Производительность. СУБД должна выполнять свои функции с максимальной производительностью
Заголовок содержит фиксированное множество атрибутов или, точнее, пар <имя‑атрибута : имя‑домена>:
На практике большинство отношений имеют только один потенциальный ключ, хотя в общем случае их может быть несколько
Если каждое из них имеет одно и то же множество имен атрибутов (следовательно, заметьте, они заведомо должны иметь одну и ту же степень);
Следует заметить, что речь здесь пойдет о логическом, а не физическом макете
Правая часть (зависимая часть) каждой ФЗ множества S содержит только один атрибут (т.е. является одноэлементным множеством)
Диаграммы ER-экзрмпляров
Степени связи между сущностями (1:1, 1:М, М:1, М:М);
Булевы данные. Некоторые СУБД явным образом поддерживают логические значения (TRUE или FALSE)
Константа, показывающая, что в каждой строке результатов запроса должно содержаться одно и то же значение
Пользователь имеет доступ к объекту, только если его уровень допуска больше или равен уровню классификации объекта
ALTER – позволяет модифицировать структуру таблиц (DB2, Oracle);
Далее этот процесс следует повторить для вставки среднего значения W в родительский элемент Р на более высоком структурном уровне
В последовательности проекций данного отношения можно игнорировать все проекции, кроме последней. Таким образом, выражение
Долговечность. Когда транзакция выполнена, ее обновления сохраняются, даже если в следующий момент произойдет сбой системы
Транзакция, предназначенная для извлечения кортежа, прежде всего должна наложить S‑блокировку на этот кортеж
Перед выполнением каких-либо операций с некоторым объектом (например, с кортежем базы данных) транзакция должна заблокировать этот кортеж
Несколько клиентов могут использовать один и тот же сервер (действительно, это довольно обычная ситуация)
Навигация
Долговечность. Когда транзакция выполнена, ее обновления сохраняются, даже если в следующий момент произойдет сбой системы
Организация баз данных
362757
знаков
48
таблиц
34
изображения
4. Долговечность. Когда транзакция выполнена, ее обновления сохраняются, даже если в следующий момент произойдет сбой системы.
15.3 Алгоритм восстановления после сбоя системы
Система должна быть готова к восстановлению не только после небольших локальных нарушений, таких как невыполнение операции в пределах определенной транзакции, но также и после глобальных нарушений типа сбоев в питании вычислительного устройства и др. Местное нарушение по определению поражает только транзакцию, в которой оно собственно и произошло. Глобальное нарушение поражает сразу все транзакции и, следовательно, приводит к значительным для системы последствиям.
Существует два вида глобальных нарушений:
1. Отказы системы (например, сбои в питании), поражающие все выполняющиеся в данный момент транзакции, но физически не нарушающие базу данных в целом. Такие нарушения в системе также называют аварийным отказом программного обеспечения.
2. Отказы носителей (например, поломка головок дискового накопителя), которые могут представлять угрозу для базы данных или для какой-либо ее части и поражать. по крайней мере, те транзакции, которые используют эту часть базы данных. Отказы носителей также называют аварийным отказом аппаратуры.
15.3.1 Восстановление после отказов системыКритической точкой в отказе системы является потеря содержимого оперативной памяти (в частности, рабочих буферов базы данных). Поскольку точное состояние какой-либо выполняющейся в момент нарушения транзакции не известно, транзакция может не завершиться успешно и, таким образом, будет отменена при перезагрузке системы.
Более того, возможно, потребуется повторно выполнить определенную успешно завершившуюся до аварийного отказа транзакцию при перезагрузке системы, если не были физически выполнены обновления этой транзакции.
Для определения во время перезагрузки, какую транзакцию отменить, а какую выполнить повторно система в некотором предписанном интервале (когда в журнале накапливается определенное число записей) автоматически принимает контрольную точку. Принятие контрольной точки включает физическую запись содержимого рабочих буферов базы данных непосредственно в базу данных и специальную физическую запись контрольной точки, которая предоставляет список всех осуществляемых в данный момент транзакций. На рис. 15.1 рассматривается пять возможных вариантов выполнения транзакций до аварийного сбоя системы.
