توابع اصلی DBMS

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

سیستم های مدیریت پایگاه داده مدرن در بسیاری از سایت ها استفاده می شود، اما همه نمی دانند که آنها چیست و چگونه می توانید از عملکردهای DBMS استفاده کنید. چنین ابزارهایی تعداد زیادی امکانات دارند، بنابراین برای استفاده کامل از آنها، باید بدانید که آنها چه کاری می توانند انجام دهند و چقدر برای کاربر مفید هستند.

مدیریت داده

اول از همه، توابع DBMS شامل پردازش اطلاعات در حافظه خارجی است و این تابع برای ارائه ساختارهای اساسی VI است که نه تنها برای ذخیره اطلاعاتی که مستقیماً در پایگاه داده قرار می گیرد، بلکه همچنین مورد نیاز است. برای انجام وظایف خدماتی مختلف، مانند دسترسی سریع به هر فایل در موارد مختلف. در برخی اصلاحات، از قابلیت های سیستم های فایل مختلف به طور فعال استفاده می شود، در حالی که برخی دیگر حتی در سطح دستگاه های حافظه خارجی کار می کنند. اما در این مورد، شایان ذکر است که در عملکرد یک DBMS بسیار توسعه یافته، کاربر در هر صورت از اینکه آیا از سیستمی استفاده می شود و اگر چنین است، فایل ها چگونه سازماندهی شده اند مطلع نمی شود. به ویژه، سیستم ترتیب نامگذاری خود را برای اشیاء موجود در پایگاه داده حفظ می کند.

مدیریت بافر RAM

در اکثر موارد، استفاده از توابع DBMS در پایگاه‌های داده نسبتاً بزرگ مرسوم است و این اندازه حداقل اغلب بسیار بزرگتر از RAM موجود است. البته، اگر در صورت دسترسی به هر عنصر داده، تبادل با حافظه خارجی انجام شود، سرعت دومی با سرعت خود سیستم مطابقت دارد، بنابراین عملا تنها گزینه افزایش واقعی آن، بافر است. اطلاعات در RAM علاوه بر این، حتی اگر سیستم‌عامل بافرسازی در سطح سیستم را انجام دهد، به عنوان مثال با یونیکس، این برای ارائه هدف و عملکردهای اساسی به DBMS کافی نخواهد بود، زیرا دارای مقدار بسیار بیشتری داده در مورد ویژگی‌های مفید بافر برای هر یک است. بخش خاصی از پایگاه داده استفاده می شود. به همین دلیل، سیستم های پیشرفته مجموعه ای از بافرها و همچنین نظم و انضباط منحصر به فردی را برای جایگزینی خود حفظ می کنند.

شایان ذکر است که یک جهت جداگانه از سیستم های کنترل وجود دارد که بر حضور مداوم کل پایگاه داده در RAM متمرکز است. این جهت بر این فرض استوار است که در آینده ای نزدیک میزان RAM در رایانه ها می تواند به قدری افزایش یابد که دیگر نگران هیچ بافری نباشند و عملکردهای اساسی این نوع DBMS در اینجا به کار می آیند. در حال حاضر، همه این آثار در مرحله آزمایش باقی مانده است.

مدیریت تراکنش

یک تراکنش دنباله ای از عملیات با پایگاه داده استفاده شده است که سیستم مدیریت آن را به عنوانیک کل واحد اگر تراکنش به طور کامل با موفقیت انجام شود، سیستم تغییراتی را که در حافظه خارجی ایجاد کرده است اصلاح می کند، یا هیچ یک از این تغییرات بر وضعیت پایگاه داده تأثیر نمی گذارد. این عملیات به منظور حفظ یکپارچگی منطقی پایگاه داده مورد استفاده مورد نیاز است. شایان ذکر است که حفظ روند صحیح مکانیسم تراکنش حتی در هنگام استفاده از DBMS تک کاربره که هدف و عملکرد آن به طور قابل توجهی با سایر انواع سیستم ها متفاوت است، پیش نیاز است.

