آموزش مباحث پايگاه داده -بخش سوم-سيستم مديريت پايگاه داده

سلام
در ادامه مطلب اموزش در اين زمينه
آموزش مباحث پايگاه داده -مقدمه پايگاه داده
آموزش مباحث پايگاه داده -بخش اول-مفاهيم اساسي در پايگاه داده
آموزش مباحث پايگاه داده -بخش دوم-نسل هاي پايگاه داده
آموزش مباحث پايگاه داده -بخش سوم-سيستم مديريت پايگاه داده را براتون تشريح مي كنيم
dbms مديريت پايگاه داده را بر عهده دارد و مجموعه اي پيچيده و متشکل از تعدادي مولفه است که هر کدام وظيفه خاصي را ايفا مي کند.
سيستم مديريت پايگاه داده
وظايف سيستم مديريت پايگاه داده
تراکنش
اجزای سیستم مدیریت پایگاه داده
انواع سیستم های مدیریت پایگاه داده

باتشكر از اقا طه عزيز بابت ارايه ي محتوا:72:

گرداورنده : Y@SiN :26:

سيستم مديريت پايگاه داده

سيستم مديريت پايگاه داده يا به طور خلاصه (DataBase Management System) DBMS مهمترين نرم افزاري در سيستم پايگاه داده است كه به عنوان رابط بين پايگاه داده و كاربر و برنامه ها ی کاربردی عمل مي نمايد.
كليه فايل هاي پايگاه داده فقط در اختيار اين نرم افزار قرار گرفته و دستيابي به آنها تنها از طريق DBMS امکان پذير است.
DBMS سرويس هائي جهت دسترسي داده در پايگاه داده فراهم مي کند به نحوی که از کليه خواص داده محافظت شود.

وظايف سيستم مديريت پايگاه داده

وظايف dbms در سيستم های مختلف تا حدودی متقاوت بوده و بستگي به نوع كاربران آن دارد. اما به طور كلي اين وظايف عبارتند از:

1. امکان تعريف پايگاه داده
2. امکان ايجاد پايگاه داده
3. امکان دستکاري داده ها
4. بازيابي پايگاه داده
5. بهنگام سازي پايگاه داده (عمليات درج، حذف و جايگزيني)
6. تامين تسهيلاتي براي کاربر به منظور توسعه سيستم
7. امکان سازماندهي مجدد
8. کنترل امنيت و جامعيت داده ها
9. ايجاد ديکشنري داده ها
10. امکان کنترل کارائي

تراکنش

تراکنش (transaction) یک برنامه فعال است که دنباله ای از دستورات را شامل می شود و به طور خاص بعضی عمليات آن روی پایگاه داده است.
سه عمل تراکنشی خاص وجود دارد: start که نشان می دهد يک تراکنش دارد شروع می شود، commit که دلالت بر اتمام عادی تراکنش دارد و abort که بيان کننده پايان يافتن تراکنش به دليل سقط آن است و کليه اثرات ترکنش سقط شده بايد rollback يا بی اثر شود. وقتی تراکنش commit می شود تاثیرش روی پايگاه داده بايد دائمی شود.
هر تراکنش باید پايگاه داده را از یک حالت سازگار به حالت سازگار بعدی ببرد. تراکنش بايد دارای خواص ACID باشد تا پايگاه داده را در حالت سازگار باقی نگهدارد. خواص ACID حروف اول چهار خاصيت زير می باشند:
1. اتميسيته (Atomicity)

تراکنش ها اتمیک هستند یا اصلا شروع نمی شوند یا وقتی آغاز شدند حتما به پایان می رسند. یا همه عملیات انجام می شود یا هیچکدام. نگهداشتن خاصیت اتمیسیته به عهده کنترل همروندی و ترمیم است.
2. سازگاری (Consistency)

یک تراکنش يا پايگاه داده را به حالت سازگار جديدی می برد يا اگر شکستی رخ داد کليه داده ها به حالت قبل از شروع تراکنش برمی گردند.
3. ايزوله بودن (Isolation)

تراکنشی که در حال اجراست و هنوز به پايان نرسيده تاثیرش از بقيه مخفی است مگر اینکه commit شده باشند. اجرای همروند تراکنش ها باید به صورتی باشد که انگار پشت سرهم اجرا شده اند. حفظ اين خاصيت بر عهده کنترل همروندی است.
4. ماندگاری (Durability)

از وقتی تراکنشی commit شد تاثیرش دائمی است؛ حتی اگر سیستم خراب شود داده در حالت درست خود باقی می ماند.

