что относится к функциям систем управления базами данных
Системы управления базами данных
Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.
Основные функции СУБД
Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:
Классификации СУБД
По модели данных
Иерархические
Используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.
Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно к структуре данных дерево устоялось название братья).
Иерархической базой данных является файловая система, состоящая из корневого каталога, в котором имеется иерархия подкаталогов и файлов.
Примеры: Caché, Google App Engine Datastore API.
Сетевые
Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.
Реляционные
Практически все разработчики современных приложений, предусматривающих связь с системами баз данных, ориентируются на реляционные СУБД. По оценке Gartner в 2013 году рынок реляционных СУБД составлял 26 млрд долларов с годовым приростом около 9%, а к 2018 году рынок реляционных СУБД достигнет 40 млрд долларов. В настоящее время абсолютными лидерами рынка СУБД являются компании Oracle, IBM и Microsoft, с общей совокупной долей рынка около 90%, поставляя такие системы как Oracle Database, IBM DB2 и Microsoft SQL Server.
Объектно-ориентированные
Управляют базами данных, в которых данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методов и классов.
Этот вид СУБД позволяет работать с объектами баз данных так же, как с объектами в программировании в объектно-ориентированных языках программирования. ООСУБД расширяет языки программирования, прозрачно вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности.
Объектно-реляционные
Этот тип СУБД позволяет через расширенные структуры баз данных и язык запросов использовать возможности объектно-ориентированного подхода: бъекты, классы и наследование.
Зачастую все те СУБД, которые называются реляционными, являются, по факту, объектно-реляционными.
В данном курсе мы будем, в первую очередь, гооврить об этом виде СУБД.
Примеры: PostgreSQL, DB2, Oracle, Microsoft SQL Server.
По степени распределённости
По способу доступа к БД
Файл-серверные
В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.
На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах — недостатком.
Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.
Клиент-серверные
Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.
Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Informix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Caché, ЛИНТЕР.
Встраиваемые
Встраиваемая СУБД — СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы (API).
Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.
Стратегии работы с внешней памятью
Такая стратегия позволяет избежать частого обмена с внешней памятью и значительно увеличить эффективность работы СУБД.
BestProg
Функции систем управления базами данных (СУБД)
Содержание
Поиск на других ресурсах:
1. Какие основные функции СУБД?
К основным функциям, которые выполняются системами управления базами данных относятся:
2. Что означает непосредственное управление данными во внешней памяти?
Как известно, для сохранности данных и работы с ними, в базе данных нужно иметь в наличии постоянные запоминающие устройства (носители информации), например магнитные диски (жесткие диски).
Носители информации нужны в двух случаях:
Как правило, система управления базами данных использует собственный механизм работы с устройствами внешней памяти (внешними запоминающими устройствами). Для любой СУБД важна работа с файловой системой некоторого устройства внешней памяти. Пользователь не должен задумываться над особенностями работы СУБД на нижнем уровне.
Для обеспечения непосредственного управления данными во внешней памяти современные СУБД:
3. Что означает управление буфером оперативной памяти?
Одной из важных характеристик системы управление базами данных есть скорость обработки информации в базе данных. Скорость обработки информации существенно зависит от размера базы данных.
Чтобы повысить скорость взаимодействия пользователя с базой данных, используется так называемая буферизация данных в оперативной памяти. Для этого в оперативной памяти создается буфер (кеш) с данными, которые на данный момент используются. И обмен информацией осуществляется через этот буфер. Поскольку, скорость чтения из оперативной памяти значительно выше скорости чтения из внешних запоминающих устройств, то таким образом обеспечивается ускорение работы с базой данных.
4. Что называется транзакцией? В чем состоит суть управления транзакциями?
При работе с любой базой данных выполняется бесконечная последовательность операций. Если последовательность операций объединена в единое целое (с точки зрения СУБД), то эта последовательность называется транзакцией.
В этом случае важно успешное выполнение транзакции. Если транзакция выполняется успешно, то система управления базами данных фиксирует все изменения данных с помощью инструкции COMMIT. Изменения заносятся во внешнюю память.
Если хотя бы одна из операций транзакции заканчивается неудачно, то транзакция считается невыполненной. В этом случае происходит откат транзакции (ROLLBACK). При откате транзакции база данных возвращается в состояние, которое было до начала выполнения транзакции.
