Հիմնական DBMS գործառույթները

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Տվյալների բազայի կառավարման ժամանակակից համակարգերը օգտագործվում են բազմաթիվ կայքերում, բայց ոչ բոլորը գիտեն, թե դրանք ինչ են և ինչպես կարող եք օգտագործել DBMS-ի գործառույթները: Նման գործիքները մեծ թվով հնարավորություններ ունեն, ուստի դրանք լիարժեք օգտագործելու համար դուք պետք է հասկանաք, թե դրանք ինչ կարող են անել և որքանով են դրանք օգտակար օգտագործողի համար:

Տվյալների կառավարում

Առաջին հերթին, DBMS-ի գործառույթները ներառում են տեղեկատվության մշակումը արտաքին հիշողության մեջ, և այս գործառույթն է ապահովել VI-ի հիմնական կառուցվածքները, որոնք անհրաժեշտ են ոչ միայն տվյալների բազայում ուղղակիորեն ներառված տեղեկատվությունը պահելու համար, այլև կատարել զանազան սպասարկման առաջադրանքներ, ինչպես օրինակ՝ տարբեր դեպքերում ցանկացած ֆայլի արագացված հասանելիություն ստանալը: Որոշակի փոփոխություններում ակտիվորեն օգտագործվում են տարբեր ֆայլային համակարգերի հնարավորությունները, մինչդեռ մյուսները ապահովում են աշխատանք նույնիսկ արտաքին հիշողության սարքերի մակարդակով: Բայց այս դեպքում հարկ է նշել, որ բարձր զարգացած DBMS-ի գործառույթում օգտատերը ամեն դեպքում տեղեկացված չէ, թե արդյոք օգտագործվում է որևէ համակարգ, և եթե այո, ապա ինչպես են կազմակերպվում ֆայլերը: Մասնավորապես, համակարգը պահպանում է տվյալների բազայում ընդգրկված օբյեկտների անվանման իր կարգը։

RAM բուֆերի կառավարում

Դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում ընդունված է օգտագործել DBMS գործառույթները բավականին մեծ տվյալների բազաներում, և այս չափը առնվազն հաճախ շատ ավելի մեծ է, քան առկա RAM-ը: Իհարկե, եթե տվյալների յուրաքանչյուր տարր մուտք գործելու դեպքում փոխանակում է կատարվում արտաքին հիշողության հետ, ապա վերջինիս արագությունը կհամապատասխանի բուն համակարգի արագությանը, հետևաբար, փաստացի մեծացնելու միակ տարբերակը բուֆերացնելն է։ տեղեկատվություն RAM-ում: Ավելին, նույնիսկ եթե ՕՀ-ն իրականացնում է համակարգային բուֆերացում, օրինակ՝ UNIX-ի հետ, դա բավարար չի լինի DBMS-ին տրամադրելու նպատակը և հիմնական գործառույթները, քանի որ այն ունի շատ ավելի մեծ քանակությամբ տվյալներ յուրաքանչյուրի համար բուֆերացման օգտակար հատկությունների վերաբերյալ: օգտագործված տվյալների բազայի որոշակի հատված: Դրա շնորհիվ առաջադեմ համակարգերը պահպանում են իրենց բուֆերների հավաքածուն, ինչպես նաև եզակի կարգապահություն դրանց փոխարինման համար:

Հարկ է նշել այն փաստը, որ գոյություն ունի կառավարման համակարգերի առանձին ուղղություն՝ կենտրոնացած RAM-ում ամբողջ տվյալների բազայի շարունակական առկայության վրա: Այս ուղղությունը հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ մոտ ապագայում համակարգիչներում RAM-ի քանակը կկարողանա այնքան ընդլայնվել, որ նրանք այլևս չեն անհանգստանա որևէ բուֆերացման մասին, և այս տեսակի DBMS-ի հիմնական գործառույթները օգտակար կլինեն այստեղ: Այս պահին բոլոր այս աշխատանքները մնում են փորձարկման փուլում։

