Moderne DatenbankverwaltungssystemeSie werden an vielen Standorten verwendet, aber weit davon entfernt weiß jeder, was sie sind und wie die DBMS-Funktionen verwendet werden. Solche Tools zeichnen sich durch eine Vielzahl von Möglichkeiten aus. Um sie vollständig nutzen zu können, sollten Sie verstehen, was sie können und wie sie für den Benutzer nützlich sind.
Datenmanagement
Zu den DBMS-Funktionen gehört zunächst die VerarbeitungInformationen im externen Speicher, und diese Funktion dient dazu, die grundlegenden VI-Strukturen bereitzustellen, die nicht nur zum Speichern von Informationen benötigt werden, die direkt in der Datenbank enthalten sind, sondern auch zum Ausführen verschiedener Serviceaufgaben, z. B. zum beschleunigten Zugriff auf Dateien in verschiedenen Fällen . Bei bestimmten Modifikationen werden die Funktionen verschiedener Dateisysteme aktiv genutzt, während andere die Arbeit auch auf der Ebene externer Speichergeräte ermöglichen. In diesem Fall ist jedoch zu beachten, dass der Benutzer in einer DBMS-Funktion mit einem hohen Entwicklungsgrad in keinem Fall darüber informiert wird, ob ein System verwendet wird und wenn ja, wie die Dateien organisiert sind. Insbesondere unterstützt das System seine eigene Benennungsreihenfolge der in der Datenbank enthaltenen Objekte.
RAM-Pufferverwaltung
In den allermeisten Fällen funktioniertDBMS werden häufig in relativ großen Datenbanken verwendet, und diese Größe ist zumindest häufig viel größer als der verfügbare RAM. Wenn im Falle des Zugriffs auf jedes Datenelement ein externer Speicher ausgetauscht wird, entspricht dessen Geschwindigkeit natürlich der Geschwindigkeit des Systems selbst. Daher besteht praktisch die einzige Möglichkeit, diese zu erhöhen, darin, Informationen im RAM zu puffern. Selbst wenn das Betriebssystem eine systemweite Pufferung bereitstellt, beispielsweise unter UNIX, reicht dies nicht aus, um dem DBMS den Zweck und die Hauptfunktionen bereitzustellen, da es eine viel größere Datenmenge über die nützlichen Eigenschaften der Pufferung für jeden bestimmten Teil der verwendeten Datenbank enthält. Aus diesem Grund unterstützen entwickelte Systeme ihre eigenen Puffersätze sowie die einzigartige Disziplin, sie zu ersetzen.
Es ist erwähnenswert, dass es eine separate gibtRichtung der Steuerungssysteme, konzentriert auf die kontinuierliche Präsenz der gesamten Datenbank im RAM. Diese Richtung basiert auf der Annahme, dass in naher Zukunft die RAM-Größe von Computern erweitert werden kann, sodass sie sich keine Gedanken mehr über Pufferung machen müssen. Die Hauptfunktionen dieses DBMS-Typs werden hier nützlich sein. Alle diese Arbeiten befinden sich derzeit noch in der Testphase.
Transaktionsmanagement
Transaktion ist eine Folge von Operationenmit der verwendeten Datenbank, die das Managementsystem als Ganzes betrachtet. Wenn die Transaktion vollständig erfolgreich ausgeführt wurde, zeichnet das System die vorgenommenen Änderungen im externen Speicher auf, oder keine der angegebenen Änderungen wirkt sich auf den Status der Datenbank aus. Diese Operation ist erforderlich, um die logische Integrität der verwendeten Datenbank zu unterstützen. Es ist anzumerken, dass die Aufrechterhaltung des korrekten Fortschritts des Transaktionsmechanismus eine Voraussetzung ist, selbst wenn Einzelbenutzer-DBMS verwendet werden, deren Zweck und Funktionen sich erheblich von anderen Systemtypen unterscheiden.
