Введение в базы данных Ограничения, присущие файловым системам

2.2 Основные функции СУБД
К числу основных функций СУБД принято относить следующие.
Непосредственное управление данными во внешней памяти.
Эта функция включает поддержку структур во внешней памяти ПК необходимых как для хранения данных, непосредственно составляющих БД, так и для хранения служебной информации, например, для хранения информации о структуре БД, индексах.
Некоторые реализации СУБД опираются на возможности существующих файловых систем, в других работа производится самой СУБД, вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но при этом в развитых СУБД пользователи не обязаны знать, как организованы файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД.
Управление буферами оперативной памяти.
СУБД обычно работают с БД значительного размера, по крайней мере, этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Понятно, что если при обращении к любому элементу данных каждый раз будет производиться обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной 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.
Условно оперативную память, которой управляет СУБД, можно представить как совокупность буферов, хранящих страницы данных; буферов, хранящих страницы журналов транзакций и область совместно используемого пула. Последняя область содержит фрагменты системного каталога, которые необходимо постоянно держать в оперативной памяти, чтобы ускорить обработку запросов пользователей, и область операторов SQL с курсорами.

Рисунок 2.1 – Структура оперативной памяти
Системный каталог в реляционных СУБД представляет собой совокупность специальных таблиц, которыми владеет сама СУБД. Таблицы системного каталога создаются автоматически при установке программного обеспечения сервера БД.
Область SQL содержит данные связывания, временные буферы, дерево разбора и план выполнения для каждого оператора SQL, переданного серверу БД. Область разделяемого пула ограничена в размере, поэтому, возможно, в ней не могут поместиться все операторы SQL, которые были выполнены с момента запуска сервера БД. Ядро СУБД удаляет старые, давно не используемые операторы, освобождая память под новые операторы SQL.
Некоторые реализации СУБД опираются на возможности операционных систем. В развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов, даже если операционная система производит общесистемную буферизацию.
Существует отдельное направление СУБД, которое ориентировано на постоянное присутствие в оперативной памяти всей БД. Это направление основывается на предположении, что объем оперативной памяти компьютеров настолько велик, что можно не беспокоиться о буферизации.
Управление транзакциями.