови:

  • мова визначення схем даних (Schema Definition Language, SDL). Ця мова використовується для визначення логічної структури бази даних;
  • мова маніпулювання даними (Data Manipulation Language, DML). Така мова містить набір операторів маніпулювання даними (додавання, видалення та зміна даних) та вибірки даних з бази даних.

Для сучасних реляційних баз даних стандартною мовою використання є мова SQL (Stuctured Query Language). Ця мова дозволяє визначати схему даних та маніпулювати цими даними.

⇑

Зв’язані теми

⇑