Diese Eigenschaft, mit der eine Transaktion beginntNur mit der Integrität der Datenbank und gleichzeitig nach dem Ende des Verfahrens im gleichen Zustand, macht ihre Verwendung als Aktivitätseinheit in Bezug auf die Datenbank äußerst bequem. Bei ordnungsgemäßer Verwaltung gleichzeitig ausgeführter Transaktionen durch das Managementsystem kann sich jeder einzelne Benutzer im Prinzip als Teil des Ganzen fühlen. Dies ist jedoch eine etwas idealisierte Idee, da die Menschen in vielen Situationen bei der Arbeit immer noch die Anwesenheit ihrer Kollegen spüren, wenn sie ein Mehrbenutzersystem verwenden. Tatsächlich umfasst dies jedoch auch das Konzept eines DBMS. Die Funktionen eines DBMS vom Typ Mehrbenutzer verbinden auch Konzepte wie den seriellen Ausführungsplan und die Serialisierung mit dem Transaktionsmanagement.
Was meinen sie?
Parallele Transaktionen serialisierensieht die Erstellung eines speziellen Arbeitsplans vor, in dem die insgesamt erzielte Wirkung der Mischung aufgrund ihrer konsequenten Ausführung dem Ergebnis entspricht.
Der serielle Ausführungsplan lauteteine spezifische Aktionsstruktur, die zur Serialisierung führt. Wenn es dem System gelingt, eine wirklich serielle Ausführung einer Mischung von Transaktionen bereitzustellen, ist die Anwesenheit anderer Benutzer für jeden Benutzer, der eine Transaktion erstellt, vollständig unsichtbar, außer dass sie im Vergleich zum Einzelbenutzermodus etwas langsamer arbeiten.
Es gibt mehrere grundlegende Serialisierungsalgorithmen.In zentralisierten Systemen sind heute Algorithmen am beliebtesten, die auf Synchronisationserfassungen verschiedener Datenbankobjekte basieren. Wenn Serialisierungsalgorithmen verwendet werden, besteht die Möglichkeit von Konflikten zwischen zwei oder mehr Transaktionen beim Zugriff auf bestimmte Datenbankobjekte. In einer solchen Situation müssen Sie zur Unterstützung dieses Verfahrens ein Rollback durchführen, dh alle Änderungen, die durch einen oder mehrere Prozesse an der Datenbank vorgenommen wurden, entfernen. Dies ist nur eine der Situationen, in denen in einem Mehrbenutzersystem eine Person die Anwesenheit anderer spürt.
Protokollierung
Eine der Hauptanforderungen für moderneSysteme sollen die Zuverlässigkeit der Informationsspeicherung im externen Speicher gewährleisten. Dies sieht insbesondere vor, dass die Hauptfunktionen des DBMS die Möglichkeit umfassen, den letzten koordinierten Status der Datenbank wiederherzustellen, nachdem Software- oder Hardwarefehler aufgetreten sind. In der überwiegenden Mehrheit der Fälle ist es üblich, zwei Optionen für Hardwarefehler in Betracht zu ziehen:
- weiche, die als unerwartetes Herunterfahren des Computers interpretiert werden können (der häufigste Fall ist das Ausschalten im Notfall);
- hart, die durch teilweisen oder vollständigen Verlust von Daten gekennzeichnet sind, die auf externen Medien gespeichert sind.
Beispiele für Softwarefehler sindführen zu einem abnormalen Herunterfahren des Systems, wenn versucht wird, eine Funktion zu verwenden, die nicht zu den Hauptfunktionen des DBMS gehört, oder zu einem abnormalen Herunterfahren eines Benutzerdienstprogramms, aufgrund dessen eine bestimmte Transaktion nicht abgeschlossen wurde. Die erste Situation kann als eine besondere Art von Soft Failure betrachtet werden, während in letzterem Fall die Konsequenzen einer einzelnen Transaktion beseitigt werden müssen.
