Какую СУБД выбрать и почему? (Статья 1)
Заметил, что когда спрашиваешь кого-нибудь, особенно на собеседовании, какие типы СУБД существуют, то первое что вспоминают многие – это реляционные базы данных, и NoSQL, а вот про разновидности часто забывают или не могут сформулировать их отличие. Поэтому начнем с простого перечисления наиболее используемых.
Тем, кому не хочется долго читать, может сразу перейти на итоговую таблицу .
Нужно обязательно сделать ремарку, что некоторые крупные производители, имеют в своем арсенале несколько типов СУБД, как в виде отдельных продуктов, так и в виде внутренней реализации. Например, у Oracle на самом деле чего только нет, начиная с классической реляционной СУБД, продолжая с отдельным продуктом Oracle NoSQL Database, который может использоваться и как документная, и как колоночная, и как ключ-значение. Отдельное решение от того же Oracle, Autonomous Data Warehouse – это уже специализированное решение для хранилищ данных. Еще один отдельный продукт от Oracle – Oracle Graph Server для работы с графами, и еще много другого. Этому можно посвятить отдельную серию статей.
Реляционные СУБД
Начнем по порядку, классические, реляционные СУБД чаще всего используются для построения решений OLTP (Online Transaction Processing). В таких решениях СУБД работает с небольшими по размерам транзакциями, но идущими большим потоком, и при этом от системы требуется минимальное время отклика, а так же возможность, при определенных условиях, отменить любые изменения выполняемых в рамках транзакции. Если вы строите систему, в рамках которой требуется хранить значительное количество сущностей (таблиц), с различными типами связей между ними (один-к-одному, один-к-многим, многие-ко-многим), то это скорее всего про реляционные СУБД.
Наиболее известные СУБД такого типа — Oracle, Microsoft SQL, PostgreSQL, MySQL.
Когда выбирать реляционную СУБД
Один из основных признаков, который говорит о том что нужно выбирать реляционную СУБД – это высокая нормализация данных. Дополнительными признаками будет необходимость обработки большого кол-ва коротких транзакций, с большей долей операций на вставку
Когда не выбирать реляционную СУБД
Если предполагается хранить не структурируемые данные, или наоборот очень простые структуры типа ключ-значение, то лучше посмотреть в сторону документных СУБД и специализированных СУБД типа ключ-значение соответственно.
Так же один из признаков, что имеет смысл подумать не о реляционных СУБД, это такой факт как необходимость часто обновлять значения в одних и тех же строках. Обычно это обходится «дорого» в реляционных СУБД, и нужно применять «продвинутую магию» что бы делать это корректно.
Конечно, тут есть много «но», или «а если очень хочется», и других ситуаций, когда данные рекомендации можно игнорировать. Это нормально, особенно когда за дело берется эксперт, который знает как это сделать.
СУБД типа ключ-значение
Наверное один из самых простых типов СУБД. В упрощенном виде, это некая таблица с уникальным ключом и собственно связанным с ним значением, в котором может быть что угодно. Чаще всего такие СУБД используют для кэширования, т.к. они очень быстро работают, а это и не сложно, когда есть уникальный ключ, и запрос возвращает только одно значение. У некоторых представителей данных СУБД есть возможность работать полностью в памяти, а так же есть возможность задавать срок жизни записи, после истечения которого, записи будут автоматически удаляться.
Наиболее известные СУБД такого типа — Redis и Memcached.
Когда выбирать СУБД ключ-значение
Если СУБД будет использоваться для кэширования данных или для брокеров сообщений, то это очень подходящий тип. Так же, такая СУБД хорошо подходит для баз где нужно хранить достаточно простые структуры, и иметь к ним очень быстрый доступ.
Когда не выбирать СУБД ключ-значение
Если вы предполагаете хранить в базе данных много сущностей (таблиц), а у сущностей будут сложные структуры с разными типами данных. Так же, если вы предполагаете делать из этой таблицы сложные запросы которые возвращают множества строк.
