Glavne funkcije DBMS-a

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Moderni sustavi upravljanja bazama podataka koriste se na mnogim stranicama, ali ne znaju svi što su oni i kako možete koristiti funkcije DBMS-a. Takvi alati imaju ogroman broj mogućnosti, pa da biste ih u potpunosti iskoristili, trebate razumjeti što mogu učiniti i koliko su korisni za korisnika.

Upravljanje podacima

Prije svega, funkcije DBMS-a uključuju obradu informacija u vanjskoj memoriji, a ova funkcija je osigurati osnovne strukture VI, koje su potrebne ne samo za pohranjivanje informacija izravno uključenih u bazu podataka, već i za obavljanje raznih servisnih zadataka, kao što je dobivanje ubrzanog pristupa svim datotekama u raznim slučajevima. U određenim modifikacijama aktivno se koriste mogućnosti različitih datotečnih sustava, dok druge omogućuju rad čak i na razini vanjskih memorijskih uređaja. No, u ovom slučaju vrijedi napomenuti da u funkciji visokorazvijenog DBMS-a korisnik u svakom slučaju nije informiran koristi li se neki sustav, i ako jest, kako su datoteke organizirane. Konkretno, sustav održava vlastiti redoslijed imenovanja za objekte uključene u bazu podataka.

Upravljanje RAM međuspremnikom

U velikoj većini slučajeva uobičajeno je koristiti DBMS funkcije u prilično velikim bazama podataka, a ova veličina je barem često mnogo veća od raspoložive RAM-a. Naravno, ako se u slučaju pristupa svakom elementu podataka izvrši razmjena s vanjskom memorijom, brzina potonje će odgovarati brzini samog sustava, stoga je praktički jedina opcija za stvarno povećanje u međuspremniku informacije u RAM-u. Štoviše, čak i ako OS izvodi međuspremnik u cijelom sustavu, na primjer s UNIX-om, to neće biti dovoljno da DBMS-u pruži svrhu i osnovne funkcije, budući da ima puno veću količinu podataka o korisnim svojstvima međuspremnika za svaki određeni dio korištene baze podataka. Zbog toga napredni sustavi održavaju vlastiti skup međuspremnika, kao i jedinstvenu disciplinu za njihovu zamjenu.

Vrijedi napomenuti činjenicu da postoji poseban smjer upravljanja sustavima, usmjeren na kontinuiranu prisutnost cijele baze podataka u RAM-u. Ovaj smjer se temelji na pretpostavci da će se u bliskoj budućnosti količina RAM-a u računalima moći toliko proširiti da se više neće brinuti ni o kakvom međuspremniku, a osnovne funkcije ovog tipa DBMS-a ovdje će dobro doći. Trenutno svi ovi radovi ostaju u fazi testiranja.

Upravljanje transakcijama

Transakcija je slijed operacija s korištenom bazom podataka koju sustav upravljanja smatrajedinstvena cjelina. Ako je transakcija u potpunosti uspješno izvršena, sustav popravlja promjene koje je napravio u vanjskoj memoriji ili nijedna od tih promjena neće utjecati na stanje baze podataka. Ova operacija je potrebna kako bi se održao logički integritet korištene baze podataka. Vrijedi napomenuti da je održavanje ispravnog tijeka mehanizma transakcije preduvjet čak i kada se koristi jednokorisnički DBMS, čija se svrha i funkcije značajno razlikuju od drugih vrsta sustava.

Svojstvo da bilo koja transakcija počinje samo kada je baza podataka u konzistentnom stanju i ostavlja je u istom stanju nakon završetka procedure, čini je izuzetno pogodnom za korištenje kao jedinicu aktivnosti u vezi s bazom podataka. Pravilnim upravljanjem paralelno izvršavanjem transakcija od strane kontrolnog sustava, svaki pojedini korisnik se u principu može osjećati kao dio cjeline. No, to je donekle idealizirana reprezentacija, jer će u mnogim situacijama kad rade ljudi i dalje osjećati prisutnost svojih kolega ako koriste višekorisnički sustav, ali to je zapravo predviđeno samim konceptom DBMS-a.. Značajke višekorisničkog tipa DBMS-a također povezuju koncepte kao što su serijski plan izvršenja i serijalizacija s upravljanjem transakcijama.

Što oni znače?

Serijalizacija transakcija koje se istovremeno izvršavaju predviđa izradu posebnog plana njihovog rada, u kojemukupni učinak postignute smjese je ekvivalentan rezultatu dobivenom zbog njihovog uzastopnog izvođenja.

