4. Реляционная база данных.

Реляционная база данных- это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна хранится в базе данных т.е. реляционная база данных представляет собой набор таблиц необходимых для хранения всех данных. Таблицы реляционных баз данных логически связаны между собой. Требования к проектированию реляционных баз данных в общем виде можно свести к нескольким правилам: 1) каждая таблица имеет в БД имя, состоит из однотипных строк; 2) каждая таблица состоит из фиксированного числа клеток и значений. В одной колонке строки не может быть сохранено больше одного значения; 3) ни в какой момент времени в таблице не найдется двух строк, дублирующих друг друга. Строки должны отличатся хотя бы одним значением, чтобы была возможность однозначно идентифицировать любую строку таблицы. Каждой колонке присваивается уникальное в пределах таблицы имя. Для нее устанавливается конкретный тип данных, чтобы в этой колонке размещались однотипные значения. Полное информационное содержание БД представляется в виде явных значений самих данных и такой метод представления является единственным; 4) при выполнении обработки данных можно свободно обращаться к любой строке или колонке таблицы. Значение, хранимое в таблице, не накладывает никаких ограничений на порядок обращения данных.

Описание колонок, которое составляет разработчик принято называть макетом таблицы.

5. Функции системы управления базами данных (субд): управления данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями.

Традиционность возможностей файловых систем оказывается недостаточным для построения простых информационных систем. Считается, что если прикладная информация систем опирается на некоторую систему управления данными, то эта система управления данными является СУБД, при условии, что она выполняет следующие функции:

1) Непосредственное управление данными во внешней памяти.

Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных непосредственно входящих в БД так и для служебных целей. Пример, для ускорения доступа к данным. В некоторых реализациях СУБД используются возможности существования файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. В развитых СУБД пользователи не обязаны знать, используют ли СУБД файловую систему и если используют, то как организованны файлы.

2) Управление буферами, оперативной памяти.

СУБД обычно работает с БД значительных размеров, которые обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Если при обращении к любому элементу данных будет производится обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативную память. При этом даже если операционная система производит общесистемную буферизацию этого не достаточно для цели СУБД, которая располагает гораздо большей информацией той или иной части БД. Поэтому в различных СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти и собственной дисциплиной их замены.

3) Управление транзакциями.

Транзакция - последовательность операций по БЖ, рассматриваемых СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется и СУБД фиксирует изменения БД, производя транзакцию во внешней памяти, либо ни одно из изменений никак не отражается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД. Поддержание минимума является обязательным условием даже для однопользовательских СУБД. То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном состоянии СУБД и оставляет это состояние целостным после его завершения делает очень удобным состояние транзакции как единице активности пользователя по отношению к БД.

При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый пользователь может ощущать себя единственным пользователем СУБД. Управление транзакциями многопользовательских СУБД связаны с понятием сериализации транзакции и сериального плана выполнения транзакции. Под сериалазацией параллельного выполнения транзакции понимается такой порядок планирования их работы, при которой суммарный эффект смеси транзакции эквивалентен эффекту их некоторому последовательному выполнению. Сериальный план выполнения смеси транзакций - это такой план, который приводит к сериализации транзакции. Если удается добиться сериального выполнения смеси транзакций, что для каждого пользователя, по инициативе которого образуется транзакции, присутствие других транзакций будет незаметно, если не считать некоторого замедления работы по сравнению с однопользовательским режимом. Существует несколько базовых алгоритмов сериализации транзакций. В централизованных СУБД наиболее распространены объекты, основанные на синхронизационных захватах объектов БД.

При использовании любого алгоритма сериализации возможны ситуации конфликтов между двумя или более транзакциями по доступам к объектам БД. В этом случае для поддержания сериализации необходимо выполнить откат одной или более транзакций, чтобы ликвидировать все изменения, произведенные в БД. Это один из случаев, когда пользователь многопользовательской СУБД может реально ощутить присутствие в системе транзакции других пользователей.