Шпаргалка по "Программированию и компьютеру"

35 транзакция и восстановление  данных  

Восстановление  базы данных может производиться  в следующих случаях:

1. Индивидуальный откат транзакции. Откат индивидуальной транзакции может быть инициирован либо самой транзакцией путем подачи команды ROLLBACK, либо системой. СУБД может инициировать откат транзакции в случае возникновения какой-либо ошибки в работе транзакции (например, деление на нуль) или если эта транзакция выбрана в качестве жертвы при разрешении тупика.
2. Мягкий сбой системы (аварийный отказ программного обеспечения). Мягкий сбой характеризуется утратой оперативной памяти системы. При этом поражаются все выполняющиеся в момент сбоя транзакции, теряется содержимое всех буферов базы данных. Данные, хранящиеся на диске, остаются неповрежденными. Мягкий сбой может произойти, например, в результате аварийного отключения электрического питания или в результате неустранимого сбоя процессора.
3. Жесткий сбой системы (аварийный отказ аппаратуры). Жесткий сбой характеризуется повреждением внешних носителей памяти. Жесткий сбой может произойти, например, в результате поломки головок дисковых накопителей.

 

    Во всех трех случаях  основой восстановления является избыточность данных, обеспечиваемая журналом транзакций.  
    Как и страницы базы данных, данные из журнала транзакций не записываются сразу на диск, а предварительно буферизируются в оперативной памяти. Таким образом, система поддерживает два вида буферов - буферы страниц базы данных и буферы журнала транзакций.  
    Страницы базы данных, содержимое которых в буфере (в оперативной памяти) отличается от содержимого на диске, называются "грязными" (dirty) страницами. Система постоянно поддерживает список "грязных" страниц - dirty-список. Запись "грязных" страниц из буфера на диск называется выталкиванием страниц во внешнюю память. Очевидно, необходимо предусмотреть такие правила выталкивания буферов базы данных и буферов журнала транзакций, которые обеспечивали бы два требования:     

1. Максимальную скорость выполнения транзакций. Для этого необходимо выталкивать страницы как можно реже. В идеале, если оперативная память была бы бесконечной, и сбои никогда бы не происходили, наилучшим выходом была бы загрузка всей базы данных в оперативную память, работа с данными только в оперативной памяти, и запись измененных страниц на диск только в момент завершения работы всей системы.     
2. Гарантию, что при возникновении сбоя (любого типа), данные завершенных транзакций можно было бы восстановить, а данные незавершенных транзакций бесследно удалить, т.е. обеспечение восстановления последнего согласованного состояния базы данных. Для этого что-то выталкивать на диск все-таки необходимо, даже если мы обладали бы бесконечной оперативной памятью.

 

    Таким образом, имеется  две причины для периодического выталкивания страниц во внешнюю  память - недостаток оперативной памяти и возможность сбоев. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

34 Ограничения целостности

Свойство (С) - согласованность транзакций определяется наличием понятия согласованности базы данных.

Определение 2. Ограничение целостности - это некоторое утверждение, которое может быть истинным или ложным в зависимости от состояния базы данных.

Примерами ограничений  целостности могут служить следующие утверждения:

Пример 2. Возраст сотрудника не может быть меньше 18 и больше 65 лет.

Пример 3. Каждый сотрудник имеет уникальный табельный номер.

Пример 4. Сотрудник обязан числиться в одном отделе.

Пример 5. Сумма накладной обязана равняться сумме произведений цен товаров на количество товаров для всех товаров, входящих в накладную.

Как видно  из этих примеров, некоторые из ограничений  целостности являются ограничениями  реляционной модели данных). Пример 3 представляет ограничение, реализующее целостность сущности. Пример 4 представляет ограничение, реализующее ссылочную целостность. Другие ограничения являются достаточно произвольными утверждениями (примеры 2 и 5). Любое ограничение целостности является семантическим понятием, т.е. появляется как следствие определенных свойств объектов предметной области и/или их взаимосвязей.

Определение 3. База данных находится в согласованном (целостном) состоянии, если выполнены (удовлетворены) все ограничения целостности, определенные для базы данных.

Вместе с  понятием целостности базы данных возникает  понятие реакции системы на попытку нарушения целостности.

1. Отказ выполнить "незаконную" операцию.
2. Выполнение компенсирующих действий.

Например, если система знает, что в поле "Возраст_Сотрудника" должны быть целые числа в диапазоне от 18 до 65, то система отвергает попытку ввести значение возраста 66. При этом может генерироваться какое-нибудь сообщение для пользователя.

Ограничения целостности можно классифицировать несколькими способами:

• По способам реализации.
• По времени проверки.
• По области действия.

Классификация ограничений целостности по способам реализации

Каждая система  обладает своими средствами поддержки  ограничений целостности. Различают  два способа реализации:

• Декларативная поддержка ограничений целостности. заключается в определении ограничений средствами языка определения данных (DDL - Data Definition Language)
• Процедурная поддержка ограничений целостности. заключается в использовании триггеров и хранимых процедур

1. При декларировании (объявлении) ограничения текст ограничения хранится в виде некоторого объекта СУБД, а для реализации ограничения используются встроенные в СУБД функции, и тогда этот код представляет собой внутренние функции ядра СУБД.

2. При декларировании ограничения СУБД автоматически генерирует триггеры, выполняющие необходимые действия по проверке ограничений.

По времени  проверки ограничения делятся на:

• Немедленно проверяемые ограничения.
• Ограничения с отложенной проверкой.

По области  действия ограничения делятся на:

• Ограничения домена
• Ограничения атрибута
• Ограничения кортежа
• Ограничения отношения
• Ограничения базы данных

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

36 Гипертекстовые и мультимедийные БД

 Первоначально  гипертекстовые технологии привлекли  внимание как средство интеграции текстовой информации и информации, представляемой в других модальностях — мультимедиа (звук, видео, анимация и т. д.). Затем авторы- -разработчики компьютерных программ открыли для себя гипертекст как средство моделирования когнитивных процессов и тем самым как новое средство управления этими процессами.

В настоящее  время термин «гипертекст» применяют  к разным объектам, называя так:

1) особый  метод построения информационных  систем, обеспечивающий прямой доступ  к данным с сохранением логических  связей между ними;

2) определенную  систему представления текстовой  и мультимедийной информации  в виде сети связанных между  собой текстовых и иных файлов;

3) особый  универсальный интерфейс, отличительными  чертами которого является его  интерактивность и необычайная дружелюбность по отношению к пользователю.

успех гипертекстовых технологий далеко не случаен. Он обусловлен, в первую очередь, тем, что гипертекстовые технологии, используемые для построения информационных систем в Интернете, обладают рядом весьма привлекательных свойств, а именно:

• за последнее  время сформировался набор унифицированных  и достаточно универсальных способов создания Интернетовских информационных серверов (Web-страниц), существует корпус учебников и авторитетных практических руководств по этому вопросу (в том числе и в самом Интернете);

• сложился и постоянно пополняется массив достаточно простых, но очень эффективных  технических средств создания гипертекста (SGML/HTML и др.), которые не требуют  долговременной и трудоемкой специальной  подготовки;

• все программные  средства (software), используемые при проектировании Интернетовских информационных серверов, постоянно совершенствуются и оперативно обновляются; при этом обязательным условием является сохранение их преемственности  и совместимости. Таким образом, идет постоянное расширение диапазона обслуживаемых прикладных задач: от ввода и редактирования звучащей информации и изображения (стационарного или анимационного, а также видео) до построения простых и сложных систем, использующих методы искусственного интеллекта, способных осуществлять обработку интерактивных запросов и ответов в реальном времени;

• все (или  почти все) эти программные средства предоставляются для свободного или условно свободного распространения (free- /share-ware).

Преимущество гипертекста в том, что он позволяет создавать открытые информационные системы за счет относительно свободного соединения информационных блоков. Таким образом, Гипертекст нашёл широкое применение в автоматизированных обучающих курсах.

Необходимо также отметить, что сама гипертекстовая структурированность учебного материала обладает собственным дидактическим значением, так как является значительно более гибкой формой подачи информации, позволяющей в максимальной степени учитывать индивидуальные потребности обучающегося.

Однако необходимо подчеркнуть, что ключевой проблемой  в такой системе становится проблема организации «навигации», свободная  или навязываемая автором-разработчиком  стратегия исследования данного  информационного поля, которая к  тому же должна решать и собственно дидактические задачи. В исследованиях по теории гипертекста вопросы организации «чтения» гипертекстовой информации рассматриваются в совокупности с формальным анализом структуры гипертекстового поля, возможностями технических средств управления «навигацией», а также особенностями когнитивных стратегических предпочтений человека (вновь подчеркнем, что последнее остается до сих пор наименее изученной областью). В качестве достаточно хорошо проработанных формализованных стратегических моделей часто выступают модели, лежащие в основе систем автоматизированного поиска и систем автоматической обработки запросов.

Один из основных вопросов, встающих перед авторами гипертекстов — это соотношение  традиционного письменного текста, имеющего линейную структуру, и гипертекста с его многоуровневой иерархически организованной стратификацией, — в частности, вопрос о правилах перехода от текста письменного к гипертексту.

Основными принципами мультимедийных информационных технологий являются:

• интерактивный режим работы;

• интегрированность  с другими программными продуктами;

• гибкость процесса изменения как исходных данных, так и постановок задач.

Мультимедийные  технологии обеспечивают работу с анимацией, графикой, звуком и видео. Мультимедийные информационные технологии позволяют максимально удовлетворять информационные потребности пользователя, повысить качество предлагаемого материала 
 
 
 
 
 
 
 
 

37 Объектно-ориентированные  БД

  Объектно-ориентированная  база данных (ООБД) — база данных, в которой данные оформлены в виде моделей объектов, включающих прикладные программы, которые управляются внешними событиями. Результатом совмещения возможностей (особенностей) баз данных и возможностей объектно-ориентированных языков программирования являются Объектно-ориентированные системы управления базами данных (ООСУБД).

  Некоторые объектно-ориентированные базы данных разработаны для плотного взаимодействия с такими объектно-ориентированными языками программирования как Python, Java, C#, Visual Basic .NET, C++, Objective-C и Smalltalk; Объектно-ориентированные базы данных обычно рекомендованы для тех случаев, когда требуется высокопроизводительная обработка данных, имеющих сложную структуру.