Документные СУБД
Документные или документно-ориентированные СУБД — это одна из наиболее популярных разновидностей NoSQL СУБД, где основной единицей логической модели данных является документ — структурированный текст, с определенным синтаксисом.
Иногда встречаются мнения что модель данных в документных БД похожа на модель данных в объектно-ориентированных базах данных. В этом есть доля правды, единственная реальная разница между ними заключается в том, что базы данных документов только сохраняют состояние, но не поведение.
Так же, само название «документо-ориентированная» подчас вводит в заблуждение, и мне встречались коллеги, которые считали, что это база для систем документооборота. Нет, это не так.
Интересно, что документные СУБД развиваются достаточно активно, и сейчас некоторые из них, в том числе, поддерживают проверку схемы.
Известными представителями таких СУБД являются CouchDB, MongoDB, Amazon DocumentDB.
Когда выбирать документную СУБД
Если нужно хранить объекты в одной сущности, но с разной структурой. Если нужно хранит структуры, включая объекты, списки и словари, особенно в формате близкому к JSON.
На самом деле область применения документных СУБД очень широкая. Их можно использовать как компактную базу данных для отдельно взятого микро-сервиса, так и для вполне масштабных решений, в качестве хранилища состояний чего-либо.
Когда не выбирать документную СУБД
Не самое лучшее решение для реализации транзакционная модели, и точно не лучший вариант для формирования отчетности.
Графовые СУБД
Графовые СУБД — специфичный тип, предназначены для работы с графами, с их узлами, свойствами, и произвольными отношениями между узлами.
Очень простой пример, это организация связей в различного типа социальных сетях, где нужно хранить связи между пользователями (узлами) по разным критериям (родственные связи, коллеги, общие интересы).
Известные представители этого типа субд — Neo4j, Amazon Neptune, InfiniteGraph, InfoGrid.
Когда выбирать графовые СУБД
Точно стоит обратить внимание на графовые СУБД, если строите какое-то подобие социальной сети, или реализуете систему оценок и рекомендаций. Ну и во всех случаях когда вы хорошо понимаете что такое графы, и для чего это нужно.
Когда не выбирать графовые СУБД
Практически во всех остальных случаях, кроме указанных выше, лучше воздержаться от использования графовых СУБД.
Колоночные СУБД
Колоночные СУБД очень похожи на реляционные. Они так же состоят из строк, которые имеют атрибуты, а строки группируются в таблицах. Различия в логических моделях несущественные, а вот на уровне физического хранения данных различия значительные.
В реляционных СУБД данные хранятся «построчно», это означает что для считывания значения определенной колонки, придется прочитать практически всю строку, как минимум от первой до нужной колонки. В колоночной СУБД данные хранятся «поколоночно», т.е. колонка — это как отдельная таблица. Соответственно чтение будет происходить из конкретного столбца сразу. На практике это реально работает очень быстро (проверено мной на нескольких реализованных хранилищах данных).
Основные преимущества колоночных СУБД – эффективное выполнения сложных аналитических запросов на больших объемах, и легкое, практически мгновенное, изменение структуры таблиц с данными, плюс существенная компрессия и сжатие, которое позволяет значительно экономить место.
Яркие представители колоночных СУБД — Sybase IQ (ныне SAP IQ), Vertica, ClickHouse, Google BigTable, InfoBright, Cassandra.
Когда выбирать колоночные СУБД
Один из весомых аргументов за использование именно колоночной СУБД — это если вы хотите построить хранилище данных, и планируете делать выборки со сложными аналитическими вычислениями. Косвенный признак, который так же может сигнализировать о том, что имеет смысл, хотя бы посмотреть в сторону колоночных СУБД — это если количество строк, из которых делаются выборки, превышает сотни миллионов.
Когда не выбирать колоночные СУБД
Учитывая специфику колоночных СУБД, будет не эффективно ее использовать, если выборки достаточно простые, параметры выборки статичны, и если преобладают выборки по ключевым значениям. Так же, если количество строк в таблице, из которой делается выборка, меньше сотен миллионов строк, то скорее всего не будет большого преимущества, по сравнению с реляционной СУБД.