Plan serijskog izvršenja je specifična struktura radnji koja vodi do serijalizacije. Naravno, ako sustav uspije osigurati uistinu serijsko izvršenje mješavine transakcija, tada će za svakog korisnika koji pokrene transakciju prisustvo drugih biti potpuno neprimjetno, osim što će raditi nešto sporije u odnosu na jednokorisničko način.

Postoji nekoliko osnovnih algoritama za serijalizaciju. U centraliziranim sustavima, najpopularniji algoritmi danas temelje se na sinkroniziranju hvatanja različitih objekata baze podataka. U slučaju korištenja bilo kojeg serijalizacijskog algoritama, pruža se mogućnost sukoba između dvije ili više transakcija pri pristupu određenim objektima baze podataka. U takvoj situaciji, kako bi se podržao ovaj postupak, potrebno je izvršiti rollback, odnosno eliminirati sve promjene u bazi podataka kroz jedan ili više procesa. Ovo je samo jedna od situacija u kojoj osoba osjeća prisutnost drugih u višekorisničkom sustavu.

Dnevnik

Jedan od glavnih zahtjeva za moderne sustave je osigurati pouzdanost pohrane informacija u vanjskoj memoriji. To posebno osigurava da glavne funkcije DBMS-a uključuju mogućnost vraćanja posljednjeg dogovorenogstanje baze podataka nakon bilo kakvog softverskog ili hardverskog kvara. U velikoj većini slučajeva uobičajeno je razmotriti dvije opcije za hardverske kvarove:

• soft, što se može protumačiti kao neočekivano gašenje računala (najčešći slučaj je nestanak struje u nuždi);
• teške, koje karakterizira djelomični ili potpuni gubitak podataka pohranjenih na vanjskim medijima.

Primjeri kvarova softvera uključuju rušenje sustava prilikom pokušaja korištenja neke značajke koja nije dio glavnih funkcija DBMS-a ili rušenje nekog korisničkog uslužnog programa, zbog čega određena transakcija nije dovršena. Prva situacija se može smatrati posebnom vrstom mekog kvara, dok druga zahtijeva oporavak jedne transakcije.

Naravno, u svakom slučaju, da biste normalno vratili bazu podataka, morate imati određenu količinu dodatnih informacija. Drugim riječima, za normalno održavanje pouzdanosti pohrane podataka u bazi podataka potrebno je osigurati redundantnost pohrane podataka, a posebno pažljivo se mora čuvati dio podataka koji se koristi tijekom oporavka. Najčešća metoda za održavanje ovih suvišnih podataka je evidentiranje promjena.

Što je to i kako se koristi?

Dnevnik je poseban dio baze podataka, pristupšto nije uključeno u broj funkcija DBMS-a, a podržava se vrlo pažljivo. U nekim situacijama čak pruža podršku za dvije kopije dnevnika u isto vrijeme, smještene na različitim fizičkim medijima. Ova spremišta primaju informacije o svim promjenama koje se događaju u glavnom dijelu baze podataka, au različitim sustavima upravljanja promjene se mogu bilježiti na različitim razinama. U nekim situacijama, unos dnevnika u potpunosti odgovara specifičnoj logičkoj operaciji ažuriranja, u drugim - minimalnoj internoj operaciji povezanoj s ažuriranjem stranice vanjske memorije, dok neki DBMS osiguravaju kombinaciju ta dva pristupa.

U svakom slučaju, koristi se takozvana strategija zapisivanja "napiši unaprijed". Kada se primijeni, zapis koji označava promjenu u bilo kojem objektu baze podataka ulazi u vanjsku memoriju dnevnika prije nego što se objekt mijenja. Poznato je da ako funkcije Access DBMS-a osiguravaju normalnu implementaciju ovog protokola, korištenje dnevnika rješava sve probleme povezane s vraćanjem baze podataka u slučaju bilo kakvih kvarova.

Rollback

Najjednostavnija situacija oporavka je vraćanje pojedinačne transakcije. Za ovaj postupak ne morate koristiti zapisnik promjena na razini cijelog sustava, a sasvim je dovoljno koristiti lokalni dnevnik operacija modifikacije za svaku transakciju, a zatim vratiti transakcije izvođenjem obrnutih operacija, počevši od kraja svake od zapisima. Struktura DBMS funkcije često pružakorištenje upravo takve strukture, ali u većini slučajeva lokalni dnevnici još uvijek nisu podržani, a pojedinačno vraćanje čak i za pojedinačne transakcije provodi se prema onoj za cijeli sustav, a za to se kombiniraju svi zapisi svake od transakcija na obrnutom popisu.