5. Для чего нужно управление транзакциями в базе данных?
Поддержка транзакций есть важным условием для логической целостности базы данных. Это касается как однопользовательских так и многопользовательских СУБД.
Задача механизма транзакций – повлиять на пользователя таким образом, чтобы он ощущал себя единым пользователем СУБД. Даже в случае, если с СУБД параллельно работает большое количество пользователей. Фактически, транзакция есть единицей активности пользователя по отношению к базе данных.
6. Что такое сериализация и серийный план транзакций?
Сериализация транзакций необходима при параллельном выполнении транзакций. Она используется в многопользовательских базах данных. Сериализация транзакций это: планирование работы параллельных транзакций таким образом, чтобы при параллельном обращении эти транзакции выполнялись последовательно одна за другой.
Для обеспечения сериализации транзакций строится некий серийный план транзакций. В идеальном случае, при хорошем серийном плане транзакций, пользователь не ощутит присутствие других транзакций в базе данных. Возможно только небольшое замедление работы базы данных.
Рис. 1. Пример сериализации транзакций в случае трех пользователей
7. Что происходит, если две транзакции хотят иметь доступ к одному и тому же объекту базы данных?
Такая ситуация есть конфликтной и может возникнуть в многопользовательской базе данных. В этом случае происходит откат (ROLLBACK) одной из транзакций. Это необходимо для обеспечения сериализации в базе данных.
8. Что такое журнализация или ведение протокола в базе данных?
Журнализация или ведение протокола выполненных команд необходима для восстановления последнего согласованного состояния базы данных после аппаратного или программного сбоя.
Журнализация необходима для обеспечения надежности сохранения данных во внешней памяти (на носителях информации).
Аппаратные сбои возникают вследствие:
Программные сбои – это, как правило, ошибки в самых программах. Программные сбои могут возникать как в пользовательских программах, так и в самой СУБД.
Журнализация служит дополнительной информацией, которая облегчает восстановление информации в базе данных. В базе данных ведется журнал изменений.
9. Какие требования к сохранению журнала изменений базы данных?
Журнал изменений в базе данных ведется особенно надежно. Журнал изменений есть недоступен для пользователей СУБД. Часто ведутся две копии журнала изменений, которые размещаются на разных носителях.
10. Что такое стратегия «упреждающей» записи при ведении журнала изменений?
Стратегия упреждающей записи (Write Ahead Log – WAL) есть своеобразным протоколом, который работает по следующему принципу: прежде чем изменить объект базы данных, предварительно в журнале надо сформировать запись об изменении данного объекта.
Если придерживаться этой стратегии, то после любого сбоя можно восстановить базу данных с помощью журнала, поскольку запись об изменениях в БД будет сформирована до начала изменения объекта.
11. Что такое локальный журнал транзакций? Какое отличие локального журнала транзакций от общесистемного?
Локальный журнал транзакций отображает операции модификации базы данных, выполненных в данной (конкретной) транзакции. Ведение такого журнала есть простейшим случаем для восстановления БД в случае сбоев. Чтобы восстановить БД после сбоя достаточно осуществить откат транзакции путем выполнения операций транзакции в обратном порядке (с начала до конца), которые записаны в локальном журнале.
Ведение локального журнала транзакций поддерживается в некоторых СУБД.
Общесистемный журнал отличается от локального журнала транзакций тем, что в нем описываются операции, выполненные всеми транзакциями, а не только конкретной транзакцией. В общесистемном журнале записи, которые отвечают одной транзакции, связаны между собою с помощью списка. При возникновении сбоя, происходит восстановление всех операций заданной транзакции в обратном порядке (от конца к началу).
12. Какие основные шаги выполняются СУБД для восстановления базы данных при «мягком» сбое?
«Мягкий сбой» – это случай, когда произошла мгновенная остановка работы компьютера. Примеры «мягких» сбоев:
При «мягком» сбое могут отсутствовать:
После мягкого сбоя СУБД выполняет следующие основные шаги:
13. Какие основные шаги выполняются при «жестком» сбое для восстановления базы данных?
Жесткий сбой характеризуется потерей информации на носителях внешней памяти.