Գործարքների կառավարում

Գործարքը օգտագործված տվյալների բազայի հետ գործառնությունների հաջորդականությունն է, որը կառավարման համակարգը համարում է.մեկ ամբողջություն. Եթե գործարքն ամբողջությամբ հաջողությամբ իրականացվի, համակարգը ամրագրում է արտաքին հիշողության մեջ իր կատարած փոփոխությունները, կամ այդ փոփոխություններից ոչ մեկը չի ազդի տվյալների բազայի վիճակի վրա: Այս գործողությունը պահանջվում է օգտագործված տվյալների բազայի տրամաբանական ամբողջականությունը պահպանելու համար: Հարկ է նշել, որ գործարքի մեխանիզմի ճիշտ ընթացքի պահպանումը նախապայման է նույնիսկ մեկ օգտատիրոջ DBMS-ների օգտագործման դեպքում, որի նպատակն ու գործառույթները էապես տարբերվում են այլ տեսակի համակարգերից։

Այն հատկությունը, որ ցանկացած գործարք սկսվում է միայն այն ժամանակ, երբ տվյալների բազան գտնվում է հետևողական վիճակում և այն թողնում է նույն վիճակում ընթացակարգի ավարտից հետո, չափազանց հարմար է դարձնում այն օգտագործել որպես տվյալների բազայի գործունեության միավոր: Վերահսկիչ համակարգի կողմից միաժամանակ կատարվող գործարքների պատշաճ կառավարմամբ յուրաքանչյուր առանձին օգտատեր, սկզբունքորեն, կարող է իրեն զգալ որպես ամբողջի մաս: Այնուամենայնիվ, սա ինչ-որ չափով իդեալականացված ներկայացում է, քանի որ շատ իրավիճակներում, երբ աշխատող մարդիկ դեռ կզգան իրենց գործընկերների ներկայությունը, եթե նրանք օգտագործում են բազմաբնակարան օգտագործող համակարգ, բայց իրականում դա նախատեսված է նաև DBMS-ի հենց հայեցակարգով:. Բազմ օգտատերերի տիպի DBMS-ի առանձնահատկությունները նաև կապում են այնպիսի հասկացությունների, ինչպիսիք են սերիական կատարման պլանը և սերիականացումը գործարքների կառավարմանը:

Ի՞նչ են նշանակում:

Միաժամանակ կատարվող գործարքների սերիականացումը նախատեսում է դրանց աշխատանքի համար հատուկ պլանի կառուցում, որում.ձեռք բերված խառնուրդի ընդհանուր ազդեցությունը համարժեք է դրանց հաջորդական կատարման շնորհիվ ստացված արդյունքին։

Սերիական կատարման պլանը գործողությունների հատուկ կառուցվածք է, որը հանգեցնում է սերիականացման: Իհարկե, եթե համակարգին հաջողվի ապահովել գործարքների խառնուրդի իսկապես սերիական կատարում, ապա ցանկացած օգտատիրոջ համար, ով նախաձեռնում է գործարք, ուրիշների ներկայությունը լիովին աննկատ կլինի, բացառությամբ, որ այն կաշխատի մի փոքր ավելի դանդաղ՝ համեմատած միայնակ օգտագործողի հետ: ռեժիմ։

Գոյություն ունեն սերիալացման մի քանի հիմնական ալգորիթմներ: Կենտրոնացված համակարգերում այսօր ամենատարածված ալգորիթմները հիմնված են տվյալների բազայի տարբեր օբյեկտների համաժամացման վրա: Սերիալացման ցանկացած ալգորիթմ օգտագործելու դեպքում տրամադրվում է տվյալների բազայի որոշակի օբյեկտների հասանելիության վերաբերյալ երկու կամ ավելի գործարքների միջև հակասությունների հնարավորություն: Նման իրավիճակում այս պրոցեդուրան աջակցելու համար անհրաժեշտ է կատարել rollback, այսինքն՝ վերացնել տվյալների բազայում կատարված ցանկացած փոփոխություն մեկ կամ մի քանի գործընթացների միջոցով։ Սա միայն այն իրավիճակներից մեկն է, երբ մարդը զգում է ուրիշների ներկայությունը բազմաֆունկցիոնալ համակարգում:

Journaling

Ժամանակակից համակարգերի հիմնական պահանջներից է արտաքին հիշողության մեջ տեղեկատվության պահպանման հուսալիության ապահովումը։ Մասնավորապես, սա նախատեսում է, որ DBMS-ի հիմնական գործառույթները ներառում են վերջին համաձայնեցվածը վերականգնելու հնարավորությունըտվյալների բազայի վիճակը ցանկացած ծրագրաշարի կամ ապարատային խափանումից հետո: Դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում ընդունված է դիտարկել ապարատային խափանումների երկու տարբերակ՝

• փափուկ, որը կարելի է մեկնաբանել որպես համակարգչի անսպասելի անջատում (ամենատարածված դեպքը վթարային հոսանքի անջատումն է);
• հարդ, որոնք բնութագրվում են արտաքին կրիչների վրա պահվող տվյալների մասնակի կամ ամբողջական կորստով:

Ծրագրային խափանումների օրինակները ներառում են համակարգի խափանումը, երբ փորձում եք օգտագործել որևէ գործառույթ, որը չի մտնում DBMS-ի հիմնական գործառույթների մեջ, կամ օգտատերերի որոշ օգտակար ծրագրերի խափանում, որի արդյունքում որոշակի գործարք չի ավարտվել: Նախկին իրավիճակը կարելի է համարել հատուկ տեսակի փափուկ ձախողում, մինչդեռ երկրորդը պահանջում է մեկ գործարքի վերականգնում:

Իհարկե, ամեն դեպքում տվյալների բազան նորմալ վերականգնելու համար պետք է ունենալ որոշակի քանակությամբ լրացուցիչ տեղեկատվություն։ Այլ կերպ ասած, տվյալների բազայում տվյալների պահպանման հուսալիության բնականոն պահպանման համար անհրաժեշտ է ապահովել տեղեկատվության պահպանման ավելորդությունը, իսկ վերականգնման ընթացքում օգտագործվող տվյալների մասը պետք է պահպանվի հատկապես ուշադիր: Այս ավելորդ տվյալների պահպանման ամենատարածված մեթոդը փոփոխությունների գրանցումն է:

Ի՞նչ է դա և ինչպե՞ս է այն օգտագործվում:

Գրանցամատյանը տվյալների բազայի հատուկ մասն է, մուտքորը ներառված չէ DBMS ֆունկցիաների շարքում, և այն աջակցվում է շատ ուշադիր: Որոշ իրավիճակներում այն նույնիսկ ապահովում է գրանցամատյանի երկու օրինակների միաժամանակյա աջակցություն, որոնք տեղակայված են տարբեր ֆիզիկական կրիչներում: Այս պահոցները տեղեկատվություն են ստանում տվյալների բազայի հիմնական մասում տեղի ունեցող ցանկացած փոփոխության մասին, և կառավարման տարբեր համակարգերում փոփոխությունները կարող են գրանցվել տարբեր մակարդակներում: Որոշ իրավիճակներում գրանցամատյանի մուտքագրումը լիովին համապատասխանում է որոշակի տրամաբանական թարմացման գործողությանը, մյուսներում՝ նվազագույն ներքին գործողությանը, որը կապված է արտաքին հիշողության էջի թարմացման հետ, մինչդեռ որոշ DBMS նախատեսում են երկու մոտեցումների համակցություն:

Ամեն դեպքում օգտագործվում է այսպես կոչված «գրել առաջ» գրանցման ռազմավարությունը։ Երբ այն կիրառվում է, ռեկորդը, որը ցույց է տալիս տվյալների բազայի ցանկացած օբյեկտի փոփոխություն, մտնում է արտաքին գրանցամատյանի հիշողության մեջ նախքան օբյեկտը փոխելը: Հայտնի է, որ եթե Access DBMS-ի գործառույթները ապահովում են այս արձանագրության բնականոն իրականացումը, ապա գրանցամատյանի օգտագործումը լուծում է ցանկացած խնդիր, որը կապված է տվյալների բազայի վերականգնման հետ որևէ ձախողման դեպքում:

Վերադարձ

Վերականգնման ամենապարզ իրավիճակը անհատական գործարքի հետ վերադարձն է: Այս ընթացակարգի համար ձեզ հարկավոր չէ օգտագործել ամբողջ համակարգի փոփոխության մատյան, և բավական է յուրաքանչյուր գործարքի համար օգտագործել տեղական փոփոխման գործառնությունների մատյան, այնուհետև հետ գցել գործարքները՝ կատարելով հակադարձ գործողություններ՝ սկսած յուրաքանչյուրի վերջից: գրառումները։ DBMS ֆունկցիայի կառուցվածքը հաճախ ապահովում էհենց այդպիսի կառուցվածքի օգտագործումը, բայց շատ դեպքերում տեղական տեղեկամատյանները դեռևս չեն աջակցվում, և նույնիսկ առանձին գործարքների համար անհատական հետադարձ կապ է իրականացվում՝ համաձայն ամբողջ համակարգի, և դրա համար գործարքներից յուրաքանչյուրի բոլոր գրառումները համակցված են: հակառակ ցուցակում։

Փափուկ խափանման ժամանակ տվյալների բազայի արտաքին հիշողությունը կարող է ներառել տարբեր օբյեկտներ, որոնք փոփոխվել են ձախողման պահին չավարտված գործարքներով, ինչպես նաև կարող են բացակայել տարբեր օբյեկտներ, որոնք բարելավվել են հաջողությամբ ավարտվածների կողմից: նախքան ձախողումը RAM-ի բուֆերների օգտագործման միջոցով, որոնց բովանդակությունը լիովին անհետանում է, երբ նման խնդիրներ են առաջանում: Եթե պահպանվում է տեղական տեղեկամատյաններ օգտագործելու արձանագրությունը, արտաքին հիշողության մեջ անպայման կլինեն գրառումներ, որոնք վերաբերում են ցանկացած այդպիսի օբյեկտի փոփոխմանը:

Փափուկ խափանումներից հետո վերականգնման ընթացակարգի հիմնական նպատակը հիմնական տվյալների բազայի արտաքին հիշողության այնպիսի վիճակն է, որը տեղի կունենա, եթե կատարված ցանկացած գործարքի փոփոխություններ կատարվեին VI-ում և չպարունակեին հետքեր: անավարտ ընթացակարգերի մասին: Այս էֆեկտին հասնելու համար DBMS-ի հիմնական գործառույթներն այս դեպքում թերի գործարքների վերադարձն է և այն գործողությունների վերարտադրումը, որոնց արդյունքներն ի վերջո չեն ցուցադրվել արտաքին հիշողության մեջ: Այս գործընթացը ներառում է բավականին մեծ թվով նրբություններ, որոնք հիմնականում վերաբերում են գրանցամատյանների և բուֆերների կառավարման կազմակերպմանը:

Դժվար ձախողումներ

Երբ կոշտ ձախողումից հետո տվյալների բազան պետք է վերականգնվի, օգտագործվում է ոչ միայն գրանցամատյանը, այլ նաև տվյալների բազայի կրկնօրինակ պատճենը: Վերջինս տվյալների բազայի ամբողջական պատճենն է մինչև գրանցամատյանի լրացման սկիզբը: Իհարկե, նորմալ վերականգնման ընթացակարգի համար պահանջվում է ամսագրի պահպանում, հետևաբար, ինչպես արդեն նշվեց, չափազանց լուրջ պահանջներ են դրվում արտաքին հիշողության մեջ դրա պահպանման վրա: Տվյալ դեպքում տվյալների բազայի վերականգնումը բաղկացած է նրանից, որ արխիվային պատճենի հիման վրա գրանցամատյանը վերարտադրում է բոլոր գործարքները, որոնք ավարտվել են ձախողման պահին: Անհրաժեշտության դեպքում այն կարող է նույնիսկ վերարտադրել սպասվող գործարքները և շարունակել դրանց բնականոն աշխատանքը վերականգնման ընթացակարգի ավարտից հետո, սակայն իրական համակարգերի մեծ մասում այս ընթացակարգը չի իրականացվում այն պատճառով, որ կոշտ ձախողման վերականգնումն ինքնին բավականին երկար ընթացակարգ է:

Լեզվի աջակցություն

Ժամանակակից տվյալների բազաները օգտագործում են տարբեր լեզուներ, և վաղ DBMS-ները, որոնց նպատակը, գործառույթները և այլ առանձնահատկություններ զգալիորեն տարբերվում էին ժամանակակից համակարգերից, ապահովում էին մի քանի բարձր մասնագիտացված լեզուների աջակցություն: Հիմնականում դրանք SDL և DML էին, որոնք նախատեսված էին համապատասխանաբար տվյալների բազայի սխեման սահմանելու և տվյալները շահարկելու համար:

SDL օգտագործվել է տվյալների բազայի տրամաբանական կառուցվածքը որոշելու համար, այսինքն՝ ճանաչելու տվյալների բազայի հատուկ կառուցվածքը, որը ներկայացված էօգտվողներ. Մյուս կողմից, DML-ը ներառում էր տեղեկատվության մանիպուլյացիայի օպերատորների մի ամբողջ համալիր, որը թույլ էր տալիս մուտքագրել տեղեկատվություն տվյալների բազա, ինչպես նաև ջնջել, փոփոխել կամ օգտագործել առկա տվյալները:

DBMS գործառույթները ներառում են տարբեր տեսակի աջակցություն մեկ ինտեգրված լեզվի համար, որն ապահովում է տվյալների բազաների հետ նորմալ աշխատանքի համար անհրաժեշտ ցանկացած միջոցի առկայությունը՝ սկսած դրա սկզբնական ստեղծումից և տրամադրելով ստանդարտ օգտատիրոջ միջերես: SQL-ն օգտագործվում է որպես ստանդարտ լեզու, որն ապահովում է այսօրվա ամենատարածված հարաբերական համակարգերի DBMS-ի հիմնական գործառույթները:

Ինչ է դա?

Նախ, այս լեզուն միավորում է DML-ի և SDL-ի հիմնական գործառույթները, այսինքն՝ հնարավորություն է տալիս որոշել հարաբերությունների տվյալների բազայի կոնկրետ իմաստաբանությունը և շահարկել անհրաժեշտ տեղեկատվությունը: Միևնույն ժամանակ, տվյալների բազայի տարբեր օբյեկտների անվանումն աջակցվում է անմիջապես լեզվի մակարդակով, այն իմաստով, որ կոմպիլյատորը փոխակերպում է օբյեկտների անունները իրենց ներքին նույնացուցիչների՝ հատուկ պահպանվող սպասարկման կատալոգի աղյուսակների հիման վրա: Կառավարման համակարգերի միջուկը, սկզբունքորեն, որևէ կերպ չի փոխազդում աղյուսակների կամ դրանց առանձին սյունակների հետ:

SQL լեզուն ներառում է հատուկ գործիքների մի ամբողջ ցանկ, որոնք թույլ են տալիս որոշել տվյալների բազայի ամբողջականության սահմանափակումները: Կրկին, ցանկացած նման սահմանափակում ներառված է հատուկ կատալոգային աղյուսակներում, և ամբողջականության վերահսկումն իրականացվում է անմիջապես լեզվի մակարդակով, այսինքն. Տվյալների բազայի փոփոխման առանձին հայտարարությունների ընթերցման գործընթացում կոմպիլյատորը, հիմնվելով տվյալների բազայի ամբողջականության սահմանափակումների վրա, ստեղծում է համապատասխան ծրագրի կոդը: