Funções principais do DBMS

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Os sistemas modernos de gerenciamento de banco de dados são usados em muitos sites, mas nem todos sabem o que são e como você pode usar as funções do SGBD. Essas ferramentas têm um grande número de possibilidades, portanto, para usá-las completamente, você deve entender o que elas podem fazer e quão úteis elas são para o usuário.

Gerenciamento de dados

Em primeiro lugar, as funções do SGBD incluem o processamento de informações em memória externa, e essa função é fornecer as estruturas básicas do VI, que são necessárias não apenas para armazenar informações diretamente incluídas no banco de dados, mas também para executar várias tarefas de serviço, como obter acesso acelerado a qualquer arquivo em vários casos. Em certas modificações, os recursos de vários sistemas de arquivos são usados ativamente, enquanto outros fornecem trabalho mesmo no nível de dispositivos de memória externos. Mas, neste caso, é importante notar que na função de um SGBD altamente desenvolvido, o usuário não é informado se algum sistema é utilizado e, em caso afirmativo, como os arquivos estão organizados. Em particular, o sistema mantém sua própria ordem de nomenclatura para objetos incluídos no banco de dados.

Gerenciamento de buffer de RAM

Na grande maioria dos casos, é costume usar funções DBMS em bancos de dados razoavelmente grandes, e esse tamanho é pelo menos muitas vezes muito maior do que a RAM disponível. É claro que, se no caso de acessar cada elemento de dados, for realizada uma troca com a memória externa, a velocidade deste último corresponderá à velocidade do próprio sistema, portanto, praticamente a única opção para aumentá-lo é armazenar em buffer informações na RAM. Além disso, mesmo que o sistema operacional execute buffering em todo o sistema, por exemplo com UNIX, isso não será suficiente para fornecer ao SGBD o propósito e as funções básicas, pois ele possui uma quantidade muito maior de dados sobre as propriedades benéficas do buffer para cada parte específica do banco de dados usado. Devido a isso, os sistemas avançados mantêm seu próprio conjunto de buffers, bem como uma disciplina exclusiva para sua substituição.

Vale a pena notar o fato de que existe uma direção separada dos sistemas de controle, focada na presença contínua de todo o banco de dados na memória RAM. Essa direção é baseada na suposição de que em um futuro próximo a quantidade de RAM nos computadores poderá se expandir tanto que eles não se preocuparão mais com nenhum buffer, e as funções básicas desse tipo de SGBD serão úteis aqui. No momento, todos esses trabalhos permanecem em fase de testes.

Gerenciamento de transações

Uma transação é uma sequência de operações com o banco de dados utilizado, que o sistema de gestão considera comoum único todo. Se a transação for executada com sucesso total, o sistema corrige as alterações feitas na memória externa, ou nenhuma dessas alterações afetará o estado do banco de dados. Esta operação é necessária para manter a integridade lógica do banco de dados utilizado. Vale a pena notar que manter o curso correto do mecanismo de transação é um pré-requisito mesmo ao usar SGBD de usuário único, cuja finalidade e funções diferem significativamente de outros tipos de sistemas.

A propriedade de que qualquer transação inicia somente quando o banco de dados está em um estado consistente e o deixa no mesmo estado após o término do procedimento, torna extremamente conveniente o uso como unidade de atividade referente ao banco de dados. Com o gerenciamento adequado das transações executadas simultaneamente pelo sistema de controle, cada usuário individual, em princípio, pode se sentir parte do todo. No entanto, esta é, em certa medida, uma representação idealizada, pois em muitas situações em que os trabalhadores ainda sentirão a presença de seus colegas se usarem um sistema multiusuário, mas na verdade isso também é previsto pelo próprio conceito de um SGBD. Os recursos do SGBD do tipo multiusuário também relacionam conceitos como plano de execução serial e serialização ao gerenciamento de transações.

O que eles significam?

Serialização de transações de execução concorrente prevê a construção de um plano especial para o seu trabalho, no qualo efeito total da mistura obtido é equivalente ao resultado obtido devido à sua execução sequencial.

Um plano de execução serial é uma estrutura específica de ações que leva à serialização. Obviamente, se o sistema conseguir fornecer uma execução verdadeiramente serial de uma mistura de transações, para qualquer usuário que inicie uma transação, a presença de outros será completamente imperceptível, exceto que funcionará um pouco mais lentamente em comparação com um usuário único modo.

Existem vários algoritmos básicos de serialização. Em sistemas centralizados, os algoritmos mais populares hoje são baseados em capturas de sincronização de vários objetos de banco de dados. No caso de utilização de algum algoritmo de serialização, é fornecida a possibilidade de conflitos entre duas ou mais transações no acesso a determinados objetos do banco de dados. Nessa situação, para dar suporte a esse procedimento, é necessário realizar um rollback, ou seja, eliminar quaisquer alterações feitas no banco de dados por meio de um ou mais processos. Esta é apenas uma das situações em que uma pessoa sente a presença de outras em um sistema multiusuário.

Journaling

Um dos principais requisitos dos sistemas modernos é garantir a confiabilidade do armazenamento das informações na memória externa. Em particular, isso prevê que as principais funções do SGBD incluem a capacidade de restaurar o último acordadoo estado do banco de dados após a ocorrência de qualquer falha de software ou hardware. Na grande maioria dos casos, costuma-se considerar duas opções para falhas de hardware:

• soft, que pode ser interpretado como um desligamento inesperado do computador (o caso mais comum é uma queda de energia de emergência);
• hard, que se caracterizam pela perda parcial ou total dos dados armazenados em mídia externa.

Exemplos de falhas de software incluem travamento do sistema ao tentar usar algum recurso que não faz parte das principais funções do SGBD, ou travamento de algum utilitário do usuário, como resultado de uma determinada transação não ser concluída. A primeira situação pode ser considerada um tipo especial de falha suave, enquanto a segunda requer uma única recuperação de transação.

Claro que, em qualquer caso, para restaurar o banco de dados normalmente, você precisa ter uma certa quantidade de informações adicionais. Em outras palavras, para a manutenção normal da confiabilidade do armazenamento de dados no banco de dados, é necessário garantir a redundância do armazenamento de informações, e a parte dos dados utilizada durante a recuperação deve ser guardada com especial cuidado. O método mais comum para manter esses dados redundantes é o registro de alterações.

O que é e como é usado?

O log é uma parte especial do banco de dados, acessoque não está incluído no número de funções do DBMS e é suportado com muito cuidado. Em algumas situações, ele ainda oferece suporte para duas cópias do log ao mesmo tempo, localizadas em mídias físicas diferentes. Esses repositórios recebem informações sobre quaisquer alterações que ocorram na parte principal do banco de dados e, em diferentes sistemas de gerenciamento, as alterações podem ser registradas em vários níveis. Em algumas situações, uma entrada de log corresponde totalmente a uma operação de atualização lógica específica, em outras - uma operação interna mínima associada à atualização de uma página de memória externa, enquanto alguns DBMS fornecem uma combinação das duas abordagens.

Em qualquer caso, é usada a chamada estratégia de registro "escrever à frente". Quando aplicado, um registro indicando uma alteração em qualquer objeto do banco de dados entra na memória de log externa antes do objeto ser alterado. Sabe-se que se as funções do SGBD Access permitem a implementação normal deste protocolo, o uso do log resolve qualquer problema associado à restauração do banco de dados em caso de falhas.

Reversão

A situação de recuperação mais simples é uma reversão de transação individual. Para este procedimento, você não precisa usar um log de alterações em todo o sistema e é suficiente usar um log de operação de modificação local para cada transação e, em seguida, reverter as transações executando operações inversas, começando no final de cada uma das os registros. A estrutura de uma função DBMS geralmente forneceo uso de apenas essa estrutura, mas na maioria dos casos os logs locais ainda não são suportados, e uma reversão individual, mesmo para transações individuais, é realizada de acordo com o sistema de todo o sistema e, para isso, todos os registros de cada uma das transações são combinados em uma lista inversa.