рис. 15.1 Варианты выполнения пяти транзакций.
Пояснения к рис. 15.1:
1. Отказ системы произошел в момент времени tf.
2. Близлежащая к моменту времени tf контрольная точка была принята в момент времени tc.
3. Транзакция Т1 успешно завершена до момента времени tc.
4. Транзакция Т2 начата до момента времени tc и успешно завершена после момента времени tc, но до момента времени tf.
5. Транзакция ТЗ также начата до момента времени tc, но не завершена к моменту времени tf
6. Транзакция Т4 начата после момента времени tc и успешно завершена до момента времени tf.
7. Транзакция Т5 также начата после момента времени tc, но не завершена к моменту времени tf.
Очевидно, что при перезагрузке системы транзакции типа ТЗ и Т5 должны быть отменены, а транзакции типа Т2 и Т4 – выполнены повторно. Тем не менее заметьте, что транзакции типа Т1 вообще не включаются в процесс перезагрузки, так как обновления попали в базу данных еще до момента времени tc (т.е. зафиксированы еще до принятия контрольной точки). Отметьте также, что транзакции, завершившиеся неудачно (в том числе отмененные) перед моментом времени tf, вообще не будут вовлечены в процесс перезагрузки.
15.4 Параллелизм. Проблемы параллелизма
Термин параллелизм означает возможность одновременной обработки в СУБД многих транзакций с доступом к одним и тем же данным, причем в одно и то же время. В такой системе для корректной обработки параллельных транзакций без возникновения конфликтных ситуаций необходимо использовать некоторый метод управления параллелизмом.
Каждый метод управления параллелизмом предназначен для решения некоторой конкретной задачи. Тем не менее, при обработке правильно составленных транзакций возникают ситуации, которые могут привести к получению неправильного результата из-за взаимных помех среди некоторых транзакций. (Обратите внимание, что вносящая помеху транзакция сама по себе может быть правильной. Неправильный конечный результат возникает по причине бесконтрольного чередования операций из двух правильных транзакций). Основные проблемы, возникающие при параллельной обработке транзакций следующие:
1. проблема потери результатов обновления;
2. проблема незафиксированной зависимости;
3. проблема несовместимого анализа.
15.4.1 Проблема потери результатов обновленияРассмотрим ситуацию, показанную на рис. 15.2, в такой интерпретации: транзакция A извлекает некоторый кортеж p в момент времени t1; транзакция B извлекает некоторый кортеж p в момент времени t2; транзакция A обновляет некоторый кортеж p (на основе значений, полученных в момент времени t1) в момент времени t3; транзакция B обновляет тот же кортеж р (на основе значений, полученных в момент времени t2, которые имеют те же значения, что и в момент времени t1) в момент времени t4. Однако результат операции обновления, выполненной транзакцией A, будет утерян, поскольку в момент времени t4 она не будет учтена и потому будет "отменена" операцией обновления, выполненной транзакцией B.
| Транзакция A | Время | Транзакция B |
| Извлечение кортежа р | t1 | – |
| – | t2 | Извлечение кортежа р |
| Обновление кортежа р | t3 | – |
| – | t4 | Обновление кортежа р |
рис. 15.2. Потеря в момент времени t4 результатов обновления, выполненного транзакцией A.
15.4.2 Проблема незафиксированной зависимостиПроблема незафиксированной зависимости появляется, если с помощью некоторой транзакции осуществляется извлечение (или, что еще хуже, обновление) некоторого кортежа, который в данный момент обновляется другой транзакцией, но это обновление еще не закончено. Таким образом, если обновление не завершено, существует некоторая вероятность того, что оно не будет завершено никогда. (Более того, в подобном случае может быть выполнен возврат к предыдущему состоянию кортежа с отменой выполнения транзакции.) B таком случае, в первой транзакции будут принимать участие данные, которых больше не существует. Эта ситуация показана на рис. 15.3, рис. 15.4.