Нужно так же иметь ввиду, что в колоночных СУБД могут быть и другие ограничения. Например, может отсутствовать поддержка транзакций, а язык запросов может отличаться от классического SQL, и прочее.
Итоги
Важное замечание – не пытайтесь сразу все задачи решить в рамках одной СУБД. Это более чем нормально иметь несколько разных типов СУБД. Так же, не пытайтесь сразу определиться с производителем СУБД, или связать свою жизнь с одним конкретным брендом.
При выборе типа СУБД следует, прежде всего, исходить из типа решаемых задач, типов обрабатываемых данных, перспектив роста и масштабирования.
Обращайте так же внимание на популярность и наличие широкого круга разработчиков и средств разработки – это даст вам возможность, при необходимости, найти ответ на возникший вопрос быстро.
В данной статье я намеренно не делаю акцент на выбор между облачными и on-premise решениями — эта тема одной из следующих статей.
Итак, в таблице представленной ниже, кратко собрано то, что описано выше в статье.
Тип СУБД
Когда выбирать
Примеры популярных СУБД
Нужна транзакционность; высокая нормализация; большая доля операций на вставку
Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server, PostgreSQL
Задачи кэширования и брокеры сообщений
Для хранения объектов в одной сущности, но с разной структурой; хранение структур на основе JSON
CouchDB, MongoDB, Amazon DocumentDB
Задачи подобные социальным сетям; системы оценок и рекомендаций
Neo4j, Amazon Neptune, InfiniteGraph, InfoGrid
Хранилища данных; выборки со сложными аналитическими вычислениями; количество строк в таблице превышает сотни миллионов
Vertica, ClickHouse, Google BigTable, Sybase \ SAP IQ, InfoBright, Cassandra
Надеюсь данная статья оказалась полезной.
В следующих статьях посмотрим на выбор между облачными и on-premise СУБД, платными и бесплатными, и многое другое.
Что из нижеперечисленного реализовано в современных субд
СУБД — это система управления базами данных. Так называют сложное программное обеспечение, которое требуется, чтобы создавать базы данных, изменять их, получать из них данные и контролировать версии.
База данных — это хранилище, где находится информация. База может принадлежать сайту, приложению, любой программе: там будут находиться сведения, связанные с работой проекта. А СУБД — это программный комплекс, который позволяет администрировать базу, защищает ее целостность и конфиденциальность сведений.
Системы управления бывают разными: различаются типы баз данных, особенности представления информации внутри базы, методы управления и языки, на которых пишутся запросы. Существуют платные и бесплатные СУБД, системы для локального или распределенного использования, предназначенные для крупных, средних или мелких проектов.
Кто пользуется СУБД
- Бэкенд-разработчики, которые часто взаимодействуют с базой, чтобы получать данные для сайта или приложения.
- Разработчики локальных приложений, которые тоже могут хранить собственные данные.
- Администраторы баз данных — если продукт сложный, то для обслуживания базы, как правило, необходим собственный администратор. Такие сотрудники обычно специализируются на конкретной СУБД.
- Другие IT-специалисты — в разных ситуациях работать с БД могут аналитики, DevOps-инженеры или специалисты по Big Data.
Для чего нужны СУБД
- Создание и хранение базы данных нужного типа — он зависит от того, к какому виду относится система.
- Управление базой — сюда относится создание новых записей, модификация существующих или удаление данных, которые уже не нужны.
- Получение нужных сведений из базы в удобной форме с помощью запросов, обычно на специальном языке SQL. Запросы фильтруют данные и выдают только нужную информациЮ, так как в базе могут быть миллионы записей. СУБД обязана поддерживать хотя бы один язык запросов.
- Администрирование и контроль доступа к базе данных, выдача разным пользователям различных прав и поддержка конфиденциальности сведений.
- Обеспечение безопасности и целостности данных, чтобы какая-либо проблема не привела к потере информации из базы.
- Защита от возможных атак и сбоев.