В этом случае, для восстановления базы данных используют:
Важным здесь есть наличие самого журнала.
14. Что такое избыточность данных в базе данных?
Избыточность данных в базе данных – это когда кроме самих данных в базе данных сохраняется еще и другая необходимая информация. Эта информация используется системой управления базами данных.
Например. Для обеспечения надежности в базе данных, ведется журнал изменений базы данных. Для сохранности самого журнала нужно также место на внешних носителях. Таким образом, база данных, кроме самых данных сохраняет еще и другую информацию (журнал, связи между таблицами, индексирование и т.п.). Это и есть избыточность данных.
15. Что собою представляет функция поддержки языков баз данных?
Любая СУБД должна поддерживать языки баз данных. Это означает, что для работы с данными в базе данных, должны использоваться специальные языки. Эти языки называются языками баз данных (например, SQL, MDX, SPARQL, FoxPro, PL/Perl и т.д.).
Для современных баз данных в основном выделяются два языка:
Для современных реляционных баз данных стандартным языком использования есть язык SQL (Stuctured Query Language). Этот язык позволяет определять схему данных и манипулировать этими данными.
Системы управления базами данных¶
Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.
Основные функции СУБД¶
Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:
Классификации СУБД¶
По модели данных¶
Иерархические¶
Используется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.
Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно к структуре данных дерево устоялось название братья).
Иерархической базой данных является файловая система, состоящая из корневого каталога, в котором имеется иерархия подкаталогов и файлов.
Примеры: Caché, Google App Engine Datastore API.
Сетевые¶
Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию.
Реляционные¶
Практически все разработчики современных приложений, предусматривающих связь с системами баз данных, ориентируются на реляционные СУБД. По оценке Gartner в 2013 году рынок реляционных СУБД составлял 26 млрд долларов с годовым приростом около 9%, а к 2018 году рынок реляционных СУБД достигнет 40 млрд долларов. В настоящее время абсолютными лидерами рынка СУБД являются компании Oracle, IBM и Microsoft, с общей совокупной долей рынка около 90%, поставляя такие системы как Oracle Database, IBM DB2 и Microsoft SQL Server.
Объектно-ориентированные¶
Управляют базами данных, в которых данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методов и классов.
Этот вид СУБД позволяет работать с объектами баз данных так же, как с объектами в программировании в объектно-ориентированных языках программирования. ООСУБД расширяет языки программирования, прозрачно вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности.
Объектно-реляционные¶
Этот тип СУБД позволяет через расширенные структуры баз данных и язык запросов использовать возможности объектно-ориентированного подхода: бъекты, классы и наследование.
Зачастую все те СУБД, которые называются реляционными, являются, по факту, объектно-реляционными.
В данном курсе мы будем, в первую очередь, гооврить об этом виде СУБД.
Примеры: PostgreSQL, DB2, Oracle, Microsoft SQL Server.
По степени распределённости¶
По способу доступа к БД¶
Файл-серверные¶
В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления; затруднённость или невозможность обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД; в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на БД.
На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах — недостатком.
Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.
Клиент-серверные¶
Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с БД и осуществляет доступ к БД непосредственно, в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинства: потенциально более низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность.
Примеры: Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Informix, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Caché, ЛИНТЕР.
Встраиваемые¶
Встраиваемая СУБД — СУБД, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая СУБД предназначена для локального хранения данных своего приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы (API).
Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.
Стратегии работы с внешней памятью¶
СУБД с непосредственной записью — это СУБД, в которых все измененные блоки данных незамедлительно записываются во внешнюю память при поступлении сигнала подтверждения любой транзакции. Такая стратегия используется только при высокой эффективности внешней памяти.
СУБД с отложенной записью — это СУБД, в которых изменения аккумулируются в буферах внешней памяти до наступления любого из следующих событий:
Такая стратегия позволяет избежать частого обмена с внешней памятью и значительно увеличить эффективность работы СУБД.
Функции СУБД обеспечивающие управление базой данных
Вступление
СУБД – системы управления базами данных, комплекс программ, созданный для управления базами данных большого размера. Для управления данными СУБД наделена целым рядом функций. Функции СУБД позволяют осуществлять полное управление данными, а в многопользовательских БД все пользователи управляют БД независимо друг от друга.
