11

Лекция 2. Функции субд.

Как было показано в первой лекции, традиционных возможностей файловых систем оказывается недостаточно для построения даже простых информационных систем. Мы выявили несколько потребностей, которые не покрываются возможностями систем управления файлами: поддержание логически согласованного набора файлов; обеспечение языка манипулирования данными; восстановление информации после разного рода сбоев; реально параллельная работа нескольких пользователей. Можно считать, что если прикладная информационная система опирается на некоторую систему управления данными, обладающую этими свойствами, то эта система управления данными является системой управления базами данных (СУБД).

База данных: Совместно используемый набор логически связанных данных (и описание этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации.

2.1. Основные функции субд

Более точно, к числу функций СУБД принято относить следующие:

2.1.1. Непосредственное управление данными во внешней памяти

Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей, например, для убыстрения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы). В некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но подчеркнем, что в развитых СУБД пользователи в любом случае не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, и если использует, то как организованы файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД.

2.1.2. Управление буферами оперативной памяти

СУБД обычно работают с БД значительного размера; по крайней мере, этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Понятно, что если при обращении к любому элементу данных будет производиться обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. При этом, даже если операционная система производит общесистемную буферизацию (как в случае ОС UNIX), этого недостаточно для целей СУБД, которая располагает гораздо большей информацией о полезности буферизации той или иной части БД. Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов.

Заметим, что существует отдельное направление СУБД, которое ориентировано на постоянное присутствие в оперативной памяти всей БД. Это направление основывается на предположении, что в будущем объем оперативной памяти компьютеров будет настолько велик, что позволит не беспокоиться о буферизации. Пока эти работы находятся в стадии исследований.

2.1.3. Каталог, доступный конечным пользователям

В данном случае подразумевается наличие интегрированного системного каталога с данными о схемах, пользователях, приложениях и т.д. Предполагается, что каталог доступен как пользователям, так и функциям СУБД. Системный каталог, или словарь данных, является хранилищем информации, описывающей данные в БД (по сути, это «данные о данных», или метаданные). В зависимости от типа СУБД количество информации и способ ее применения могут меняться. Обычно в системном каталоге хранятся следующие сведения:

- имена, типы и размеры элементов данных;

- имена связей;

- накладываемы на данные ограничения поддержки целостности;

- имена санкционированных пользователей, которым предоставлено право доступа к данным;

- внешняя, концептуальная и внутренняя схемы и отображения между ними;

статистические данные, например частота транзакций и счетчики обращений к объектам БД.

Системный каталог предоставляет следующие преимущества:

• информация о данных может быть централизованно собрана и сохранена, что позволит контролировать доступ к этим данным, как и к любому другому ресурсу;

• можно определить смысл данных, что поможет другим пользователям понять их предназначение;

- упрощается сообщение, так как сохраняются точные определения смысла данных. В системном каталоге также могут быть указаны один или не­сколько пользователей, которые являются владельцами данных или обла­дают правом доступа к ним;

- благодаря централизованному хранению избыточность и противоречивость описания отдельных элементов данных могут быть легко обнаружены;

- внесенные в базу данных изменения могут быть запротоколированы;

- последствия любых изменений могут быть определены еще до их внесения, поскольку в системном каталоге зафиксированы все существующие элементы данных, установленные между ними связи, а также все их пользователи;

- меры обеспечения безопасности могут быть дополнительно усилены. Появляются новые возможности организации поддержки целостности данных;

- может выполняться аудит сохраняемой информации.