خاصیت این که هر تراکنش فقط زمانی شروع می شود که پایگاه داده در یک وضعیت ثابت باشد و پس از پایان رویه آن را در همان حالت باقی می گذارد، استفاده از آن را به عنوان یک واحد فعالیت در مورد پایگاه داده بسیار راحت می کند. با مدیریت صحیح تراکنش‌های همزمان اجرا شده توسط سیستم کنترل، هر کاربر فردی، در اصل، می‌تواند خود را جزئی از کل احساس کند. با این حال، این تا حدی یک نمایش ایده آل است، زیرا در بسیاری از مواقعی که افراد شاغل در صورت استفاده از یک سیستم چند کاربره، همچنان حضور همکاران خود را احساس می کنند، اما در واقع این نیز توسط مفهوم یک DBMS ارائه شده است.. ویژگی های DBMS نوع چند کاربره نیز مفاهیمی مانند برنامه اجرای سریال و سریال سازی را به مدیریت تراکنش مرتبط می کند.

منظورشان چیست؟

سریال‌سازی تراکنش‌هایی که همزمان اجرا می‌شوند، ایجاد یک طرح ویژه برای کار آنها را فراهم می‌کند که در آناثر کل مخلوط به دست آمده معادل نتیجه به دست آمده به دلیل اجرای متوالی آنها است.

طرح اجرای سریال ساختار خاصی از اقدامات است که منجر به سریال سازی می شود. البته، اگر سیستم بتواند یک اجرای واقعاً سریالی از ترکیبی از تراکنش ها را ارائه دهد، برای هر کاربری که تراکنش را آغاز کند، حضور دیگران کاملاً نامحسوس خواهد بود، با این تفاوت که در مقایسه با تک کاربره کمی کندتر عمل می کند. حالت.

چندین الگوریتم سریال سازی اساسی وجود دارد. در سیستم‌های متمرکز، امروزه محبوب‌ترین الگوریتم‌ها مبتنی بر ضبط همگام‌سازی اشیاء مختلف پایگاه داده هستند. در صورت استفاده از هر گونه الگوریتم سریال سازی، امکان تضاد بین دو یا چند تراکنش در دسترسی به اشیاء پایگاه داده خاص فراهم می شود. در چنین شرایطی، برای پشتیبانی از این رویه، انجام یک بازگشت (rollback) یعنی حذف هرگونه تغییر ایجاد شده در پایگاه داده از طریق یک یا چند فرآیند ضروری است. این تنها یکی از موقعیت‌هایی است که فرد حضور دیگران را در یک سیستم چند کاربره احساس می‌کند.

Journaling

یکی از الزامات اصلی برای سیستم های مدرن اطمینان از قابلیت اطمینان ذخیره سازی اطلاعات در حافظه خارجی است. به ویژه، این امکان را فراهم می کند که عملکردهای اصلی DBMS شامل توانایی بازیابی آخرین مورد توافق شده باشدوضعیت پایگاه داده پس از هر گونه نقص نرم افزاری یا سخت افزاری رخ داده است. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، مرسوم است که دو گزینه برای خرابی سخت افزار در نظر گرفته شود:

• نرم، که می تواند به عنوان خاموش شدن غیرمنتظره رایانه تعبیر شود (شایع ترین مورد قطع برق اضطراری است)؛
• سخت، که با از دست دادن جزئی یا کامل داده های ذخیره شده در رسانه خارجی مشخص می شود.

نمونه‌هایی از خرابی‌های نرم‌افزار شامل از کار افتادن سیستم هنگام تلاش برای استفاده از برخی از ویژگی‌هایی است که بخشی از عملکردهای اصلی DBMS نیست، یا از کار افتادن برخی ابزارهای کاربر، که در نتیجه تراکنش خاصی تکمیل نشده است. وضعیت اول را می توان نوع خاصی از شکست نرم در نظر گرفت، در حالی که دومی به یک بازیابی تراکنش نیاز دارد.