- Отслеживание изменений, резервное копирование и восстановление базы в случае падения.
Как информация хранится в БД
Связанные таблицы. Данные могут быть организованы по-разному в зависимости от типа базы. Чаще всего речь идет о реляционных БД — базах данных, где информация представлена в виде связанных друг с другом таблиц. Такие СУБД управляются с помощью языка запросов SQL и обычно хранят структурированные данные, между которыми есть жесткие связи.
Объекты. Объектные и объектно-реляционные БД представляют блоки информации как объект — сложную сущность с рядом свойств и методов. Объектная модель дает больше возможностей при работе с данными: у объектов есть наследование и другие свойства, которых нет у реляционных таблиц. Подробнее об этом можно прочесть в статье про объектно-ориентированный подход.
Древовидные структуры. Еще один вариант системы хранения информации — иерархический. В нем данные хранятся в виде древовидной структуры. Его расширение — сетевой тип: он отличается от иерархического тем, что данные могут иметь больше одного «предка».
Иногда частным подвидом иеархического типа называют документно-ориентированную модель, при которой данные представлены в виде JSON-подобных документов. Она более гибкая и хорошо подходит для информации, не связанной между собой. Но для жестко связанных данных такой способ не подойдет.
Из чего состоят системы управления базами данных
Если база — это хранилище, то СУБД — комплекс средств для обслуживания хранилища. СУБД имеет сложное устройство.
Ядро СУБД отвечает за главные операции: хранение базы, ее обслуживание, документирование изменений. Это основная часть системы.
Процессор языка или компилятор обрабатывает запросы. Обычно СУБД реляционного, объектно-ориентированного и объектно-реляционного типа поддерживают язык SQL и внутренние языки запросов.
Набор утилит предназначен для различных сервисных функций: их может быть очень много, а некоторые СУБД могут расширяться с помощью пользовательских модулей.
Виды СУБД по способу доступа
База данных хранится на так называемом сервере — это не обязательно отдельный компьютер, некоторые системы позволяют «поднять» сервер на конечном устройстве. Если база и все части системы находятся на одном компьютере, и ими пользуются с того же устройства, СУБД называется локальной. Если части системы находятся на разных устройствах — это распределенная СУБД.
Системы по-разному обеспечивают хранение и доступ к данным. Существуют три вида архитектуры.
Клиент-серверная. База данных находится на сервере, СУБД располагается там же. К базе могут обращаться различные клиенты — конечные устройства. Например, пользователи запрашивают информацию на конкретном сайте.
Клиент-серверная архитектура подразумевает, что прямой доступ к базе есть только у сервера — он обрабатывает обращения клиентов. Сами клиенты не обязаны иметь специальное ПО для взаимодействия с базами данных. Так для доступа к сайту не нужно устанавливать программы, которые будут обрабатывать запросы, — все сделает сервер, жестко отделенный от клиентской части.
Такие базы надежны и обычно имеют высокую доступность. Ими пользуются чаще всего.
Файл-серверная. Тут все иначе: база хранится на файл-сервере, вот СУБД — на каждом клиентском компьютере. Доступ к базе данных могут получить только устройства, на которых установлена и настроена система.
Сейчас такие системы используются очень редко, в основном во внутренних приложениях, которые работают в локальных сетях. В крупных проектах файл-серверные СУБД не применяют.
Встраиваемая. Это маленькая локальная СУБД, которая используется для хранения данных отдельной программы. Такие системы не функционируют как самостоятельные единицы, а встраиваются в программный продукт как модуль. Они нужны при разработке локальных приложений, целиком размещаются на одном устройстве и обычно очень мало весят.
Что такое NoSQL-системы
Большинство баз данных управляется специальным языком запросов SQL. Но из этого правила есть исключения — системы, которые не подразумевают использования SQL. Их называют NoSQL.
К СУБД NoSQL относят любые нереляционные системы — те, где не поддерживается реляционная модель представления информации. Некоторые нужны для хранения больших данных, другие — для ведения логов, третьи — для хранения данных с огромным количеством связей. Например, документно-ориентированные СУБД тоже относятся к NoSQL.