اجزای سیستم مدیریت پایگاه داده

وظایف DBMS توسط تعدادی مولفه نرم افزاری انجام می شود. هر كدام از این مولفه ها ممكن است مركب از چند واحد كوچكتر باشند. تعدادی از سرویس های که توسط مولفه های DBMS داده می شوند در زیر لیست شده است:
1. پردازش تراکنش (Transaction Processing)

پردازش تراکنش عملیاتی که از منابع مختلف می رسد را روی پایگاه داده اجرا می کند به نحوی که خواص مطلوب تراکنش خدشه دار نشود. سرویس های کنترل همروندی و ترمیم به این مولفه برای برقراری خواص ACID کمک می کنند. به این ترتیب اجرای همروند تراکنش ها و سازگاری پایگاه داده حتی در صورت وقوع شکستی در سیستم تضمین می شود.
2. کنترل همروندی (Concurrency Control)

مدیریت اجرای همروند تراکنش ها روی پایگاه داده در حین برقراری سازگاری را به عهده دارد.
3. ترمیم (Recovery)

ترمیم تضمین می کند که اگر اجرای تراکنش با عدم موفقیت یا سقط روبرو شد، تاثیر نامطلوبی روی پایگاه داده یا تراکنش های دیگر نگذارد و حالت پایگاه داده را همیشه سازگار نگه دارد.
4. مدیریت ثبت احوال(Log Management)

هر اتفاقی در سیستم در یک فایل ذخیره می شود و توسط مدیریت ترمیم برای حفظ صحت و اعتبار پایگاه داده هنگام خرابی يا سقط سيستم استفاده می شود.
5. واسطه زبانی (Language Interface)

دستوراتی را برای تعریف داده، کار کردن با آن دراختیار کاربران و برنامه های کاربردی قرار می دهد.
6. تحمل پذیری خطا(Fault Tolerancy )

توانائی ارائه سرویس های قابل اطمینان توسط DBMS حتی در صورت بروز نقص را تحمل پذیری خطا می گویند. انواع خطاهائی که ممکن است پیش بیاید عبارتند از:
• خطای منطقی : تراکنش موفق نمی شود مثلا به دلیل ورودی بد، سرریزی
• خطای سیستمی : تراکنش موفق نمی شود مثلا به دلیل بن بست
• سقط سیستم : قطع برق، پاک شدن حافظه اصلی، پر شدن دیسک
• ناتوانی دیسک : خرابی هد، خرابکاری عمدی، آتش سوزی،

7. کاتالوگ داده (Data Catalog)

یا دیکشنری داده یک پایگاه داده سیستمی شامل اطلاعاتی درباره داده، ارتباطات و قیدها در پایگاه اصلی است. گاهی به آن متاداده هم گفته می شود.
8. امنیت (Security)

امنیت به محافظت داده در مقابل افشاشدن، تغییر و خرابی اشاره دارد. هر کابر و برنامه کاربردی امتیاز ویژه ای برای دسترسی به داده دارد. کاربران ممکن است دیدگاه های مختلفی نسبت به داده های پایگاه داده با توجه امتیازات ویژه خود داشته باشند. سیستم امنیتی همچنین، توسط رویه های شناسائی و مجوز، دسترسی به پایگاه داده را محدود می کند.
9. مدیریت ذخیره سازی (Storage Management)

DBMS مکانیسم های خاصی برای ذخیره دائمی داده و دسترسی به منبع فیزیکی و بازیابی داده دارد. مدیر ذخیره سازی بین داده ذخیره شده در پایگاه داده و برنامه کاربردی و پرس و جوهای ارسال شده به سیستم واسطه می شود.
10. مدیریت قفل (Lock Management)

هنگام استفاده اشتراکی از داده انواع مختلفی از قفل روی داده گذاشته می شود (مثل Read Lock و Write Lock).
11. مدیریت بن بست (Deadlock Management)

بن بست وقتی اتفاق می افتد که تراکنش ها برای بدست آوردن منابع در یک دایره بسته قرار گیرند یعنی هر یک منبعی در اختیار دارد که مورد تقاضای دیگری است و درخواست منبعی را می کند که در اختیار تراکنش منتظر منبع است. در پایگاه داده منابع رکوردها هستند. مديريت منبع مسئول رفع اين مشکل هستند.