البته در هر صورت برای بازیابی دیتابیس در حالت عادی باید مقدار مشخصی اطلاعات اضافی داشته باشید. به عبارت دیگر، برای حفظ عادی قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها در پایگاه داده، لازم است از افزونگی ذخیره سازی اطلاعات اطمینان حاصل شود و بخشی از داده های مورد استفاده در هنگام بازیابی باید با دقت خاصی محافظت شود. رایج ترین روش برای حفظ این داده های اضافی، ثبت تغییرات است.

چیست و چگونه استفاده می شود؟

گزارش بخش ویژه ای از پایگاه داده است، دسترسیکه در تعداد توابع DBMS گنجانده نشده است و با دقت زیادی پشتیبانی می شود. در برخی شرایط، حتی از دو کپی از گزارش به طور همزمان، که در رسانه های فیزیکی مختلف قرار دارند، پشتیبانی می کند. این مخازن اطلاعات مربوط به تغییراتی که در قسمت اصلی پایگاه داده رخ می دهد را دریافت می کنند و در سیستم های مدیریتی مختلف می توان تغییرات را در سطوح مختلف ثبت کرد. در برخی شرایط، یک ورودی گزارش به طور کامل با یک عملیات به روز رسانی منطقی خاص مطابقت دارد، در برخی دیگر - یک عملیات داخلی حداقلی مرتبط با به روز رسانی صفحه حافظه خارجی، در حالی که برخی از DBMS ترکیبی از این دو رویکرد را ارائه می دهند.

در هر صورت، به اصطلاح از استراتژی ثبت نام "پیش بنویس" استفاده می شود. هنگامی که اعمال می شود، یک رکورد نشان دهنده تغییر در هر یک از اشیاء پایگاه داده قبل از تغییر شی وارد حافظه گزارش خارجی می شود. مشخص است که اگر توابع Access DBMS اجرای عادی این پروتکل را فراهم کند، استفاده از گزارش هر گونه مشکل مرتبط با بازیابی پایگاه داده را در صورت بروز هر گونه خرابی حل می کند.

بازگشت

ساده‌ترین وضعیت بازیابی، بازگرداندن تراکنش فردی است. برای این روش، شما نیازی به استفاده از گزارش تغییرات در سراسر سیستم ندارید، و استفاده از گزارش عملیات اصلاح محلی برای هر تراکنش کاملاً کافی است و سپس با انجام عملیات معکوس، از انتهای هر تراکنش، تراکنش‌ها را به عقب برگردانید. سوابق ساختار یک تابع DBMS اغلب فراهم می کنداستفاده از چنین ساختاری، اما در بیشتر موارد گزارش‌های محلی هنوز پشتیبانی نمی‌شوند، و بازگرداندن فردی حتی برای تراکنش‌های فردی مطابق با سیستم گسترده انجام می‌شود و برای این کار، تمام رکوردهای هر یک از تراکنش‌ها ترکیب می‌شوند. در یک لیست معکوس.

در طول یک خرابی نرم، حافظه خارجی پایگاه داده ممکن است شامل اشیاء مختلفی باشد که توسط تراکنش‌هایی که در زمان خرابی کامل نشده‌اند اصلاح شده‌اند، و همچنین ممکن است فاقد اشیاء مختلفی باشد که توسط مواردی که با موفقیت تکمیل شده‌اند ارتقا داده شده‌اند. قبل از شکست از طریق استفاده از بافرهای RAM، محتویات آن به طور کامل در صورت بروز چنین مشکلاتی ناپدید می شوند. اگر از پروتکل استفاده از گزارش‌های محلی پیروی شود، حتماً ورودی‌هایی در حافظه خارجی وجود خواهد داشت که مربوط به اصلاح چنین اشیایی است.

هدف اصلی روند بازیابی پس از وقوع خرابی های نرم، چنین حالتی از حافظه خارجی پایگاه داده اصلی است، که اگر تغییرات در هر تراکنش تکمیل شده در VI انجام شود و فاقد ردپایی باشد، رخ می دهد. از رویه های ناتمام برای دستیابی به این اثر، توابع اصلی DBMS در این مورد، بازگشت تراکنش های ناقص و پخش مجدد آن عملیاتی است که نتایج آنها در نهایت در حافظه خارجی نمایش داده نشد. این فرآیند شامل تعداد نسبتاً زیادی ظرافت است که عمدتاً به سازماندهی مدیریت گزارش و بافر مربوط می شود.