Durante uma falha leve, a memória externa do banco de dados pode incluir vários objetos que foram modificados por transações que não foram concluídas no momento da falha, e também pode não ter vários objetos que foram atualizados por aqueles que foram concluídos com êxito antes da falha através do uso de buffers de RAM, cujo conteúdo desaparece completamente quando ocorrem tais problemas. Se o protocolo para usar logs locais for seguido, certamente haverá entradas na memória externa que pertencem à modificação de tais objetos.

O principal objetivo do procedimento de recuperação após a ocorrência de falhas leves é um estado da memória externa do banco de dados principal, que ocorreria se as alterações em quaisquer transações concluídas fossem confirmadas no VI e não contivessem rastreamentos de procedimentos inacabados. Para alcançar este efeito, as principais funções do SGBD neste caso são a reversão de transações incompletas e a repetição daquelas operações cujos resultados não foram exibidos na memória externa. Este processo envolve um número bastante grande de sutilezas, que se relacionam principalmente com a organização do gerenciamento de log e buffer.

Falhas graves

Quando um banco de dados precisa ser restaurado após uma falha grave, não apenas o log é usado, mas também uma cópia de backup do banco de dados. Este último é uma cópia completa do banco de dados no momento em que o preenchimento do log começou. Obviamente, para um procedimento normal de recuperação, é necessária a preservação da revista, portanto, como mencionado anteriormente, são impostas exigências extremamente sérias à sua preservação na memória externa. Nesse caso, a recuperação do banco de dados consiste no fato de que, com base na cópia do arquivo, o log reproduz todas as transações que foram concluídas no momento em que ocorreu a falha. Se necessário, ele pode até reproduzir transações pendentes e continuar sua operação normal após o término do procedimento de restauração, mas na maioria dos sistemas reais esse procedimento não é realizado porque a própria recuperação de falhas graves é um procedimento bastante demorado.

Suporte a idiomas

Bancos de dados modernos usam uma variedade de linguagens, e os primeiros SGBDs, cuja finalidade, funções e outros recursos diferiam significativamente dos sistemas modernos, forneciam suporte para várias linguagens altamente especializadas. Basicamente, eles eram SDL e DML, projetados para definir o esquema do banco de dados e manipular dados, respectivamente.

SDL foi usado para determinar a estrutura lógica do banco de dados, ou seja, para reconhecer a estrutura específica do banco de dados, que é representadausuários. A DML, por outro lado, incluía todo um complexo de operadores de manipulação de informações que permitiam inserir informações no banco de dados, bem como excluir, modificar ou usar dados existentes.

As funções do SGBD incluem vários tipos de suporte para uma única linguagem integrada, que prevê a presença de todos os meios necessários para o trabalho normal com bancos de dados, desde sua criação inicial, e fornecendo uma interface de usuário padrão. SQL é usado como a linguagem padrão que fornece as funções básicas do DBMS dos sistemas relacionais mais comuns de hoje.

O que é?

Em primeiro lugar, esta linguagem combina as principais funções de DML e SDL, ou seja, fornece a capacidade de determinar a semântica específica de um banco de dados relacional e manipular as informações necessárias. Ao mesmo tempo, a nomeação de vários objetos de banco de dados é suportada diretamente no nível da linguagem no sentido de que o compilador converte nomes de objetos em seus identificadores internos, com base em tabelas de catálogo de serviços especialmente mantidas. O núcleo dos sistemas de controle, em princípio, não interage de forma alguma com tabelas ou suas colunas individuais.

A linguagem SQL inclui uma lista completa de ferramentas especiais que permitem determinar as restrições na integridade do banco de dados. Novamente, tais restrições são incluídas em tabelas de catálogos especiais e o controle de integridade é realizado diretamente no nível do idioma, ou seja,no processo de leitura de instruções de modificação de banco de dados individuais, o compilador, com base nas restrições de integridade no banco de dados, gera o código de programa correspondente.