Лекция "Понятие транзакции. Ее роль в организации работы БД."

билет 14 тема 3 Понятие транзакции. Ее роль в организации работы БД. Транзакция – это законченная совокупность действий над базой данных, которая переводит ее из одного  целостного состояния в другое.  Управление транзакциями необходимо для поддержания логической целостности в БД. Поддержка  транзакции является обязательной для любой СУБД, особенно для РИС. К транзакции предъявляется  набор требований АСИД (расшифровка: атомарность – транзакция реализуется по принципу «все или  ничего» ­ либо выполняются все действия и тогда транзакция фиксируется в БД. В случае сбоя,  транзакция «откатывается» назад, т. е. не выполняется; согласованность – в результате выполнения  транзакции система переходит из одного конкретного состояния в другое; изолированность – при  выполнении транзакции, обрабатываемые ими данные не должны быть видны другим транзакциям, пока  изменения не будут завершены; долговечность – если транзакция зафиксирована, ее результаты остаются  навсегда).  По типу транзакции бывают:  ­ плоская – согласно ее правилам, в распределенной БД должны успешно завершаться все компоненты  глобальной транзакции. Если неудачей завершилось изменение хотябы одной удаленной БД, вся  глобальная транзакция отменяется, и ее надо выполнить заново. ­ контрольная точка – является модификацией плоской транзакции. Они устанавливаются в прикладной  программе, чтобы отметить моменты, в которых транзакцию можно повторить. Откат транзакции  возможен для любой контрольной точки.  ­ многозвенные транзакции позволяют фиксировать часть выполненной транзакции, возможность отката  при этом исключается. Параллелизм – возникает при одновременном выполнении операций над БД любым числом пользователей. Первая проблема – потеря обновлений – запоминаются те обновления, которые будут выполнены   последними. Вторая проблема – преждевременное чтение – работа с данными, не зафиксированными в системе. Для разрешения проблем параллелизма в РБД используется механизм блокировок. Блокировка  заключается в запрещении операций над данными, если их обрабатывает другой пользователь.  Используется правило двухфазного блокирования – ни одна блокировка от имени какой либо транзакции  не будет установлена, если не снята ранее установленная блокировка. Блокировки могут быть выполнены  над БД, над совокупностью таблиц и над одной таблицей, над совокупностью записей, над одной записью,  и над полем. Блокировки бывают: ­ пессимистические, которые запрещают доступ к данным, если какая либо транзакция уже работает с  ними. ­ оптимистические, которые разрешают параллельное выполнение транзакций, отслеживают возможные  конфликты и устраняют их. При работе в распределенной среде доступ может быть монопольным и разделяемым. Управление распределенными данными В современных РИС информация может храниться централизовано и децентрализовано. Централизовано – проблемы идентичности представления информации для всех пользователей не  существует, т.к. внесенные изменения хранятся в одном месте. В распределенных БД информация может  меняться в отдельных узлах сети, поэтому необходим контроль за всеми изменениями информации и  предоставлении ее в достоверном виде всем пользователям.  Существуют 2 технологии управления распределенными ресурсами: ­ распределенные БД. Такая БД состоит из нескольких фрагментов, размещенных на разных узлах сети. Информация о местоположении каждой из частей хранится в глобальном словаре данных. Достоинством этой технологии является то, при децентрализованном хранении данных пользователи  получают информацию с учетом последних изменений. ­ тиражирование данных – она обеспечивает поддержку копий всей БД в узлах сети. Копии БД, которые в  последствии могут быть синхронизированы, называются репликой. В течении некоторого времени копии БД могут отличаться друг от друга. Процесс обновления реплик,  при котором происходит передача обновляемых записей и согласование дублирующих записей, называется синхронизацией. Синхронизация бывает односторонняя и двусторонняя.  Виды тиражирования бывают: ­ по моменту внесения изменений реплики разделяют асинхронные и синхронные. При асинхронном  тиражировании обновление всех копий может производиться не одновременно. Синхронное  тиражирование выполняется только после успешной модификации всех копий. ­ реплики в РБД могут быть равноправными и неравноправными. В неравноправных репликах выделяют  основную, которой допускается корректировать все реплики, доступные только для чтения. В  равноправной все реплики доступны для чтения и корректировки. ­ если инициатором тиражирования вызывает компьютер­клиент, то такое тиражирование называется  обновлением по запросу. Если инициатор – сервер, то это называется принудительная рассылка тиража. ­ обновление содержания реплик выполняется копированием моментального снимка БД. Монитор транзакций Монитор транзакций (МТ) – это программа, управляющая обменом данных между клиентами и серверами. МТ обеспечивает создание единообразной вычислительной среды, соответствующей концепции  управления бизнесом на основе создания единого информационного пространства. МТ выполняет  следующие задачи: ­ управление маршрутизацией транзакций; ­ управление распределенными транзакциями – МТ обеспечивает доступ к данным, хранящимся в  нескольких и, возможно, разнородных СУБД; ­ уравновешивание нагрузки на серверы – МТ позволяет равномерно распределить клиентские запросы по  принципу перенаправления клиентских запросов на менее загруженный сервер. При необходимости, МТ  может открыть новый серверный процесс; ­ мультиплексирование соединений – в среде с большим количеством пользователей иногда возникают  сложности их одновременного подключения к СУБД. Во многих случаях, пользователю не требуется  непрерывный доступ к СУБД. МТ устанавливает соединение с СУБД только до тех пор, пока происходит  обмен данными; ­ повышение надежности – МТ обеспечивает непротиворечивость БД. В случае отказа СУБД, МТ  перенаправляет транзакцию в другую СУБД или хранит ее в памяти до тех пор, пока работа с СУБД не  восстановится. МТ применяются в среде с очень большим объемом транзакций. Обеспечение целостности РБД Целостность – это актуальность и непротиворечивость БД, ее защищенность от разрушения и  несанкционированного доступа. Для обеспечения целостности РБД может использоваться метод строгой и нестрогой целостности. Строгая гарантирует целостность данных в любой момент времени на основе  двухфазного протокола фильтрации. Нестрогая допускает временную задержку между внесением  изменений и их доставкой распределенным клиентам. Важнейшей задачей обеспечения целостности БД  является их восстановление после разрушения. Для этой цели используется журнал изменений БД – это  протокол, в котором в хронологическом порядке регистрируются исходные и обновленные состояния всех записей БД, измененных в процессе исполнения транзакций. Способы защиты данных При работе в многопользовательском режиме для защиты от несанкционированного доступа используют: ­ шифрование БД; ­ скрытие объектов средствами ОС; ­ использование пароля; ­ запрещение репликаций БД; ­ использование параметров запуска, при этом задается стартовая форма, которая автоматически  открывается при загрузке БД. Создание и удаление пользователей В распределенной среде большое значение приобретает понятие «пользователь БД», то есть, владелец  определенных объектов БД. Управление пользователями состоит из 3х этапов: ­ создание учетной записи пользователя БД; ­ наделение пользователя привилегиями; ­ удаление учетной записи и привилегий. Привилегия – право пользователей на выполнение определенных операций над объектами БД. Главной  привилегией в БД является создание таблицы. Организация доступа к данным в технологии Клиент­Сервер При создании РИС, в организации клиентской и серверной части требуется решение следующих задач:  1.      Организация запросов к БД со стороны Клиента; 2.      Разработка клиентского приложения для удаленного доступа к БД со стороны Клиента; 3.      Перенос персональной БД на Сервер выполняется для обеспечения коллективного доступа к  локальной БД путем преобразования данных к формату SQL Server. В Access для этого надо сделать:  Сервис – Служебные – Преобразование в SQL­формат. 4.      Технологией доступа к данным называется система интерфейсов, обеспечивающая взаимодействие  между клиентским приложением и БД на любом типе сервера.  