Natürlich sowieso für normalBei der Datenbankwiederherstellung benötigen Sie eine bestimmte Menge zusätzlicher Informationen. Mit anderen Worten, für die normale Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit der Datenspeicherung in der Datenbank muss Redundanz bei der Speicherung von Informationen sichergestellt werden, und einige der bei der Wiederherstellung verwendeten Daten sollten sorgfältig geschützt werden. Die gebräuchlichste Methode zum Verwalten derartiger redundanter Daten wird als Änderungsprotokoll angesehen.
Was ist das und wie wird es verwendet?
Das Magazin ist ein besonderer Teil der Datenbank.Daten, deren Zugriff nicht zu den DBMS-Funktionen gehört und die mit besonderer Sorgfalt unterstützt werden. In einigen Situationen ist es sogar vorgesehen, zwei Kopien des Journals gleichzeitig auf verschiedenen physischen Medien zu unterstützen. Diese Repositorys erhalten Informationen zu Änderungen, die im Hauptteil der Datenbank auftreten, und in verschiedenen Steuerungssystemen können Änderungen auf verschiedenen Ebenen protokolliert werden. In einigen Situationen stimmt ein Protokolleintrag vollständig mit einer bestimmten logischen Änderungsoperation überein - einer minimalen internen Operation, die mit dem Ändern einer Seite des externen Speichers verbunden ist, während einige DBMS eine Kombination aus zwei Ansätzen verwenden.
In jedem Fall ist das sogenannte"Proaktive Schreibstrategie" in das Protokoll. Wenn es verwendet wird, wird ein Datensatz, der eine Änderung in Datenbankobjekten anzeigt, in den externen Speicher des Journals übertragen, bevor das Objekt geändert wird. Es ist bekannt, dass das Protokoll alle Probleme löst, die mit der Wiederherstellung der Datenbank im Falle eines Fehlers verbunden sind, wenn die Funktionen des Access DBMS die normale Einhaltung dieses Protokolls gewährleisten.
Rollback
Die einfachste Wiederherstellungssituationist ein individuelles Transaktions-Rollback. Für dieses Verfahren müssen Sie kein systemweites Änderungsprotokoll verwenden. Es reicht völlig aus, für jede Transaktion ein lokales Änderungsoperationsprotokoll zu verwenden und dann die Transaktionen zurückzusetzen, indem Sie ab dem Ende jedes Datensatzes inverse Operationen ausführen. Die Struktur einer DBMS-Funktion beinhaltet häufig die Verwendung einer solchen Struktur, aber in den meisten Fällen werden lokale Protokolle immer noch nicht unterstützt, und ein individuelles Rollback selbst für einzelne Transaktionen wird systemweit durchgeführt, und dazu werden alle Datensätze jeder Transaktion durch eine umgekehrte Liste kombiniert.
Wenn eine Fehlfunktion auftritt, wird der externe SpeicherDie Datenbank kann verschiedene Objekte enthalten, die durch Transaktionen geändert wurden, die zum Zeitpunkt des Fehlers nicht abgeschlossen wurden, und es können auch keine verschiedenen Objekte vorhanden sein, die durch diejenigen modernisiert wurden, die vor der Fehlfunktion aufgrund der Verwendung von RAM-Puffern erfolgreich abgeschlossen wurden und deren Inhalt bei ihrem Auftreten vollständig verschwindet Probleme. Wenn das Protokoll, das die Verwendung lokaler Protokolle vorsieht, eingehalten wird, verbleiben Datensätze, die sich auf die Änderung solcher Objekte beziehen, notwendigerweise im externen Speicher.
Der Hauptzweck des Wiederherstellungsprozesses nachWeiche Fehler sind der Status des externen Speichers der Hauptdatenbank, der auftreten würde, wenn die Änderungen an abgeschlossenen Transaktionen im VP behoben würden und keine Spuren nicht abgeschlossener Prozeduren enthalten würden. Um diesen Effekt zu erzielen, sind in diesem Fall die Hauptfunktionen des DBMS das Zurücksetzen unvollständiger Transaktionen und die wiederholte Wiedergabe dieser Vorgänge, deren Ergebnisse letztendlich nicht im externen Speicher angezeigt wurden. Dieser Prozess bietet eine relativ große Anzahl von Feinheiten, die sich hauptsächlich auf die Organisation der Verwaltung des Journals und der Puffer beziehen.
