Основные операции с данными в СУБД

К числу функций СУБД принято относить следующие:

Непосредственное управление данными во внешней памяти - Эта функция включает обеспечение создания и функционирования необходимых структур во внешней памяти компьютера, как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для хранения служебных данных, например, для хранения описания структуры БД, индексов. В некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но при этом, что в развитых СУБД пользователи в любом случае не обязаны знать, как организованы файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД.

Управление буферами оперативной памяти - СУБД обычно работают с БД значительного размера, по крайней мере, этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Понятно, что если при обращении к любому элементу данных каждый раз будет производиться 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 оперативной памяти. В развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов, даже если операционная система производит общесистемную буферизацию.

Существует отдельное направление СУБД, которое ориентировано на постоянное присутствие в оперативной памяти всей БД. Это направление основывается на предположении, что в объем оперативной памяти компьютеров настолько велик, что можно не беспокоиться о буферизации.

Управление транзакциями - Транзакция - это, неделимая с точки зрения воздействия на БД, последовательность операций над данными, рассматриваемая СУБД как единое целое, такая, что либо результаты всех операторов, входящих в транзакцию отображаются в БД, либо воздействие всех этих операторов полностью отсутствует.

Поддержание механизма транзакций является обязательным условием даже однопользовательских СУБД. Но понятие транзакции гораздо более важно в многопользовательских СУБД. То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД.

С управлением транзакциями в многопользовательской СУБД связаны такие понятия как сериализация транзакций и сериальный план выполнения смеси транзакций. Под сериализацией параллельно выполняющихся транзакций понимается такой порядок планирования их работы, при котором суммарный эффект смеси транзакций эквивалентен эффекту их некоторого последовательного выполнения. Сериальный план выполнения смеси транзакций - это такой план, который приводит к сериализации транзакций.

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

Поддержка языков БД - Для работы с базами данных используются специальные языки, называемые языками баз данных. В ранних СУБД поддерживалось несколько специализированных по своим функциям языков. Чаще всего выделялись два языка - язык определения схемы БД (SDL - Schema Definition Language) и язык манипулирования данными (DML - Data Manipulation Language). В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных - язык SQL (Structured Query Language). Основные функции SQL:

· язык SQL позволяет определять схему реляционной БД. При этом именование объектов БД поддерживается на языковом уровне в том смысле, что компилятор языка SQL производит преобразование имен объектов в их внутренние идентификаторы на основании специально поддерживаемых служебных таблиц-каталогов.

· язык SQL позволяет манипулировать данными (создавать, изменять, удалять, осуществлять выборку данных);

· язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД. Ограничения целостности хранятся в специальных таблицах-каталогах. Обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне, т.е. при компиляции операторов модификации БД компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует соответствующий программный код.

· Специальные операторы языка SQL позволяют определять так называемые представления БД, фактически являющиеся хранимыми в БД запросами с именованными столбцами.

· Авторизация доступа к объектам БД производится также на основе специального набора операторов SQL. Полномочия пользователей описываются в специальных таблицах-каталогах, контроль полномочий поддерживается на языковом уровне.