انواع سیستم های مدیریت پایگاه داده

انواع مختلفی از سيستم های پايگاه داده وجود دارند که هرکدام به منظور خاصی طراحی و پياده شده اند. دسته بندی سيستم های پايگاه داده به صورت زير انجام گرفته است:
سیستم مدیریت پایگاه داده توزیع شده (Distributed DataBase Management System)

http://pnu-club.com/db0301.JPG

سیستم مدیریت پایگاه داده بلادرنگ (Real-Time DataBase Management System)


سیستم مدیریت پایگاه داده تحمل پذیر خطا (Fault Tolerance DataBase Management System)

http://pnu-club.com/db0302.JPG

سیستم مدیریت پایگاه داده مطمئن (Secure DataBase Management System)


سیستم مدیریت پایگاه داده ناهمگون (Hetrogenouse DataBase Management System)

http://pnu-club.com/db0303.JPG

سیستم مدیریت پایگاه داده چندرسانه ای (Multimedia DataBase Management System)


سیستم مدیریت پایگاه داده متحد (Federated DataBase Management System)

سیستم مدیریت پایگاه داده توزیع شده (Distributed DataBase Management System)

سيستم های توزيع شده بر توزيع داده و همچنين همبستگی فعاليت ها و کنترل روی اجزای توزيع شده سيستم دلالت دارند. اکثر سيستم های توزيع شده برای تقسيم کردن بارکاری يا برای انتقال عملکردهای پردازش داده به نزديکی محل انجام اين وظايف است. در هردو حالت هدف نامحسوس بودن توزيع شدگی از ديد کاربر است.

سیستم مدیریت پایگاه داده بلادرنگ (Real-Time DataBase Management System)

سیستم های بلادرنگ سیستم های سریع با سرعت پاسخگوئی بالا هستند که زمان انجام کليه عمليات نقش مهمی در آنها دارد. سيستم بلادرنگ در تعامل با دنيای واقعی پاسخ قابل پيش بينی را در قاب زمان می دهد. ورودی، پردازش و پاسخ ها همگی از قبل تعريف شده هستند و حد زمانی مشخصی دارند و به نحوی بهينه می شوند که هر حالت ورودی يک حالت خروجی قابل پيش بينی دارد که هميشه در يک زمان و به يک روش اتفاق می افتد.

سیستم مدیریت پایگاه داده تحمل پذیر خطا (Fault Tolerance DataBase Management System)

سيستم تحمل پذير خطا سرويس هائی را دارد که با ناتوانی های اجزای سخت افزاری و نرم افزاری برخورد می کند. برای رسيدن به اين منظوربايد کليه نقاطی که احتمال نقصی در آنها وجود دارد از قبل بررسی شده، ابزارهائی برای تشخيص، اصلاح و يا ترميم آنها به نحوی طراحی شود که کمترين تاثير را روی برنامه های کاربردی بگذارند. مکانیسم های RAID، Shadow Memory و کپی از جمله روش هائی هستند که استفاده می شوند.

سیستم مدیریت پایگاه داده مطمئن (Secure DataBase Management System)

در يک سيستم مطمئن کليه اعمالی که کاربران و برنامه های کاربردی اجازه دارند انجام دهند همچنين زمان و مقدار انجام آنها کنترل می شوند. به عنوان مثال يک سيستم پرسنلی ممکن است درنظرداشته باشد به کليه کاربران اجازه دستيابی به سابقه پرسنلی خودشان و استخراج اطلاعات شغلی شان را بدهد اما دسترسی به سابقه کارمندان ديگر يا حتی برخی اطلاعات مربوط به خودشان امکان پذير نباشد. برای دادن چنين سرويسی سيستم پايگاه داده بايد قابليـت تعريف حقوق دسترسی و رسيدگی به آنها را درقبال کاربرانی که به داده دسترسی دارند داشته باشد.