Вместо SQL применяются внутренние языки запросов, часто основанные на тех или иных языках программирования. Иногда они схожи с SQL, а иногда вместо внутреннего языка система использует JavaScript или иной ЯП.
Примеры современных СУБД
-
— объектно-реляционная клиент-серверная СУБД, одна из первых и самых популярных в мире. Платная, сложная, подходит для больших проектов. — объектно-реляционная СУБД клиент-серверного типа, которую иногда называют бесплатным аналогом Oracle. Масштабная, рассчитана на высоконагруженные проекты, содержит огромное количество функций и распространяется бесплатно. — реляционная клиент-серверная СУБД. Популярный выбор для проектов небольшого и среднего размера. Легкая, гибкая и довольно простая в использовании. Она бесплатная, хорошо подходит для обучения и веб-проектов. — документно-ориентированная NoSQL-СУБД, где данные хранятся в JSON-подобных файлах. Тоже бесплатная, а внутренний язык запросов основан на JavaScript. — маленькая и легкая встраиваемая СУБД, которая активно применяется в локальных проектах.
Особенности построения баз данных, тонкости работы с запросами, поддержку целостности и другие важные темы можно изучить самостоятельно с помощью учебников и мануалов, а также на курсах SkillFactory.
Системы управления базами данных
В этом подразделе приводится классификация СУБД, и рассматриваются основные их функции. В качестве основных классификационных признаков можно использовать следующие: вид программы, характер использования, модель данных. Названные признаки существенно влияют на целевой выбор СУБД и эффективность использования разрабатываемой информационной системы.
Система управления базами данных (СУБД) – это важнейший компонент АИС, основанной на базе данных. СУБД необходима для создания и поддержки базы данных информационной системы в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке – транслятор. Программные составляющие СУБД включают в себя ядро и сервисные средства (утилиты).
Ядро СУБД – это набор программных модулей, необходимый и достаточный для создания и поддержания БД, то есть универсальная часть, решающая стандартные задачи по информационному обслуживанию пользователей. Сервисные программы предоставляют пользователям ряд дополнительных возможностей и услуг, зависящих от описываемой предметной области и потребностей конкретного пользователя.
Классификация СУБД.
В общем случае под СУБД можно понимать любой программный продукт, поддерживающий процессы создания, ведения и использования БД. Рассмотрим какие из имеющихся на рынке программ имеют отношение к БД и в какой мере они связаны с базами данных.
К СУБД относятся следующие основные виды программ:
— средства разработки программ работы с БД.
Полнофункциональные СУБД (ПФСУБД) представляют собой традиционные СУБД, которые сначала появились для больших машин, затем для мини-машин и для ПЭВМ. Из числа всех СУБД современные ПФСУБД являются наиболее многочисленными и мощными по своим возможностям. К ПФСУБД относятся, например, такие пакеты как: Clarion Database Developer, DataBase, Dataplex, dBase IV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro и Paradox R: BASE.
Обычно ПФСУБД имеют развитый интерфейс, позволяющий с помощью команд меню выполнять основные действия с БД: создавать и модифицировать структуры таблиц, вводить данные, формировать запросы, разрабатывать отчеты, выводить их на печать и т. п. Для создания запросов и отчетов не обязательно программирование, а удобно пользоваться языком QBE (Query By Example — формулировки запросов по образцу, см. подраздел 3.8). Многие ПФСУБД включают средства программирования для профессиональных разработчиков.
Некоторые системы имеют в качестве вспомогательных и дополнительные средства проектирования схем БД или CASE-подсистемы. Для обеспечения доступа к другим БД или к данным SQL-серверов полнофункциональные СУБД имеют факультативные модули.
Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа БД в настоящее время менее многочисленна, но их количество постепенно растет. Серверы БД реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL.
Примерами серверов БД являются следующие программы: NetWare SQL (Novell), MS SQL Server (Microsoft), InterBase (Borland), SQLBase Server (Gupta), Intelligent Database (Ingress).
