2.1.1. Функции, реализуемые субд. (вопрос 5)

В общем плане можно выделить следующие функции, реализуемые СУБД:

1. организация и поддержание логической структуры данных (схемы базы данных);

2. организация и поддержание физической структуры данных во внешней памяти;

3. организация доступа к данным и их обработка в оперативной и внешней памяти.

Организация и поддержание логической структуры данных (схемы базы данных) обеспечивается моделями организации данных (моделями данных).

Модель данных определяется способом организации данных, ограничениями целостности и множеством операций, допустимых над объектами организации данных. Соответственно модель данных разделяют на три составляющие – структурную, целостную и манипуляционную.

Известны три основные модели организации данных: иерархическая, сетевая и реляционная. Модель данных, реализуемая СУБД, является одной из основных составляющих, определяющих функциональные возможности СУБД по отражению в базах данных информационно-логических схем предметных областей АИС.

Модель организации данных, по сути, определяет внутренний информационный язык автоматизированного банка данных, реализующего автоматизированную ИС.

По моделям часто различают иерархические, сетевые и реляционные СУБД.

Организация и поддержание физической структуры данных во внешней памяти.

Эта функция включает организацию и поддержание внутренней структуры файлов базы данных, иногда называют форматом файлов базы данных, а также создание и поддержание специальных структур (индексы, страницы) для эффективного и упорядоченного доступа к данным. В этом плане эта функция тесно связана с третьей функцией СУБД – организацией доступа к данным.

Организация и поддержание физической структуры данных во внешней памяти может производиться как на основе штатных средств файловых систем, так и на уровне непосредственного управления СУБД устройствами внешней памяти.

Организация доступа к данным и их обработка в оперативной и внешней памяти осуществляется через реализацию процессов, получивших название транзакций.

Транзакцией называют последовательную совокупность операций, имеющую отдельное смысловое значение по отношению к текущему состоянию базы данных.

Например, транзакция по удалению отдельной записи в базе данных последовательно включает:

• определение страницы файла данных, содержащей указанную запись;

• считывание и пересылку соответствующей страницы в буфер оперативной памяти;

• собственно удаление записи в буфере ОЗУ;

• проверку ограничений целостности по связям и другим параметрам после удаления и, наконец;

• «выталкивание» и фиксацию в файле базы данных нового состояния соответствующей страницы данных.

Транзакции принято разделять на две разновидности:

1. изменяющие состояние базы данных после завершения транзакции;

2. изменяющие состояние базы данных лишь временно, с восстановлением исходного состояния

данных после завершения транзакции.

Совокупность функций СУБД по организации и управлению транзакциями называют монитором транзакций.

В теории и практике СУБД транзакции выступают по отношению к базе данных внешними процессами, отождествляемыми с действиями пользователей банка данных. Инициатором транзакций может быть как один пользователь, так и несколько пользователей одновременно.

По этому критерию СУБД классифицируются на однопользовательские (или так называемые «настольные») и многопользовательские («тяжелые», «промышленные») СУБД.

Соответственно в многопользовательских СУБД главной функцией монитора транзакций является обеспечение эффективного совместного выполнения транзакций над общими данными сразу от нескольких пользователей.

Непосредственная обработка и доступ к данным в большинстве СУБД осуществляется через организацию в оперативной памяти штатными средствами операционной системы или собственными средствами системы буферов оперативной памяти, куда на время обработки и доступа помещаются отдельные компоненты файла базы данных (страницы). Поэтому другой составной частью функций СУБД по организации доступа и обработки данных является управление буферами оперативной памяти.

Еще одной важной функцией СУБД с точки зрения организации доступа и обработки данных является так называемая журнализация всех текущих изменений базы данных.

Журнализация представляет собой основное средство обеспечения сохранности данных при всевозможных сбоях и разрушениях данных. Во многих СУБД для нейтрализации подобных угроз создается журнал изменений базы данных с особым режимом хранения и размещения. Вместе с установкой режима периодического хранения резервной копии БД журнал изменения при сбоях и разрушениях данных позволяет восстановить данные по произведенным изменениям с момента последнего резервирования до момента сбоя (резервная копия БД и журнал изменений, как правило, размещаются на отдельных от основного файла БД носителях).

Во многих предметных областях АИС (например, БД с финансово-хозяйственными данными) такие ситуации сбоя и порчи данных являются критическими и возможности восстановления данных обязательны для используемой СУБД.