Таблица первой нормальной формы должна удовлетворять следующим требованиям:
1) Таблица не должна иметь повторяющихся записей
2) В таблице должны отсутствовать повторяющиеся группы.
Для удовлетворения первого условия каждая таблица должна иметь уникальный индекс(первичный ключ). Для удовлетворения второго условия необходимо разбить таблицу на 4 таблицы.
1) Сведения о покупателях
2) Список телефонов покупателей
3) Номер и дата заказа, данные о менеджере
4) Данные о товаре
| Покупатели |
| Код Покупателя |
| Предприятие |
| Фамилия |
| Имя |
| Отчество |
| Индекс |
| Страна |
| Область |
| Город |
| Адрес |
| Кредит |
| Дополнительные сведения |
| Заказы |
| Номер |
| Код |
| Дата |
| Код менеджера |
| Имя менеджера |
| Продано |
| Номер |
| Код |
| Наименование |
| Группа |
| Цена |
| Заказанное количество |
| Проданное количество |
| Дата продажи |
| Примечание |
| Телефоны |
| Код покупателя |
| Телефонная книга |
Вторая нормальная форма
О таблице говорят, что она находится во второй нормальной форме, если:
1) Если она удовлетворяет условиям первой нормальной формы
2) Любое не ключевое поле однозначно идентифицируется полным набором ключевых полей
| Покупатели |
| Код Покупателя |
| Предприятие |
| Фамилия |
| Имя |
| Отчество |
| Индекс |
| Страна |
| Область |
| Город |
| Адрес |
| Кредит |
| Дополнительные сведения |
| Заказы |
| Номер |
| Код |
| Дата |
| Код менеджера |
| Имя менеджера |
| Продано |
| Номер |
| Код |
| Заказанное количество |
| Проданное количество |
| Дата продажи |
| Примечание |
| Телефоны |
| Код покупателя |
| Телефонная книга |
| Товары |
| Код товара |
| Наименование |
| Группа товара |
| Цена |
| Менеджер |
| Код менеджера |
| Имя менеджера |
О таблице говорят, что она находится в третьей нормальной форме, если:
1) удовлетворяет условиям второй нормальной формы 2) Ни одно из не ключевых полей не идентифицируется с помощью другого не ключевого поля.
Управление транзакциями
Поддержание механизма транзакции показатель уровня развитости СУБД. Корректное поддержание транзакции одновременно является основой поддержания целостности БД, а также составляют базис изолированности пользователей во много пользовательских системах.
Под транзакцией понимается неделимое с точки зрения воздействия на базу данных последовательность операторов манипулирования данными (удаление, вставка, модификация) такая, что либо результаты всех операторов входящих в транзакцию отображаются в БД, либо воздействие всех этих операторов полностью отсутствуют. Девиз транзакции – Все или ничего.
При завершении транзакции оператором commit результаты
При завершении транзакции оператором rollback результаты гарантированно отсутствуют во внешней памяти.
Транзакции и целостность БД
Понятие транзакции имеет непосредственную связь с понятием целостности БД.
…
Тупики распознавания и разрушения
Одним из недостатков метода сериализации транзакций на основе синхронизационных захватов является возможность возникновения тупиков между транзакциями.
Пример возникновения тупика между транзакциями Т1 и Т2:
1. Транзакции Т1 и Т2 установили монопольные захваты объектов R1 и R2 соответственно.
2. После этого T1 требуется совместный захват R2 а Т2 совместный захват R1.
3. Ни одна из транзакций не может продолжаться, следовательно, монопольные захваты не будут сняты, а совместные не будут удовлетворены.
Поскольку тупики возможны и никакого выхода из тупиковой ситуации не существует, то эти ситуации необходимо обнаруживать и искусственно устранять. Основой обнаружения тупиковых ситуаций является построение или постоянное поддержание графа ожидания транзакций.
Граф ожидания транзакции – это ориентированный двумерный граф, в котором существует два типа вершин: вершины соответствующие транзакциям и вершины соответствующие объектам захвата. В этом графе существует дуга, ведущая из вершины-транзакции к вершине-объекту, если для этой транзакции существует удовлетворенный захват объекта. В графе существует дуга из вершины объекта к вершине транзакции, если транзакции ожидает удовлетворения захвата объекта.
В системе существует ситуация тупика, если в графе ожидания транзакций существует хотя бы один цикл. Для распознавания тупика периодически производится построение графа ожидания транзакций и в этом графе ищутся циклы. Традиционной техникой нахождения циклов в ориентированном графе является редукция графа. Редукция состоит в том, что, прежде всего из графа ожидания удаляются все дуги, исходящие из вершин-транзакций, в которые не входят дуги из вершин-объектов. Для тех вершин-объектов, для которых не осталось входящих дуг, но существуют исходящие ориентация исходящих дуг изменяется на противоположную. После этого снова срабатывает первый шаг и так до тех пор, пока на первом шаге не прекратится удаление дуг. Если в графе остались дуги, то они обязательно образуют цикл.
Разрушение тупика начинается с выбора в цикле т.н. транзакции-жертвы, т.е. транзакции которой решено пожертвовать, чтобы обеспечить возможность продолжения работы других транзакций.
Критерием выбора является стоимость транзакции, жертвой выбирается самая дешевая транзакция. Стоимость транзакции определяется на основе многофакторной оценки, в которую с разными весами входят время выполнения, число накопленных захватов, приоритет.
После выбора транзакции-жертвы выполняется откат этой транзакции, после чего освобождаются захваты, и может быть продолжено выполнение других транзакций.
Такое насильственное устранение тупиковых ситуаций является нарушением принципа изолированности пользователей, которого невозможно избежать. В централизованных системах стоимость построения графа ожидания сравнительно невелика, но она становится слишком большой в распределенных СУБД, в которых транзакции могут выполняться в разных узлах сети. Поэтому в таких системах обычно используются другие методы сериализации транзакций. Так одним из методов является метод временных меток.
Метод временных меток
Альтернативный метод сериализации транзакций хорошо работающий в условиях редких конфликтов транзакций и не требующий построения графа ожидания транзакций основан на использовании временных меток. Основная идея метода состоит в следующем: если транзакция T1 началась раньше транзакции Т2, то система обеспечивает такой режим выполнения, как если бы T1 была целиком выполнена до начала Т2. Для этого каждой транзакции Т предписывается временная метка t соответствующая времени начала транзакции. При выполнении операции над объектом r транзакция Т помечает его своей временной меткой и типом операции (чтение, изменение).
Перед выполнением операции над объектом r транзакция Т1 выполняет следующие действия:
1. Проверяет не закончилась ли транзакция Т пометившая этот объект. Если Т закончилась транзакция Т1 помечает объект r и выполняет свою операцию.
2. Если транзакция Т не завершилась, то Т1 проверяет конфликтность операций. Если операции не конфликтны при объекте r остается или проставляется временная метка с меньшим значением и транзакция Т1 выполняет свою операцию.
3. Если операции Т1 и Т конфликтуют, то если t(T)>t(T1), т.е. транзакция Т1 является более молодой чем Т производится откат Т и Т1 продолжает работу.
4. Если же t(T)<t(T1) (Т старше Т1), то Т1 получается новую временную метку и начинается заново.
К недостатку метода временных меток относятся потенциально более частые откаты транзакций, чем в случае использования синхронизационных захватов. Это связано с тем, что конфликтность транзакций определяется более грубо. Кроме того в распределенных системах не просто вырабатывать глобальные временные метки с отношением полного порядка. Но в распределенных системах эти недостатки окупаются тем, что не нужно распознавать тупики т.к. построение графа ожидания транзакций в распределенных системах стоит очень дорого.
Элементы языка SQL
Функции и основные возможности языка SQL
Неотъемлемая и важнейшая часть любой системы применяющей базы данных это языковые средства обеспечивающие возможность доступа и действия над данными определения их структур, способов использования и интерпретации. Язык SQL появился в 70-е год как одно из таких средств. Его прототип был разработан фирмой IBM и известен под названием SEQUEL. SQL вобрал в себя достоинство реляционной модели, в частности достоинства лежащего в его основе математического аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления используя при этом сравнительно небольшое число операторов и относительно простой синтаксис. Благодаря своим качествам язык SQL утвержденным в качестве стандарта языком работы с реляционными базами данных. Этот стандарт поддерживается всеми ведущими мировыми фирмами, действующими в сфере технологий баз данных. Использование стандартного языка позволило обеспечить высокую степень независимости разрабатываемых прикладных систем от конкретного типа СУБД существенно поднять уровень и унификацию инструментальных средств разработки приложений, работающих с реляционными базами данных. Большинство коммерческих реализаций SQL имеет некоторые большие или меньшие отличия от стандарта. Это уменьшает совместимость систем использующих различные диалекты SQL, но с другой стороны полезные расширения реализации языка обеспечивает его развитие и со временем включаются в новые редакции стандарта. Настоящее время, ни одна система не реализует стандарт SQL в полном объеме. Во всех диалектах языка имеются возможности не являющиеся стандартными. Таким образом, каждый диалект это надмножество некоторого подмножества стандарта SQL. Это затрудняет переносимость приложений разработанных для одних СУБД в другие.
Отличие SQL от процедурных языков программирования
SQL относится к классу непроцедурных языков программирования. В отличие от универсальных процедурных языков, которые также могут быть использованы для работы с БД SQL ориентирован не на записи, а на множества. Это значит, что в качестве входной информации для формулируемого на языке SQL запроса к БД используется множество кортежей записей одной или нескольких таблиц отношений. В результате выполнения запроса также образуется множество кортежей результирующей таблицы отношений. Т.е. в SQL результатом любой операции над отношениями является отношение. Запрос SQL задает не процедуру, т.е. последовательность действий, необходимую для получения результата, а условия которым должны удовлетворять кортежи результирующего отношения, сформулированные в терминах входного (выходных) отношения.
Интерактивный и встроенный SQL
Существует и используется две формы языка SQL:
1. Интерактивный SQL используется для задания SQL-запросов пользователя и получения результата в интерактивном режиме.
2. Встроенный SQL состоит из команд SQL встроенных внутрь программ, обычно написанных на каком-то другом языке. Это делает программы, использующие такие языки более мощными, гибкими и эффективными, обеспечивая их применение, для работы с данными, хранящимися в реляционных БД. Однако требуются дополнительные средства интерфейса SQL c языком в который он встраивается.
Составные части SQL
Язык SQL подразделяется на 2 составные части:
1. Язык определения данных DDL – дает возможность создания, изменения и удаления различных объектов БД (таблиц, индексов, пользователей). В число дополнительных функций DDL могут быть включены средства ограничения целостности данных, определение порядка структур их хранения, описания элементов физического уровня хранения данных.
2. Язык манипулирования данными DML – предоставляет возможность выборки информации из БД и ее преобразования.
Типы данных SQL
В языке SQL имеются средства, позволяющие для каждого атрибута указывать тип данных, которому должны соответствовать все значения этого атрибута. Определение типов данных является той частью языка, которой коммерческие реализации не полностью соответствуют требованиям официального стандарта SQL, что обеспечивает совместимость SQL с другими языками программирования.
1. Строка символов – стандарт поддерживает только один тип представления текста.
CHARACTER (CHAR) – этот тип данных представляет собой символьные строки фиксированной длинны. Его синтаксис имеет вид: character[(длинна)] или char[(длина)]. Длина может принимать значения от 1 до 255. Если во вводимой в поле текстовой константе фактическое число символов меньше числа определенного параметром длина, то эта константа автоматически дополняется справа пробелами до заданного числа символов.
Некоторые реализации языка SQL поддерживают в качестве типа данных строки переменной длинны. VARCHAR, CHARACTER VARYING, CHARVARYING. Этот тип данных описывает текстовую строку, которая может иметь произвольную длину до определенного конкретной реализацией SQL максимума. В отличие от типа CHAR в этом случае при вводе текстовой константы, длина которой меньше заданной не производится ее дополнение пробелами до заданного максимального значения.
Константы, имеющие тип CHAR и VARCHAR, в выражениях SQL заключаются в одиночные кавычки.
2. Числовые типы данных:
INTEGER – используется для представления целых чисел от -2^31 до 2^31.
SMALLINT – используется для представления целых чисел в диапазоне от -2^15 до 2^15.
DECIMAL(точность, масштаб)
…
Используемые термины и обозначения
Ключевые слова – это используемые в выражениях SQL слова, имеющие определенное назначение. Команды или предложения являются инструкциями с помощью которых SQL обращается к БД. Команды состоят из одной или более логических частей называемых предложениями. Предложения начинаются ключевым словом и состоят из ключевых слов и аргументов.
В описании синтаксиса команд SQL используются следующие обозначения:
1. [] - квадратные скобки – указывают необязательный элемент синтаксической конструкции.
2. … - многоточие – определяет, что выражение предшествующее ему может повторяться любое число раз.
3. {} – фигурные скобки – объединяют последовательность элементов в логическую группу, один из элементов которой должен обязательно использоваться.
4. | - вертикальная черта – указывает, что часть определения, следующая за этим символом, является одним из возможных вариантов.
5. <> - в угловые скобки заключаются обычные элементы, объясняемые по мере того как они вводятся.