Проблемы многопользовательского режима

С точки зрения организации совместного доступа к данным со стороны нескольких пользователей режимы работы с ними делятся на режим монопольного (эксклюзивного) доступа и режим общего (разделенного) доступа. Режим монопольного доступа к базе данных предусматривает, что только один из пользователей (программных процессов) может работать с ней, а возможность ее открытия другими пользователями (процессами) блокируется. Открытие базы данных в монопольном режиме, как правило, используется для выполнения операций по изменению структуры таблиц и связей между ними, экспорта большого количества информации, выполнения служебных операций с данными (сохранение, восстановление, сжатие) и т. п. Соответственно, в режиме разделенного доступа сразу несколько пользователей могут работать с базой данных. Для предотвращения возможных конфликтов при попытках со стороны различных пользователей изменить одни и те же записи в СУБД используется механизм блокировок. Блокировка того или иного объекта в случае работы с ним какого-либо пользователя означает предотвращение любых других попыток изменить этот объект, но при этом сохраняется возможность его чтения.

Безопасность данных

Основные требования по безопасности данных, предъявляемые к БД и СУБД, во многом совпадают с требованиями, предъявляемыми к безопасности данных в компьютерных системах – контроль доступа, криптозащита, проверка целостности, протоколирование и т.д.

Под управлением целостностью в БД понимается защита данных в БД от неверных (в отличие от несанкционированных) изменений и разрушений . Поддержание целостности БД состоит в том, чтобы обеспечить в каждый момент времени корректность (правильность) как самих значений всех элементов данных, так и взаимосвязей между элементами данных в БД . С поддержанием целостности связаны следующие основные требования.

1. Обеспечение достоверности. В каждый элемент данных информация заносится точно в соответствии с описанием этого элемента .Должны быть предусмотрены механизмы обеспечения устойчивости элементов данных и их логических взаимосвязей к ошибкам или неквалифицированным действиям пользователей.

2. Управление параллелизмом. Нарушение целостности БД может возникнуть при одновременном выполнении операций над данными, каждая из которых в отдельности не нарушает целостности БД . Поэтому должны быть предусмотрены механизмы управления данными, обеспечивающие поддержание целостности БД при одновременном выполнении нескольких операций.

3. Восстановление. Хранимые в БД данные должны быть устойчивы по отношению к неблагоприятным физическим воздействиям (аппаратные ошибки, сбои питания и т .п .) и ошибкам в программном обеспечении . Поэтому должны быть предусмотрены механизмы восстановления за предельно короткое время того состояния БД, которое было перед появлением неисправности.

Управление доступом: избирательное и обязательное. Категории

В современных СУБД поддерживается как избирательный, так и обязательный подходы к обеспечению безопасности данных.

В случае избирательного управления, некий пользователь обладает различными правами, или привилегиями, и полномочиями при работе с различными объектами. Поскольку разные пользователи могут обладать различными правами доступа к одному и тому же объекту, такие системы очень гибкие.

В случае обязательного управления, каждому объекту присваивается некий квалификационный уровень, ну а каждому пользователю предоставляются права доступа к тому или иному уровню; и соответственно, если у вас есть права доступа на какой-то уровень – все, что на этот уровень записано, ко всему у вас имеется доступ. Считается, что такие системы жесткие, статичные, но они проще в управлении: легко всем объектам дать какой-либо номер (1,2,3,4…) и пользователю потом присвоить доступ кому до 5-го, кому до 6-го, кому до 7-го уровня и т.д. в порядке повышения приоритета.

Категории пользователей. Администратор БД. Владелец БД, владелец объекта БД

В общем случае пользователи СУБД могут быть разбиты на 3 основные большие группы: 1. администратор сервера базы данных (и его помощники): ведают установкой, конфигурированием сервера, регистрацией пользователей, групп, ролей, и т.д. Обладает всеми правами базы данных. 2. администратор отдельной базы данных (сервер может обслуживать тысячи баз данных). 3. прочие конечные пользователи: программисты (создают программы для управления теми или иными процессами: бухгалтерскими, кадровыми…), работники фирм и т.д.