В первом примере (рис. 15.3) транзакция A в момент времени t2 встречается с невыполненным обновлением (оно также называется невыполненным изменением). Затем это обновление отменяется в момент времени t3. Таким образом, транзакция A выполняется на основе фальшивого предположения, что кортеж р имеет некоторое значение в момент времени t2, тогда как на самом деле он имеет некоторое значение, существовавшее еще в момент времени t1. В итоге после выполнения транзакции A будет получен неверный результат. Кроме того, обратите внимание, что отмена выполнения транзакции B может произойти не по вине транзакции B, а, например, в результате краха системы. (К этому времени выполнение транзакции A может быть уже завершено, а потому крушение системы не приведет к отмене выполнения транзакции A.)
| Транзакция A | Время | Транзакция B |
| – | t1 | Обновление кортежа р |
| Извлечение кортежа р | t2 | – |
| – | t3 | Отмена выполнения транзакции |
рис. 15.3. Транзакция A становится зависимой от невыполненного изменения в момент времени t2.
| Транзакция A | Время | Транзакция B |
| – | t1 | Обновление кортежа р |
| Обновление кортежа р | t2 | – |
| – | t3 | Отмена выполнения транзакции |
рис. 15.4. Транзакция A обновляет невыполненное изменение в момент времени t2, и результаты этого обновления утрачиваются в момент времени t3.
Второй пример, приведенный на рис. 15.4, иллюстрирует другой случай. Не только транзакция A становится зависимой от изменения, не выполненного в момент времени t2, но также в момент времени t3 фактически утрачивается результат обновления, поскольку отмена выполнения транзакции B в момент времени t3 приводит к восстановлению кортежа р к исходному значению в момент времени t1. Это еще один вариант проблемы потери результатов обновления.
15.4.3 Проблема несовместимого анализаНа рис. 15.5 показаны транзакции A и B, которые выполняются для кортежей со счетами (табл. 9.1). При этом транзакция A суммирует балансы, транзакция B производит перевод суммы 10 со счета 3 на счет 1. Полученный в итоге транзакции A результат 110, очевидно, неверен, и если он будет записан в базе данных, то в ней может возникнуть проблема несовместимости. В таком случае говорят, что транзакция A встретилась с несовместимым состоянием и на его основе был выполнен несовместимый анализ. Обратите внимание на следующее различие между этим примером и предыдущим: здесь не идет речь о зависимости транзакции A от транзакции B, так как транзакция B выполнила все обновления до того, как транзакция A извлекла СЧЕТ 3.
табл. 15.1 Остатки на счетах до выполнения транзакций.
| Счет | СЧЕТ 1 | СЧЕТ 2 | СЧЕТ 3 |
| Остаток | 40 | 50 | 30 |
| Транзакция A | Время | Транзакция B |
| Извлечение кортежа СЧЕТ 1: СУММА = 40 | t1 | – |
| Извлечение кортежа СЧЕТ 1: СУММА = 90 | t2 | – |
| – | t3 | Извлечение кортежа СЧЕТ 3: |
| – | t4 | Обновление кортежа СЧЕТ 3: 30 ® 20 |
| – | t5 | Извлечение кортежа СЧЕТ 1: |
| – | t6 | Обновление кортежа СЧЕТ 1: 40 ® 50 |
| – | t7 | Завершение выполнения транзакции |
| Извлечение кортежа СЧЕТ 3: СУММА = 110 (а не 120) | t8 | – |
рис. 15.5. Транзакция A выполнила несовместимый анализ.
15.5 Понятие блокировкиОписанные выше проблемы могут быть разрешены с помощью методики управления параллельным выполнением процессов под названием блокировка. Ее основная идея очень проста: в случае, когда для выполнения некоторой транзакции необходимо, чтобы некоторый объект (обычно это кортеж базы данных) не изменялся непредсказуемо и без ведома этой транзакции (как это обычно бывает), такой объект блокируется. Таким образом, эффект блокировки состоит в том, чтобы "заблокировать доступ к этому объекту со стороны других транзакций", а значит, предотвратить непредсказуемое изменение этого объекта. Следовательно, первая транзакция в состоянии выполнить всю необходимую обработку с учетом того, что обрабатываемый объект остается в стабильном состоянии настолько долго, насколько это нужно.