Tijekom laganog kvara, vanjska memorija baze podataka može sadržavati različite objekte koji su modificirani transakcijama koje nisu dovršene u vrijeme kvara, a također mogu nedostajati različiti objekti koje su nadogradili oni koji su uspješno dovršeni prije kvara korištenjem međuspremnika RAM-a, čiji sadržaj u potpunosti nestaje kada se pojave takvi problemi. Ako se slijedi protokol za korištenje lokalnih dnevnika, u vanjskoj memoriji moraju postojati unosi koji se odnose na modifikaciju takvih objekata.

Glavni cilj postupka oporavka nakon pojave soft kvarova je takvo stanje vanjske memorije glavne baze podataka, do kojeg bi došlo kada bi promjene bilo koje dovršene transakcije bile izvršene u VI i ne bi sadržavale tragove nedovršenih postupaka. Da bi se postigao ovaj učinak, glavne funkcije DBMS-a u ovom slučaju su vraćanje nepotpunih transakcija i ponavljanje onih operacija čiji rezultati na kraju nisu prikazani u vanjskoj memoriji. Ovaj proces uključuje prilično velik broj suptilnosti, koje se uglavnom odnose na organizaciju upravljanja dnevnikom i međuspremnikom.

Teški neuspjesi

Kada se baza podataka treba vratiti nakon teškog kvara, ne koristi se samo zapisnik, već i sigurnosna kopija baze podataka. Potonji je potpuna kopija baze podataka do trenutka kada je počelo popunjavanje dnevnika. Naravno, za normalan postupak oporavka potrebno je očuvanje časopisa, stoga, kao što je ranije spomenuto, postavljaju se iznimno ozbiljni zahtjevi za njegovo očuvanje u vanjskoj memoriji. U ovom slučaju, oporavak baze podataka sastoji se u činjenici da, na temelju arhivske kopije, zapisnik reproducira sve transakcije koje su dovršene do trenutka kvara. Ako je potrebno, može čak reproducirati transakcije na čekanju i nastaviti njihov normalan rad nakon završetka postupka vraćanja, ali u većini stvarnih sustava ovaj se postupak ne provodi iz razloga što je sam oporavak od teškog kvara prilično dugotrajan postupak.

Podrška za jezik

Moderne baze podataka koriste različite jezike, a rani DBMS-ovi, čija su se svrha, funkcije i druge značajke značajno razlikovali od modernih sustava, pružali su podršku za nekoliko visoko specijaliziranih jezika. U osnovi, to su bili SDL i DML, dizajnirani da definiraju shemu baze podataka i manipuliraju podacima, redom.

SDL korišten je za određivanje logičke strukture baze podataka, odnosno za prepoznavanje specifične strukture baze podataka koja je predstavljenakorisnika. DML je, s druge strane, uključivao cijeli kompleks operatora za manipulaciju informacijama koji su vam omogućavali unos informacija u bazu podataka, kao i brisanje, modificiranje ili korištenje postojećih podataka.

Funkcije DBMS-a uključuju različite vrste podrške za jedan integrirani jezik, koji osigurava prisutnost svih sredstava potrebnih za normalan rad s bazama podataka, počevši od njezina inicijalnog kreiranja, pa do pružanja standardnog korisničkog sučelja. SQL se koristi kao standardni jezik koji pruža osnovne funkcije DBMS-a današnjih najčešćih relacijskih sustava.

Što je to?

Prije svega, ovaj jezik kombinira glavne funkcije DML-a i SDL-a, odnosno pruža mogućnost određivanja specifične semantike relacijske baze podataka i manipuliranja potrebnim informacijama. Istodobno, imenovanje različitih objekata baze podataka podržano je izravno na razini jezika u smislu da prevodilac pretvara nazive objekata u njihove interne identifikatore, na temelju posebno održavanih tablica kataloga usluga. Jezgra kontrolnih sustava, u principu, ne stupa u interakciju s tablicama ili njihovim pojedinačnim stupcima ni na koji način.

SQL jezik uključuje cijeli popis posebnih alata koji vam omogućuju da odredite ograničenja integriteta baze podataka. Opet, sva takva ograničenja uključena su u posebne kataloške tablice, a kontrola integriteta provodi se izravno na jezičnoj razini, tj.u procesu čitanja pojedinačnih naredbi za modifikaciju baze podataka, prevodilac, na temelju ograničenja integriteta u bazi podataka, generira odgovarajući programski kod.