Логическая и физическая целостность БД

Поддержка логической целостности БД при модификации данных осуществляется с помощью механизма транзакций.

Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Это означает следующее: либо успешно выполняются все составляющие транзакцию операции и СУБД фиксирует результат их выполнения (команда COMMIT), либо происходит откат всей транзакции (команда ROLLBACK) и все изменения отменяются. При таком подходе каждая операция модификации данных (или группа взаимосвязанных операций) рассматриваются системой как логически неделимая операция.

Особенно важен механизм транзакций для многопользовательских систем. То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД.

Одно из основных требований к СУБД - надежное хранение данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии автоматически восстановить

последнее согласованное состояние БД после аппаратного или программного сбоя, в результате которых может быть нарушена логическая и/или физическая целостность данных. Для восстановления БД необходимо располагать некоторой дополнительной информацией. Наиболее распространённый метод поддержания такой избыточной информации - ведение журнала регистрации изменений.

Журнал регистрации изменений (журнал транзакций) - это часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая особо тщательно (иногда ведутся две копии журнала, хранимые на разных физических носителях). В журнал поступают все сведения обо всех изменениях основной части БД. Форма записи в журнал изменений зависит от СУБД. Это может быть порция данных, измененная в результате вьшолнения логической операции над данными, или, например, в результате минимальной внутренней операции модификации страницы (блока) внешней памяти.

Внесение изменений в журнал всегда носит опережающий характер по отношению к записи изменений в основную часть БД (протокол WAL - Write Ahead Log). Эта стратегия заключается в том, что запись об изменении любого объекта БД должна попасть во внешнюю память журнала раньше, чем изменённый объект попадёт во внешнюю память основной части БД. Если СУБД корректно соблюдает протокол WAL, то с помощью журнала транзакций можно решить все проблемы восстановления БД после сбоя, не препятствующего дальнейшему функционированию системы, например, после сбоя приложения или фонового процесса СУБД.

Примечание. Существуют сбои, после которых база данных не может быть восстановлена автоматически. Например, сбой записи на диск относится к таким фатальным ошибкам. Восстановление БД после фатального сбоя требует использования дополнительных системных средств и участия человека (администратора базы данных).

4.4. Администрирование БД

Основные задачи администрирования БД - обеспечение надежного и эффективного функционирования системы БД, адекватности содержания БД информационным потребностям пользователей, отображения в БД актуального состояния ПО.

Администрирование БД возлагается на администратора (или персонал администрирования, если система БД велика). В задачи администратора входит выполнение нескольких групп функций:

1. Администрирование предметной области: поддержка представления БД на концептуальном уровне архитектуры СУБД (общем для всех приложений); адекватное отображение в БД изменений, происходящих в ПО. Последнее требование может подразумевать реструктуризацию (изменение схемы) БД и последующее приведение содержимого БД в соответствие с новой схемой.

2. Администрирование БД: поддержка представления БД в среде хранения, эффективная и надежная эксплуатация системы БД. Если на этом уровне проводится реорганизация БД (с целью повышения эффективности работы), то она заключается в следующем:

• изменения в структуре хранимых данных, например, выведение в отдельную таблицу редко используемых данных;

• изменения способов размещения данных в пространстве памяти, например:

о разбиение таблицы на части для распределения её по различным физическим носителям с

целью распараллеливания доступа к ней;
о построение кластеров;

о изменение физических параметров среды хранения, например, размера блока.

• изменения используемых методов доступа к данным, например, построение индексов или
введение хеширования.

1. Администрирование приложений: поддержка представлений БД для различных групп
пользователей механизмами внешнего уровня СУБД. При изменении концептуальной схемы БД или
схемы хранения может потребоваться внесение соответствующих изменений в приложения.

2. Администрирование безопасности данных: предоставление пользователям прав на доступ к БД
и настройка системных средств защиты от несанкционированного доступа.

В состав СУБД обычно включаются вспомогательные средства (различные утилиты), упрощающие администрирование БД.

Словари-справочники данных

Словарь-справочник данных (ССД) - это программная система, предназначенная для централизованного хранения и использования описания объектов БД (метаданных). Эта система содержит сведения:

• о составе и структуре базы данных;

• о владельцах объектов данных, пользователях ресурсов данных и полномочиях их доступа;

• об ограничениях целостности;

• о вспомогательных объектах и компонентах ИС.

ССД обеспечивает непротиворечивость метаданных, единую точку зрения на базу данных всего персонала разработчиков, администраторов и пользователей системы. Метаданные в словаре-справочнике реляционной СУБД обычно организованы в виде набора таблиц.

Словарь БД содержит сведения об организации БД, её составе и структуре, о семантике данных, способах их идентификации, источниках данных и т.п. Словарь предназначен главным образом для документирования разработки БД и справочного обслуживания её пользователей. Информация в словаре представлена в виде, удобном для восприятия человеком.

Справочник БД служит для поддержки функционирования компонентов программного обеспечения - СУБД и прикладных программ, работающих с БД. Справочник содержит описания данных: форматы представления, структуру, методы доступа, способы размещения данных в памяти и т.п. Информация в словаре представлена в виде, удобном для программного использования.

Множества метаданных словаря и справочника в значительной мере пересекаются. Более того, они могут реализовываться совместно: во многих реляционных СУБД справочник состоит из таблиц, содержащих описание объектов БД, а словарь реализуется с помощью представлений над таблицами справочника.