Harte Abstürze
Stellen Sie gegebenenfalls die Datenbank wieder herNach schweren Fehlern wird nicht nur das Protokoll verwendet, sondern auch eine Archivkopie der Datenbank. Letzteres ist eine vollständige Kopie der Datenbank, wenn mit dem Ausfüllen des Journals begonnen wurde. Um das normale Wiederherstellungsverfahren durchzuführen, ist natürlich die Integrität des Protokolls erforderlich, weshalb, wie bereits erwähnt, äußerst ernsthafte Anforderungen an seine Aufbewahrung im externen Speicher gestellt werden. In diesem Fall besteht die Wiederherstellung der Datenbank darin, dass basierend auf der Archivkopie alle zum Zeitpunkt des Fehlers abgeschlossenen Transaktionen im Journal wiedergegeben werden. Falls erforderlich, kann die Arbeit unvollständiger Transaktionen und die Fortsetzung ihres normalen Betriebs nach dem Ende des Wiederherstellungsvorgangs sogar reproduziert werden. In den meisten realen Systemen wird dieses Verfahren jedoch nicht ausgeführt, da die Wiederherstellung nach schweren Fehlern an sich ein ziemlich langwieriges Verfahren ist.
Sprachunterstützung
Mit modernen Datenbanken arbeitenEs werden verschiedene Sprachen verwendet, und in frühen DBMS, deren Zweck, Funktionen und andere Merkmale sich erheblich von modernen Systemen unterschieden, wurden mehrere hochspezialisierte Sprachen unterstützt. Hierbei handelte es sich hauptsächlich um SDL und DML, mit denen das Datenbankschema definiert bzw. Daten bearbeitet werden sollen.
SDL wurde verwendet, um zu definierenlogische Struktur der Datenbank, dh die spezifische Struktur der Datenbank erkennen, die den Benutzern präsentiert wird. DML hingegen enthielt eine ganze Reihe von Informationsmanipulationsoperatoren, mit denen Informationen in die Datenbank eingegeben sowie vorhandene Daten gelöscht, geändert oder verwendet werden konnten.
DBMS-Funktionen umfassen verschiedene Arten der UnterstützungEine einzige integrierte Sprache, die das Vorhandensein aller für die normale Arbeit mit Datenbanken erforderlichen Mittel vorsieht, beginnend mit der erstmaligen Erstellung und Bereitstellung einer Standardbenutzeroberfläche. SQL wird als Standardsprache verwendet, die die Grundfunktionen des DBMS der heute gängigsten relationalen Systeme bereitstellt.
Wie ist er?
Zuallererst kombiniert diese SpracheDie Hauptfunktionen von DML und SDL bieten die Möglichkeit, die spezifische Semantik einer relationalen Datenbank zu bestimmen und die erforderlichen Informationen zu bearbeiten. Darüber hinaus wird die Benennung verschiedener Datenbankobjekte direkt auf Sprachebene in dem Sinne unterstützt, dass der Compiler die Konvertierung von Objektnamen in ihre internen Bezeichner basierend auf speziell unterstützten Servicekatalogtabellen durchführt. Der Kern von Steuerungssystemen interagiert im Prinzip nicht mit Tabellen oder ihren einzelnen Spalten.
Die SQL-Sprache enthält eine ganze ListeSpezialwerkzeuge zum Ermitteln von Einschränkungen der Datenbankintegrität. Wiederum sind solche Einschränkungen in speziellen Katalogtabellen enthalten, und die Integritätskontrolle wird direkt auf Sprachebene durchgeführt, dh beim Lesen einzelner Datenbankänderungsanweisungen generiert der Compiler basierend auf den Integritätsbeschränkungen in der Datenbank den entsprechenden Programmcode.
