- •Введение.
- •Информация и данные.
- •Выч. Система
- •Админ-р
- •Жизненный цикл БнД.
- •Классификация БнД.
- •Преимущества организации субд.
- •Недостатки организации бд.
- •Проектирование бд. (общий подход)
- •Независимость данных (2 уровня).
- •Концептуальное проектирование. Модели данных. Модель сущность-связь.
- •Инфологические мд.
- •Модель результ.
- •Объединение локальных моделей в глобальные.
- •Логическое проектирование.
- •Сетевая модель данных.
- •Правила построения сетевой модели.
- •Реляционная модель данных.
- •Плоский файл.
- •Хронологическая модель данных.
- •Операции над данными.
- •Операции реляционной алгебры.
- •Операторы обновления:
- •Реляционные сравнения:
- •Реляционное исчисление с переменными-кортежами.
- •Реляционное исчисление с переменными на доменах.
- •Реляционные ямд.
- •Язык запросов в sql.
- •Защита баз данных.
- •Функциональные зависимости.
- •Покрытие множества зависимостей.
- •Вычисление замыканий.
- •Декомпозиция схем отношений.
- •Нормализация отношений.
- •Алгоритм1: пополняющий декомпозицию схем отношений, которая обладает свойством соединения без потерь и приводит к отношениям находящимся в нфбк.
- •Алгоритм 2: приведения отношения к 3нф, использующей декомпозицию, сохраняющую функциональные зависимости.
- •Многозначные зависимости.
- •Правила вывода (аксиомы) для многозначных зависимостей.
- •Аксиомы, связывающие функциональные зависимости и многозначные зависимости.
- •Правила вывода:
- •Алгоритм вычисления базиса:
- •Секретность данных.
- •Физическая организация бд.
- •Методы доступа к данным.
- •Оптимизация запросов.
- •Общие стратегии оптимизации:
- •Законы оптимизации.
- •Алгоритм оптимизации выражений ра.
- •Точная оптимизация для подмножества реляционных запросов.
- •Минимизация конъюнктивных запросов.
- •Правила построения табло запросов:
- •Метод нахождения min-го запроса для простого тз.
- •Параллельные операции над бд.
- •Основные понятия.
- •Бесконечные ожидания и тупики.
- •Протоколы и расписание.
- •Простая модель транзакции.
- •Метод, позволяющий определить сериализуемость расписания.
- •Модель с блокировками для чтения и записи.
- •Параллельный доступ к иерархически структурированным элементам.
- •Алгоритм проверки сериализуемости расписания.
- •Защита от отказов.
- •Меры для восстановления бд.
- •Модификация запросов в распределенных бд.
- •Фрагменты отношений.
Протоколы и расписание.
Каждая транзакция состоит из элементарных шагов (блокировка, чтение записи и т.д.).
Расписанием совокупности транзакций называется порядок, в котором выполняются элементарные шаги этих транзакций. Шаги любой транзакции должны появляться в расписании в порядке их вхождения в программу, прогоном которой является эта транзакция.
Расписание считается последовательным, если все шаги каждой транзакции выполняются последовательно; сериализуемым, если результат его реализации всегда эквивалентен результату некоторого последовательного расписания.
Для предотвращения несериализуемости расписания вводят протоколы, которые в наиболее общем смысле представляют собой ограничения на последовательность шагов, которые может выполнить транзакция. Например, протоколом является исключающая тупики стратегия запрашивания блокировок элементов в некотором фиксированном порядке.
Простая модель транзакции.
Изучим простейшую модель транзакции, которая позволяет говорить о сериализуемости. В этой модели транзакция рассматривается как последовательность операторов блокирования и разблокирования. Каждый блокированный элемент впоследствии должен быть разблокирован. Будем считать, что при между шагом LOCK A и UNLOCK A транзакция осуществляет изменение значения .
Поставим каждой паре шагов LOCK и UNLOCK однозначную функцию f. Вообще говоря, любой элемент может быть заблокирован и разблокирован достаточно большое число раз. Поэтому будем рассматривать последовательность функций , где – начальное значение до выполнения любых транзакций.
Пример: : LOCK A A B C
: LOCK B …
: LOCK C …
: UNLOCK B
: LOCK B
: UNLOCK A
: LOCK A
: UNLOCK C
: UNLOCK A
: LOCK A
: LOCK C
: UNLOCK B
: UNLOCK C
: UNLOCK A
Метод, позволяющий определить сериализуемость расписания.
Строится ориентированный граф , который называется графом предшествований, узлы которого соответствуют транзакциям. Определим дуги графа:
Пусть , где действие вида : LOCK (1)
или : UNLOCK (2),
и указывает транзакцию, к которой относится данный шаг.
Для , имеющего вид (2) ищем действие вида: : LOCK . Если оно существует, то строим дугу из в . Интуитивный смысл этой дуги заключается в том, что в любом последовательном расписании, эквивалентном , должно предшествовать . Если в графе имеется цикл, то не сериализуемо.
При отсутствии циклов находим такой линейный порядок транзакций, чтобы предшествовала бы всякий раз, когда существует дуга . Это всегда можно сделать при помощи процесса так называемой топологической сортировки, который заключается в следующем: из ацикличности следует, что в нем существует некоторый узел , который не имеет входящих дуг. Заносим в список, удалив его из графа. Процесс повторяется до тех пор, пока в графе не останется узлов. Пример:
Чтобы построить дуги, рассмотрим каждый шаг UNLOCK. Например, 4-й шаг: : UNLOCK В. За ним следует 5-й шаг: : LOCK B. Строим . За шагом 8: : UNLOCK С следует шаг 11: : LOCK С; между ними нет иных шагов, блокирующих С. Строим . Шаги 6 и 7 дают ещё одну дугу: . Т.к. существует цикл в графе, расписание не сериализуемо.
Расписание сериализуемо, если транзакция выполняет все свои команды блокирования и разблокирования, и после этого выполняется другая транзакция.
Пример: : LOCK A
: UNLOCK A
: LOCK A
: UNLOCK A
: LOCK B
: UNLOCK B
: LOCK B
: UNLOCK B
сериализуемое расписание.
Транзакции, в которых все операции блокирования предшествуют всем операциям разблокирования, называются двухфазными. Первая фаза называется фазой блокировки, а вторая – фазой разблокирования.
Теорема: Любое расписание двухфазных транзакций является сериализуемым.