Предложения GRANT, REVOKE

Привилегия GRANT позволяет пользователям передавать свои привилегии другим пользователям. Два пользователя с неодинаковыми привилегиями, имея привилегию GRANT, способны объединить свои привилегии. REVOKE обратная операция призвана отнимать привилегии.

Транзакции. Атомарность, согласованность, изолированность, долговечность транзакции.

Транзакция - это последовательность операторов манипулирования данными, выполняющаяся как единое целое (принцип "все или ничего") и переводящая базу данных из одного целостного состояния (т.е. состояния, в котором удовлетворены все ограничения целостности, определенные для базы данных) в другое целостное состояние.

Атомарность (Atomicity). Транзакция либо фиксирует результат своей операции, либо возвращает всё на место. Если транзакция выполняется успешно, результат транзакции фиксируется. Если по какой-то причине транзакция не удалась, объекты, над которыми осуществлялась операция, возвращаются в исходное состояние. Например, при переименовании объекта должно произойти стирание старого имени и установка нового, или имя объекта должно остаться неизменным.

Кстати, атомарность (взаимозависимость) является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. К примеру, священник во время проведения церемонии бракосочетания сначала спрашивает жениха и невесту: "Хочешь ли ты взять себе в супруги этого человека?". Только после того как и тот и другая ответят "Да", священник может сказать: "Объявляю вас мужем и женой", и таким образом зафиксировать переход из одного состояния в другое. Другими словами, в рамках транзакции несколько независимых друг от друга участников сделки должны прийти к общему для всех соглашению, прежде чем сделка будет заключена. Если одна из сторон будет против, каждый из участников остаётся при своих.

Согласованность (Consistency). Транзакция вызывает корректную трансформацию системы, при этом сохраняя её состояние. Например, в рамках транзактного добавления одного элемента в двусвязный список, все четыре указателя в ту и в другую сторону обновляются одновременно.

Изолированность (Isolation). Выполняющиеся одновременно транзакции изолированы от воздействия незавершившихся транзакций. Данная характеристика также именуется как сериализуемость (serializability). Например, транзакция, проходящая через двусвязный список, который в это время подвергается изменению предыдущей транзакцией, будет видеть только те изменения, которые уже осуществились до её инициализации. Изменения же, осуществляемые предыдущей транзакцией, после запуска этой транзакции, уже никак не могут повлиять на неё.

Возможность параллельного выполнения конкурирующих транзакций на различных уровнях изолированности позволяет разработчикам приложений повысить эффективность системы. Нижние уровни изолированности дают возможность увеличить количество одновременно выполняющихся транзакций за счет риска получения размытого или несогласованного состояния данных. В то время, когда некоторые транзакции выполняются на высшем уровне изолированности (чистая сериализуемость), совместно выполняющиеся транзакции на нижних уровнях изолированности выполняются параллельно и могут работать с незафиксированными или устаревшими, прочитанными транзакцией ранее, данными. Конечно, транзакции, выполняющиеся на нижних уровнях изолированности, могут произвести в результате работы неправильные данные. Разработчики приложений должны остерегаться распространения таких ошибок при использовании некорректных данных транзакциями высоких уровней изолированности.

Долговечность или устойчивость (Durability). Если транзакция завершилась успешно, её результат будет зафиксирован и сохранён. Более того, в этом случае результат сохранится даже при опасности возникновения сбоя системы.Следует отметить, что свойства АСИД транзакций не всегда выполняются в полном объеме. Особенно это относится к свойству И (изоляция). В идеале, транзакции разных пользователей не должны мешать друг другу, т.е. они должны выполняться так, чтобы у пользователя создавалась иллюзия, что он в системе один. Простейший способ обеспечить абсолютную изолированность состоит в том, чтобы выстроить транзакции в очередь и выполнять их строго одну за другой. Очевидно, при этом теряется эффективность работы системы. Поэтому реально одновременно выполняется несколько транзакций.