Система Управления Базой Данных (СУБД) - комплекс языков и программ, позволяющий создавать БД и управлять ее функционированием.
СУБД обрабатывает обращения к базе данных, поступающие от пользователей, прикладных процессов и выдает необходимые им сведения.
СУБД характеризуется используемой моделью и средствами администрирования, разработки прикладных процессов, работы в информационной сети.
Типовая организация СУБД
- ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию. При использовании архитектуры "клиент-сервер" ядро является основной составляющей серверной части системы.
- компилятор языка SQL
- подсистема поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД
- сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.
Функции СУБД
1. управление данными во внешней памяти – обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей.
2. управление буферами оперативной памяти – обычно СУБД работает с БД значительного размера, по крайней мере этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Если при обращении к элементу будет производиться обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройств внешней памяти, поэтому единственный способ увеличить скорость является буферизация данных оперативной памяти, выполняемая самой СУБД, а не ОС.
3. управление транзакциями. Транзакция – последовательность операций над БД, рассматриваемых как единое целое.
Либо транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует (COMMIT) изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД. Поддержание механизма транзакций является обязательным условием даже однопользовательских СУБД (если, конечно, такая система заслуживает названия 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 очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД. При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый из пользователей может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД (на самом деле, это несколько идеализированное представление, поскольку в некоторых случаях пользователи многопользовательских СУБД могут ощутить присутствие своих коллег).
С управлением транзакциями в многопользовательской СУБД связаны важные понятия сериализации транзакций и сериального плана выполнения смеси транзакций
Под сериализаций 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. Понятно, что если удается добиться действительно сериального выполнения смеси транзакций, то для каждого пользователя, по инициативе которого образована транзакция, 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 алгоритмы, основанные на синхронизационных захватах объектов БД. 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 (и достаточно неприятно) ощутить присутствие в системе транзакций других пользователей.
4. журнализация. СУБД должна обеспечивать надежность хранения данных, т.е. быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного/программного сбоя, для этого БД нужно располагать некоторой дополнительной информацией, обеспечивающей эту цель. Журнал - это особая часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью (иногда поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках), в которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД.
5. поддержка языков БД
Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом 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. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language).
Язык SQL включает язык определения данных, язык манипулирования данными, язык запросов, язык управления данными.