Предположим, что в системе поддерживается два типа блокировок: блокировка без взаимного доступа (монопольная блокировка), называемая Х-блокировкой (X locks – exclusive locks), и блокировка с взаимным доступом, называемая S-блокировкой (S locks - Shared locks). Замечание. Х- и S-блокировки иногда называют блокировками записи и чтения соответственно. Предположим, что Х- и S-блокировки единственно возможные, хотя в коммерческих системах существуют блокировки других типов. Кроме того, допустим, что в кортежи являются единственным типом "блокируемого объекта", хотя опять же н в коммерческих системах могут блокироваться и другие объекты. Ниже показано функционирование механизма блокировок.
1. Если транзакция A блокирует кортеж р без возможности взаимного доступа (Х‑блокировка), то запрос другой транзакции B с блокировкой этого кортежа p будет отменен.
2. Если транзакция A блокирует кортеж р с возможностью взаимного доступа (S‑блокировка), то:
2.1. запрос со стороны некоторой транзакции B на Х‑блокировку кортежа будет отвергнут;
2.2. запрос со стороны некоторой транзакции B на S‑блокировку кортежа р будет принят (т.е. транзакция B также будет блокировать кортеж р с помощью S‑блокировки).
Эти правила можно наглядно представить в виде матрицы совместимости, показанной на рис. 15.6, и интерпретировать ее следующим образом. Рассмотрим некоторый кортеж р и предположим, что транзакция A блокирую кортеж р различными типами блокировки (это обозначено соответствующими символами S и X, а отсутствие блокировки — прочерком). Предположим также, что некоторая транзакция B запрашивает блокировку кортежа р, что обозначено в первом слева столбце матрицы на рис. 15.6 (для полноты картины в таблице также приведен случай "отсутствия блокировки"). В других ячейках матрицы символ N обозначает конфликтную ситуацию (запрос со стороны транзакции B не может быть удовлетворен, и сама эта транзакция переходит в состояние ожидания), a Y – полную совместимость (запрос со стороны транзакции B удовлетворен). Очевидно, что эта матрица является симметричной.
| X | S | – | |
| X | N | N | Y |
| S | N | Y | Y |
| – | Y | Y | Y |
рис. 15.6. Матрица совместимости для Х- и S-блокировки.
Введем протокол доступа к данным, который на основе введения только что описанных Х- и S-блокировки позволяет избежать возникновения проблем параллелизма.
Похожие работы
... для предметной области «Спортивная программа» показана на рис.1 Рис.1 – КМД для предметной области «Спортивная программа» Двойная стрелка означает «многие», одинарная стрелка означает «один» во взаимосвязи между объектами. Ключевые атрибуты обозначены *. Описание реляционной модели данных Реляционная модель данных (РМД) представляет БД в виде множества взаимосвязанных отношений, в том ...
... и прикладных программ (логическая независимость данных) и возможность изменения физического расположения и организации данных без изменения общей логической структуры данных и структур данных прикладных программистов (физическая независимость). Рис. 1 2. Системы управления базами данных Использование систем управления базами данных (СУБД) позволяет исключить из прикладных программ ...
... (в виде связей). В последнее время все большее значение приобретает объектно-ориентированный подход к представлению данных. Физическая организация баз данных Физическая организация данных определяет собой способ непосредственного размещения данных на машинном носителе. В современных прикладных программных средствах этот уровень организации обеспечивается автоматически без вмешательства ...
... отчет. Базовый отчет: Отчет по организациям: Программа предназначена для учёта очереди по организациям, а также для предоставления оперативной информации о очереди. К входящей информации относятся: номер очереди, фамилия, организация, основание, номер приказа, дата, численность семьи, адрес , паспорт. Т. е файл: Также Справочник 1 и 2: К выходящей информации в отчёте ...
0 комментариев