8.4. Администрирование и обеспечение целостности баз данных

В процессе эксплуатации ИС одними из наиболее важных вопросов, которые приходится решать службе эксплуатации систем, и в частности АБД, являются вопросы поддержания целостности и безопасности баз данных.

Под целостностью БД понимается соответствие между со­держанием БД и поисковым аппаратом (индексными или ин­вертированными структурами), т.е. имеется в виду возмож­ность их "перекоса".

Как правило, нарушение целостности БД приводит к тому, что к ней вообще невозможно обратиться (теряется прак­тически все содержимое БД).

Целостность БД может быть нарушена в результате:

— сбоев программно-технических средств,

— физического разрушения носителей информации (дис­ков, лент),

— разрушения файловой системы БД из-за действия ком­пьютерных вирусов,

— сбоев электропитания.

Безопасность данных БД включает информационную без­опасность, обеспечение целостности БД и устойчивость к на­рушению безопасности (способность быстро восстановить нарушенную безопасность) (рис. 20).

Информационная безопасность достигается:

— защитой от НСД (разделение доступа на всех уровнях ОС, ОС-сети, СУБД-паролем);

— контролем доступа к БД (протоколирование работы си­стемы);

— использованием криптографических методов (шифро­вание, защита от навязывания ложной информации и т.д.);

— административными мерами (спец. помещение, допуск людей, выдача материалов).

Целостность БД обеспечивается посредством:

— использования механизма транзакций (физическое за­несение данных в БД осуществляется после завершения всех действий с открытым блоком данных);

— оперативного резервирования БД (прежде чем внести изменения в БД, делается копия содержимого БД или изме­няемой части БД с целью возможного "отката");

— включения технических средств защиты и дублирования (УПС, методы зеркального дублирования);

— создания копий и ретрокопий в регламентном (обеспечивающем) режиме.

Устойчивость к нарушениям достигается разумным соче­танием методов информационной безопасности и целост­ности БД, позволяющих быстро восстановить и обеспечить безопасность БД.

Для поддержания целостности, обеспечения качества со­держания баз данных и корректности их обработки в ИС ар­хитектуры «клиент-сервер» следует рассмотреть основные принципы организации трех видов БД: персональной, си­стемной и распределенной.

Персональная БД размещается на автоматизированных ра­бочих местах пользователей системы и предназначена для хранения локальных данных и прикладных программ.

Системная база данных (СБД) размещается на сервере базы данных, в центральном узле сети. Сервер БД обеспечи­вает контроль над доступом к БД и управляет всеми приклад­ными программами, находящимися на рабочих станциях. При этом запросы, сформулированные пользователями на рабочих станциях с использованием языка SQL, обрабаты­ваются сервером БД, а затем соответствующие запросу дан­ные передаются обратно, на рабочую станцию. Благодаря та­кой технологии обработки серверы БД значительно сокра­щают нагрузку на сеть и обеспечивают более высокий уро­вень целостности и сохранности базы данных такой органи­зации.

Распределенная БД (РБД) располагается в различных уз­лах сети. С точки зрения пользователя РБД, это логически единая БД, состоящая из ряда физических баз данных. Такой подход к организации БД позволяет снизить затраты на пе­редачу данных по сети за счет размещения в каждом локаль­ном узле тех данных, которые, как правило, используются именно в нем и лишь иногда могут запрашиваться пользова­телем других узлов. Решая проблему обеспечения целост­ности и сохранности РБД, следует обратить внимание на то обстоятельство, что в узлах сети могут находиться разнотип­ные компьютеры, использующие различные операционные системы, протоколы обмена и СУБД, поддерживающие раз­ные модели данных.

Рассмотренные выше принципы организации БД в совре­менных информационных системах архитектуры «клиент-сервер» позволяют сформулировать основной подход к тех­нологии сопровождения БД и выбрать необходимый набор аппаратно-программных средств для реализации данной тех­нологии, упрощающей работу АБД. Важнейшим мероприятием по обеспечению целостности БД является их администри­рование.

При использовании предлагаемой технологии админи­стрирования (сопровождения) БД предполагается, что все работы по сопровождению ведутся с выделенного админи­стратору БД рабочего места. Сопровождение выполняется в двух режимах:

— оперативном,

— обеспечивающем.

Сопровождение БД в оперативном режиме предусматри­вает следующие виды работ:

— подготовку и формирование АРМ АБД;

— оперативный контроль над работой СУБД;

— анализ аварийных ситуаций в процессе ведения БД;

— оперативное восстановление БД;

— снятие отчетов, сбор и регистрацию статистических данных.

Процесс оперативного контроля над СУБД заключается в своевременном принятии мер по поддержанию нормального функционирования СУБД.

Анализ аварийных ситуаций с БД возлагается на админи­стратора баз данных. В случае возникновения аварийной си­туации она регистрируется в журнале сопровождения БД с указанием времени ее обнаружения и описанием сре­ды функционирования системы, а также с распечаткой программ автономного контроля физической целостности БД.

Независимо от природы возникшей аварийной ситуации важно, чтобы восстановление функционирования БД можно было осуществить как можно быстрее. В зависимости от ха­рактера повреждения базы данных АБД принимает решение, о восстановлении работоспособности БД в оперативном ре­жиме или, в случае необходимости, о проведении автоном­ных работ по восстановлению БД. Оперативное восстановление БД производится с использованием средств, которые будут рассмотрены ниже, или путем использования страховых копий и ретрокопий БД. Снятие отчетов по БД и сбор статистики производятся с целью косвенного определения нарушения целостности БД, а также для анализа и оценки состояния БД.

Сопровождение БД в обеспечивающем режиме предполагает выполнение следующих видов работ:

— создания страховых копий и ретрокопий БД,

— восстановления БД,

— физической и логической реорганизации БД. Страховые копии БД создаются для обеспечения восста­новления БД при возникновении различных аварийных си­туаций. Страховые копии БД создаются ежедневно после за­вершения сеанса работы или в конце рабочего дня. Таким образом, недельный набор страховых копий должен содер­жать, как минимум, пять ежедневных комплектов копий. Повторные копии на тот же комплект делаются через неде­лю, что обеспечивает возможность восстановления БД за не­дельный интервал. Ретрокопии (недельные копии) создаются в конце рабочей недели.

Процесс восстановления БД заключается в докате БД по­средством:

— восстановления БД по полной недельной копии (ретрокопии);

— проведения всех изменений по соответствующим еже­дневным копиям.

Потребность в проведении логической и физической ре­организации БД возникает в процессе эксплуатации БД в том случае, если характеристики БД перестают удовлетворять требованиям, предъявляемым к системе. Кроме того, физи­ческая реорганизация может быть использована для улучше­ния физических характеристик БД, а также для повышения производительности готовой БД. Порядок проведения физи­ческой реорганизации БД определяется администратором базы данных с учетом типа используемой СУБД.

Необходимость логической реорганизации БД обычно вы­зывается разработкой новых задач или модификацией уже имеющихся. Реорганизация логической структуры БД пред­полагает включение или удаление логических файлов БД, изменение характеристик или состава атрибутов файлов БД, полное удаление файлов или другие операции.

Таким образом, представленная технология сопровожде­ния БД в сочетании с набором средств позволяет админи­стратору базы данных повысить качество ее обслуживания и обеспечить требуемый уровень целостности и сохранности данных.