Обеспечение надежности баз данных

Несколько специфичны вопросы обеспечения целостности базы данных в ИС. К надежности базы данных (БД) предъявляются особо жесткие требования, поскольку информация, хранимая в них, используется обычно многократно.

Под целостностью базы данных понимается такое ее состояние, когда имеет место полное и точное сохранение всех введенных в БД данных и отношений между ними, иными словами, если не произошло случайной или несанкционированной модификации, разрушения или искажения этих данных или их структуры.

Для сведения к минимуму потерь от случайных искажений данных необходимо иметь возможность своевременно обнаруживать и устранять возникающие ошибки на этапах хранения, обновления и реорганизации базы данных. Это требует большого набора вспомогательных программ обслуживания баз данных, возможно, даже автономных по отношению к системе управления базой данных.

В частности, к ним относятся программы:

l ведения системного журнала, подробно фиксирующего каждую операцию (транзакцию) над базой данных;

l эффективного контроля достоверности;

l репликации для получения копии базы данных (или ее частей) с целью последующего их восстановления при искажении;

l восстановления для возврата базы данных в первоначальное состояние при обнаружении искажения данных (используют копии базы данных и массивы изменений, формируемые в журнале).

Для надежной работы базы данных ИС осуществляются:

l непрерывное администрирование базы данных ИС;

l регистрация каждого имевшего место доступа к базе данных и выполненных изменений в журнале БД. Системный журнал изменений содержит хронологическую последовательность записей всей информации об изменениях, вносимых в базу данных. В частности, в этот журнал заносятся:

l текст запроса на изменение БД («журнал заявок»), содержащий описание транзакции, терминала и пользователя, время, текст исходного сообщения, тип и адрес изменения данных;

l копии файлов БД до внесения в нее изменений («до-журнал»);

l копии файлов БД после внесения в нее изменений («после-журнал»).

l использование средств СУБД для санкционированного доступа и защиты данных (формирование подсхем базы данных как подмножества структуры базы данных);

l создание страховых (резервных) копий базы данных, «зеркалирование» дисков;

l ведение четко регламентированной системы документооборота и форм документов, разрешенных к использованию;

l криптографирование базы данных;

l формирование групп пользователей и задание для них профилей работы и привилегий доступа к ресурсам БД.

Для обеспечения целостности баз данных могут устанавливаться специальные режимы использования файлов базы данных:

l монопольный — запрещающий обращения к БД от всех программ, кроме одной, вносящей изменения и считывающей информацию из полей базы данных;

l защищенный — вносить изменения в БД вправе лишь одна программа, а остальные программы могут только считывать информацию;

l разделенный — все программы могут и изменять и читать базу данных, но, если одна из них начала работать с БД, остальные ждут окончания этой работы.

Резервирование и восстановление баз данных при аварийных завершениях программы (отказ системы, повреждение носителя) выполняется также по нескольким стратегиям. В частности, резервирование файлов базы данных может выполняться:

l в одном поколении (создание точных копий — дублей файлов БД);

l в разных поколениях (хранятся дубли нескольких временных поколений файлов: «дед», «отец», «сын» и т. д., а также ведется системный журнал изменений);

l смешанное резервирование, использующее совместно две первые стратегии.

Наилучшие результаты обеспечивает смешанное резервирование с системным журналом и контрольными точками отката (рестарта).

Контрольные точки (точки рестарта, точки отката) — место повторного запуска программы при аварийном ее завершении. В контрольных точках обычно выполняются: внесение изменений в БД (в том числе всех изменений, ожидающих своей очереди — неоперативные файлы), разблокирование всех файлов, на обращение к которым был наложен запрет, запись информации о контрольной точке в системный журнал.

Использование массивов RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточный массив недорогих дисков) существенно уменьшает риск простоя системы из-за отказов накопителей на магнитных дисках, которые являются одним из наименее надежных компонентов современных компьютеров.

В качестве наиболее эффективных мер комплексного обеспечения надежности ИС можно назвать кластеризацию компьютеров и использование отказоустойчивых компьютеров.