В роли клиентских программ для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и т. д. При этом элементы пары «клиент — сервер» могут принадлежать одному или разным производителям программного обеспечения.
В случае, когда клиентская и серверная части выполнены одной фирмой, естественно ожидать, что распределение функций между ними выполнено рационально. В остальных случаях обычно преследуется цель обеспечения доступа к данным «любой ценой». Примером такого соединения является случай, когда одна из полнофункциональных СУБД играет роль сервера, а вторая СУБД (другого производителя) — роль клиента. Так, для сервера БД SQL Server (Microsoft) в роли клиентских (фронтальных) программ могут выступать многие СУБД, такие как: dBASE IV, Biyth Software, Paradox, DataEase, Focus, 1-2-3, MDBS III, Revelation и другие.
Средства разработки программ работы с БД могут использоваться для создания разновидностей следующих программ:
— серверов БД и их отдельных компонентов;
Программы первого и второго вида довольно малочисленны, так как предназначены, главным образом, для системных программистов. Пакетов третьего вида гораздо больше, но меньше, чем полнофункциональных СУБД.
К средствам разработки пользовательских приложений относятся системы программирования, например Clipper, разнообразные библиотеки программ для различных языков программирования, а также пакеты автоматизации разработок (в том числе систем типа клиент-сервер). В числе наиболее распространенных можно назвать следующие инструментальные системы: Delphi и Power Builder (Borland), Visual Basic (Microsoft), SILVERRUN (Computer Advisers Inc.), S-Designor (SDP и Powersoft) и ERwin (LogicWorks).
Кроме перечисленных средств, для управления данными и организации обслуживания БД используются различные дополнительные средства, к примеру, мониторы транзакций
По характеру использования СУБД делят на персональные и многопользовательские.
Персональные СУ БД обычно обеспечивают возможность создания персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними. Персональные СУБД или разработанные с их помощью приложения зачастую могут выступать в роли клиентской части многопользовательской СУБД. К персональным СУБД, например, относятся Visual FoxPro, Paradox, Clipper, dBase, Access и др
Многопользовательские СУБД включают в себя сервер БД и клиентскую часть и, как правило, могут работать в неоднородной вычислительной среде (с разными типами ЭВМ и операционными системами). К многопользовательским СУБД относятся, например, СУБД Oracle и Informix.
По используемой модели данных СУБД (как и БД), разделяют на иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные и другие типы. Некоторые СУБД могут одновременно поддерживать несколько моделей данных.
С точки зрения пользователя, СУБД реализует функции хранения, изменения (пополнения, редактирования и удаления) и обработки информации, а также разработки и получения различных выходных документов.
Для работы с хранящейся в базе данных информацией СУБД предоставляет программам и пользователям следующие два типа языков :
— язык описания данных — высокоуровневый непроцедурный язык декларативного типа, предназначенный для описания логической структуры данных;
— язык манипулирования данными — совокупность конструкций, обеспечивающих выполнение основных операций по работе с данными: ввод, модификацию и выборку данных по запросам.
Названные языки в различных СУБД могут иметь отличия. Наибольшее распространение получили два стандартизованных языка: QBE (Query By Example) — язык запросов по образцу и SQL (Structured Query Language) — структурированный язык запросов. QBE в основном обладает свойствами языка манипулирования данными, SQL сочетает в себе свойства языков обоих типов — описания и манипулирования данными.
Перечисленные выше функции СУБД, в свою очередь, используют следующие основные функции более низкого уровня, которые назовем низкоуровневыми:
— управление данными во внешней памяти;
— управление буферами оперативной памяти;
— ведение журнала изменений в БД;
— обеспечение целостности и безопасности БД. Дадим краткую характеристику необходимости и особенностям реализации перечисленных функций в современных СУБД.