شکست های سخت

وقتی یک پایگاه داده باید پس از یک شکست سخت بازیابی شود، نه تنها از گزارش استفاده می شود، بلکه یک نسخه پشتیبان از پایگاه داده نیز استفاده می شود. مورد دوم یک کپی کامل از پایگاه داده تا زمانی که پر کردن گزارش شروع شد است. البته، برای یک روش عادی بازیابی، حفظ مجله مورد نیاز است، بنابراین، همانطور که قبلا ذکر شد، الزامات بسیار جدی برای حفظ آن در حافظه خارجی تحمیل می شود. در این مورد، بازیابی پایگاه داده شامل این واقعیت است که، بر اساس نسخه بایگانی، گزارش تمام تراکنش هایی را که تا زمان وقوع شکست تکمیل شده اند، بازتولید می کند. در صورت لزوم، حتی می‌تواند تراکنش‌های معلق را مجدداً پخش کند و پس از پایان مراحل بازیابی به عملکرد عادی خود ادامه دهد، اما در اکثر سیستم‌های واقعی این روش انجام نمی‌شود به این دلیل که بازیابی شکست سخت خود یک روند نسبتاً طولانی است.

پشتیبانی زبان

پایگاه‌های اطلاعاتی مدرن از زبان‌های مختلفی استفاده می‌کنند و DBMS‌های اولیه، که هدف، کارکردها و سایر ویژگی‌های آن‌ها به طور قابل‌توجهی با سیستم‌های مدرن متفاوت بود، از چندین زبان بسیار تخصصی پشتیبانی می‌کردند. اساساً، اینها SDL و DML بودند که به ترتیب برای تعریف طرح‌واره پایگاه داده و دستکاری داده‌ها طراحی شدند.

SDL برای تعیین ساختار منطقی پایگاه داده استفاده شد، یعنی برای شناسایی ساختار خاص پایگاه داده، که نشان داده شده است.کاربران از سوی دیگر، DML شامل مجموعه کاملی از اپراتورهای دستکاری اطلاعات است که به شما امکان می‌دهد اطلاعات را در پایگاه داده وارد کنید، همچنین داده‌های موجود را حذف، اصلاح یا استفاده کنید.

توابع DBMS شامل انواع مختلفی از پشتیبانی از یک زبان یکپارچه واحد است که امکان وجود هر وسیله ای را که برای کار عادی با پایگاه های داده، شروع از ایجاد اولیه آن، و ارائه یک رابط کاربری استاندارد فراهم می کند، فراهم می کند. SQL به عنوان زبان استانداردی استفاده می شود که عملکردهای اساسی DBMS رایج ترین سیستم های رابطه ای امروزی را فراهم می کند.

چیست؟

اول از همه، این زبان توابع اصلی DML و SDL را ترکیب می کند، یعنی توانایی تعیین معنای خاص یک پایگاه داده رابطه ای و دستکاری اطلاعات لازم را فراهم می کند. در عین حال، نامگذاری اشیاء پایگاه داده مختلف مستقیماً در سطح زبان پشتیبانی می شود، به این معنا که کامپایلر، نام اشیاء را بر اساس جداول کاتالوگ خدمات نگهداری شده به ویژه، به شناسه های داخلی آنها تبدیل می کند. هسته سیستم های کنترل، در اصل، به هیچ وجه با جداول یا ستون های جداگانه آنها تعامل ندارد.

زبان SQL شامل فهرست کاملی از ابزارهای ویژه است که به شما امکان می دهد محدودیت های یکپارچگی پایگاه داده را تعیین کنید. باز هم، چنین محدودیت هایی در جداول کاتالوگ ویژه گنجانده شده است و کنترل یکپارچگی مستقیماً در سطح زبان انجام می شود.در فرآیند خواندن دستورات تغییر پایگاه داده فردی، کامپایلر، بر اساس محدودیت های یکپارچگی در پایگاه داده، کد برنامه مربوطه را تولید می کند.