Перечислим основные функции СУБД
Управление объемами БД вне оперативной памяти
СУБД работает с БД больших объемов. Обычно, объем базы данных значительно превосходит оперативную память серверов. Для обеспечения пользователю выполнения всех необходимых операций с данными, СУБД включает необходимые структуры внешней памяти, для хранения данных самой базы данных и служебных целей. Так как СУБД использует свою систему названия объектов, пользователь не знает, использует ли СУБД оперативную память или внешнюю файловую систему.
Управление буферами оперативной памяти
Для ускорения вызова данных из внешней памяти, в СУБД используется буферизация данных в оперативной памяти. Каждая СУБД поддерживает свой набор буферов оперативной памяти.
Управление операциями над базой данных
Управление операциями над базой данных называют транзакциями. Транзакция это не одна операция, это последовательный ряд операций над базой данных, которая СУБД воспринимает, как единое целое и эти операции позволяют удалять, добавлять, обновлять данные о некотором объекте в БД. Транзакция проводится только по отношению к конкретному объекту, оставляя всю базу данных в неизменном состоянии. Это особенно актуально для многопользовательских баз данных – операция одного пользователя не влияет на других пользователей БД.
Журнализация
Хранение данных и операций над ними (журнализация) одна из важнейших функций СУБД. Возможность журнализации обеспечивают надежность хранения данных. СУБД хранит и может восстановить состояние базы данных после программных сбоев.
Все изменения в БД хранятся в специальном журнале БД. Журнал не доступен пользователям БД. Для надежности копии журналов хранятся на разных физических дисках.
Записи в журнал происходят по протоколу WAL. Этот протокол обеспечивает запись в журнал, раньше, чем измененный объект «вернется» во внешнюю память БД.
Поддержка языков программирования для БД
СУБД «общается» с базой данных специальными языками программирования. С его помощью определяется структура базы данных, задаются имена и свойства объектов, удаляется, извлекается, обновляется информация БД.
Основной язык реляционных БД, на сегодня, является язык SQL (Structured Query Language).
Другие статьи раздела: База данных
Функции СУБД обеспечивающие управление базой данных
В этой статье вы познакомитесь с основными функциями СУБД системами управления базами данных.
Что такое база данных — понятие база данных в информатике
Содержание статьи: Что такое база данных в информатикеЧто такое СУБД и SQLСУБД MySQLСтатьи по теме “База данных” Информация основа современного общества. Объем ее огромен и растет с каждым годом. Огромный объем информации уже давно поставил задачу ее хранения и обработки. Решает эту задачу понятие база данных. Похожие статьи: Что такое база данных — понятие база […]
Устройство реляционной базы данных
В этой статье вы найдете описание устройства реляционной базы данных. Основные элементы реляционной базы данных.
SQL запрос для создания таблицы базы данных — оператор CREATE TABLE
В этой статье простой SQL запрос для создания таблицы базы данных. Работает запрос на основе оператора CREATE TABLE.
SQL запрос INSERT INTO — наполнить базу данных информацией
В этой статье познакомимся с запросом INSERT INTO, который позволяет наполнить базу данных нужной информацией.
Первичный ключ и внешний ключ таблиц реляционных баз данных
В этой статье вы найдете, что такое типы данных и их обозначение, что такое первичный ключ и внешний ключ таблиц реляционной базы данных.
PhpMyAdmin на локальном сервере
В этой статье мы рассматриваем работу с phpMyAdmin на локальном сервере, то есть в рамках настольного компьютера.
Концептуальная модель базы данных — диаграмма связи между объектами
В этом посте вы найдете информацию, что такое концептуальная модель базы данных. Условные обозначения концептуальной модели базы данных.
Классификация баз данных
Знание классификации баз данных позволяет понять, с какой базой данных имеешь дело и как эта модель базы данных описана математически.
Понятие и назначение SQL запроса
Это первая статья из серии практических статей, где на примерах научимся создавать основные виды SQL запросов.
SQL ALTER TABLE — sql запрос на модификацию таблицы базы данных
Команда ALTER, используется если нужно не менять данные в таблицы, и только модифицировать (поменять) отдельные из них по определенным параметрам.