Реализация функции управления данными во внешней памяти в разных системах может различаться и на уровне управления ресурсами (используя файловые системы ОС или непосредственное управление устройствами ПЭВМ), и по логике самих алгоритмов управления данными. В основном методы и алгоритмы управления данными являются «внутренним делом» СУБД и прямого отношения к пользователю не имеют. Качество реализации этой функции наиболее сильно влияет на эффективность работы специфических ИС, например, с огромными БД, со сложными запросами, большим объемом обработки данных.
Необходимость буферизации данных и как следствие реализации функции управления буферами оперативной памяти обусловлено тем, что объем оперативной памяти меньше объема внешней памяти.
Буферы представляют собой области оперативной памяти, предназначенные для ускорения обмена между внешней и оперативной памятью. В буферах временно хранятся фрагменты БД, данные из которых предполагается использовать при обращении к СУБД или планируется записать в базу после обработки. Механизм транзакций используется в СУБД для поддержания целостности данных в базе.
Транзакцией называется некоторая неделимая последовательность операций над данными БД, которая отслеживается СУБД от начала и до завершения. Если по каким-либо причинам (сбои и отказы оборудования, ошибки в программном обеспечении, включая приложение) транзакция остается незавершенной, то она отменяется.
Говорят, что транзакции присущи три основных свойства:
— атомарность (выполняются все входящие в транзакцию операции или ни одна);
— сериализуемость (отсутствует взаимное влияние выполняемых в одно и то же время транзакций);
— долговечность (даже крах системы не приводит к утрате результатов зафиксированной транзакции).
Примером транзакции является операция перевода денег с одного счета на другой в банковской системе. Здесь необходим, по крайней мере, двухшаговый процесс. Сначала снимают деньги с одного счета, затем добавляют их к другому счету. Если хотя бы одно из действий не выполнится успешно, результат операции окажется неверным и будет нарушен баланс между счетами.
Контроль транзакций важен в однопользовательских и в многопользовательских СУБД, где транзакции могут быть запущены параллельно. В последнем случае говорят о сериализуемости транзакций. Под сериализацией параллельно выполняемых транзакций понимается составление такого плана их выполнения (сериального плана), при котором суммарный эффект реализации транзакций эквивалентен эффекту их последовательного выполнения.
При параллельном выполнении смеси транзакций возможно возникновение конфликтов (блокировок), разрешение которых является функцией СУБД. При обнаружении таких случаев обычно производится «откат» путем отмены изменений, произведенных одной или несколькими транзакциями.
Ведение журнала изменений в БД (журнализация изменений) выполняется СУБД для обеспечения надежности хранения данных в базе при наличии аппаратных сбоев и отказов, а также ошибок в программном обеспечении.
Журнал СУБД — это особая БД или часть основной БД, непосредственно недоступная пользователю к используемая для записи информации обо всех изменениях базы данных. В различных СУБД в журнал могут заноситься записи, соответствующие изменениям в СУБД на разных уровнях: от минимальной внутренней операции модификации страницы внешней памяти до логической операции модификации БД (например, вставки записи, удаления столбца, изменения значения в поле) и даже транзакции.
Для эффективной реализации функции ведения журнала изменений в БД необходимо обеспечить повышенную надежность хранения и поддержания в рабочем состоянии самого журнала. Иногда для этого в системе хранят несколько копий журнала.
Обеспечение целостности БД составляет необходимое условие успешного функционирования БД, особенно для случая использования БД в сетях. Целостность БД, есть свойство базы данных, означающее, что в ней содержится полная, непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация.
Поддержание целостности БД включает проверку целостности и ее восстановление в случае обнаружения противоречий в базе данных. Целостное состояние БД описывается с помощью ограничений целостности в виде условий, которым должны удовлетворять хранимые в базе данные. Примером таких условий может служить ограничение диапазонов возможных значений атрибутов объектов, сведения о которых хранятся в БД, или отсутствие повторяющихся записей в таблицах реляционных БД.
Обеспечение безопасности достигается в СУБД шифрованием прикладных программ, данных, защиты паролем, поддержкой уровней доступа к базе данных и к отдельным ее элементам (таблицам, формам, отчетам и т. д.).