Унифицированный механизм работы с данными представляет собой программную прослойку, к которой  относится: ODBC, OLE DB, ADO, BDE, dbExpress и др. ODBC – стандарт системы интерфейсов для доступа к данным БД. Он имеет структуру: Диспетчер драйверов служит связующим звеном между приложением и драйверами СУБД.  На этапе  соединения с БД диспетчер определяет тип СУБД и загружает в память соответствующий драйвер.  Диспетчер также контролирует формат запросов и порядок их поступления. Диспетчер драйверов является частью Windows. Он также позволяет выполнять реконструкцию и преобразование данных,  перекачивать данные между различными базами и т.д.  OLE  DB – это низкоуровневый интерфейс, обеспечивающий доступ к различным данным – реляционным и  нереляционным, к файлам с текстом и графикой, к файлам электронной почты и т.д.  OLE DB – это DLL­библиотеки, которые обеспечивают универсальный доступ к данным. OLE DB­ технология разбивает все функции СУБД на отдельные фрагменты –  COM­объекты. Некоторые из них  отвечают за выполнение запросов. Другие за обновление данных и т.д. и каждая такая функция  реализуется отдельным сервисом. Приложение, использующее OLE DB, является потребителем. Провайдер данных владеет данными.  Физически – он это таблица и обслуживает принятие запросов, выбор данных, их обновление, передачу  результатов потребителю. Провайдер сервисов управляет транзакциями и может работать с данными  минуя провайдер данных. ADO  (ActiveX Data Objects) – высокоуровневая объектная надстройка над OLE DB. ADO может работать с любым провайдером OLE DB по следующей схеме: Обзор возможностей  MS  SQL  Server Это СУБД, обеспечивающая создание ИС с архитектурой Клиент­Сервер, в которой она играет роль  сервера. Эта СУБД поддерживает тиражирование данных, коллективный доступ, создание и обработку  больших БД на не дорогих аппаратных платформах, работает под управлением OS Windows любой  версии. В состав MS SQL Server входит: 1. БД, представляющая собой логические объекты. Физические БД – это один или несколько файлов. 2. Таблицы – это набор полей и записей. Бывают постоянные и временные. 3. Журнал транзакций, в котором регистрируется информация до и после транзакции. При установке Сервера создается 4 системные базы, в которых хранятся метаданные для управления всей  системой: Master – управляет пользовательскими базами и содержит учетные записи пользователей, сведения о  системных ошибках и БД на сервере, сведения о блокировках, доступных и резервных устройствах БД и  т.д. (обязательно создавать резервную копию). Model – шаблоны баз данных, создаваемых на сервере. Содержат пользовательские типы данных (21),  значения по умолчанию, правила проверки ввода данных и т.д. Tempdb – служит для размещения на диске различных временных объектов. MSdb – это база­планировщик задач SQL Server’а. здесь находится каталог БД. Управление распределенными данными в MS SQL Server выполняется следующими службами: 1.                              MSSQLSERVER – это ядро системы. В ее задачи входит: регистрация пользователей,  контроль их прав доступа, установление соединения и обслуживание пользователей, выполнение хранимых процедур, работа с файлами БД, выполнение транзакций и ведение журнала транзакций, контроль за  использованием системных ресурсов, распараллеливание пользовательских запросов между доступными  процессами. 2.                              SQLServerAgent – эта служба предназначена для автоматизации администрирования  работы с удаленными БД. 3.                              MS “Full­Text­Search” – полнотекстовый поиск. Используется для поиска символьной  информации. 4.                              MSDTC (Microsoft Distribution Transaction Coordinator) – позволяет пользователям  одновременно работать с несколькими источниками данных и реализует выполнение распределенных  транзакций. WEB­технологии в РСОИ Интернет представляет собой совокупность взаимосвязанных компьютерных сетей мирового масштаба.  Для обеспечения взаимодействия этих сетей в 1982 году был принят стандартный протокол связи TCP\IP.  TCP обеспечивает бесперебойную доставку пакетов сообщений с одного компьютера другому, а протокол  IP управляет передачей и приемом пакетов на основе 4 ­х байтового адреса назначения. Термин TCP\IP  применяют к семейству протоколов, работающих на основе TCP/IP. К ним относятся FTP, SMTP, POP,  TelNet, DNS. Наиболее популярной является служба www.