УДК 004.65
ББК 32.972.134
Н73
Новиков Б. А.
Н73 Основы технологий баз данных: учебное пособие / Б. А. Новиков,
Е. А. Горшкова, Н. Г. Графеева; под ред. Е. В. Рогова. — 2-е изд. — М.:
ДМК Пресс, 2020. — 582 с.
ISBN 978-5-97060-841-8
Материал первой части учебного пособия составляет основу для базового
курса и содержит краткий обзор требований и критериев
оценки СУБД и баз данных, теоретическую реляционную модель
данных, основные конструкции языка запросов SQL, организацию
доступа к базе данных PostgreSQL, вопросы проектирования приложений
и основные расширения, доступные в системе PostgreSQL.
Вторая часть, добавленная в настоящем издании, содержит материал,
который будет полезен разработчикам баз данных и СУБД. В ней
подробно рассматриваются структуры хранения, методы выполнения
и оптимизации запросов, дополнительные возможности языка
SQL, средства поддержки согласованности и надежности. Рассмотрены
средства программирования серверов баз данных, средства расширения
функциональности PostgreSQL, вопросы создания систем
с репликацией, параллельных и распределенных систем баз данных.
Сайт книги: https://postgrespro.ru/education/books/dbtech.
Для программистов и студентов
УДК 004.655
ББК 32.973.134
ISBN 978-5-6041193-5-8
ISBN 978-5-97060-841-8
© Текст, оформление, ООО «ППГ», 2019, 2020
© Издание, ДМК Пресс, 2020
Стр.3
Оглавление
О курсе
13
На кого ориентирован курс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Какие знания будут получены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Структура курса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Программные средства, используемые в курсе . . . . . . . . . . . . . . . 14
Благодарности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Часть I. От теории к практике
Глава 1. Введение
17
19
1.1. Базы данных и СУБД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.2. Требования к СУБД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.3. Разделение данных и программ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.4. Языки запросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.5. Целостность и согласованность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.6. Отказоустойчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.7. Безопасность и разграничение доступа . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.8. Производительность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.9. Создание приложений, взаимодействующих с базой данных . . . 33
1.10.Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.11.Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Глава 2. Теоретические основы БД
37
2.1. Модели данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.1.1. Идентификация и изменяемость . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1.2. Навигация и поиск по значениям . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.3. Объекты и коллекции объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.1.4. Свойства моделей данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2. Реляционная модель данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.2.1. Основные понятия реляционной модели данных . . . . . . 43
2.2.2. Реляционная алгебра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.2.3. Другие языки запросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.2.4. Особенности реляционной модели данных . . . . . . . . . . 56
2.2.5. Нормальные формы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.2.6. Практические варианты реляционной модели данных . . . 61
3
Стр.4
Оглавление
2.3. Средства концептуального моделирования . . . . . . . . . . . . . . 63
2.3.1. Модель данных «сущность—связь» . . . . . . . . . . . . . . 64
2.3.2. Концептуальные объектные модели . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4. Объектные и объектно-реляционные модели данных . . . . . . . . 71
2.5. Другие модели данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.5.1. Слабоструктурированные модели данных . . . . . . . . . . 73
2.5.2. Модели для представления знаний . . . . . . . . . . . . . . 74
2.5.3. Ключ—значение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.5.4. Устаревшие модели данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.6. Примеры проектирования схемы в модели «сущность—связь» . . 75
2.7. Библиографические комментарии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
2.8. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Глава 3. Знакомимся с базой данных
85
3.1. Установка базы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.2. Подключение к серверу базы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.3. Простой клиент: psql . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.4. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.5. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Глава 4. Введение в SQL
91
4.1. Назначение языка SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2. Быстрый старт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2.1. Простые типы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2.2. Основные конструкции и синтаксис . . . . . . . . . . . . . . 95
4.2.3. Описание данных: отношения . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.2.4. Заполнение таблиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.2.5. Чтение данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.2.6. Модификация данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.3. Запросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.3.1. Фильтрация и проекция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.3.2. Произведение и соединение . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.3.3. Псевдонимы для таблиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.3.4. Вложенные подзапросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
4.3.5. Упорядочивание результата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.3.6. Агрегирование и группировка . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.3.7. Теоретико-множественные операции . . . . . . . . . . . . . 119
4.3.8. Вывод результатов после модификации данных . . . . . . . 121
4.3.9. Последовательности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.3.10. Представления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
4
Стр.5
Оглавление
4.4. Структуры хранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.5. Логическая организация данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.6. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.7. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Глава 5. Управление доступом в базах данных
139
5.1. Модели защиты и разграничения доступа . . . . . . . . . . . . . . 139
5.2. Пользователи и роли в СУБД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.3. Объекты и привилегии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.4. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.5. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Глава 6. Транзакции и согласованность базы данных
147
6.1. Определение и основные требования к транзакциям . . . . . . . . 148
6.2. Аномалии конкурентного выполнения . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.3. Восстановимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.4. Диспетчеры и протоколы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.5. Использование транзакций в приложениях . . . . . . . . . . . . . . 155
6.6. Уровни изоляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.7. Точки сохранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.8. Долговечность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.9. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.10.Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Глава 7. Разработка приложений СУБД
167
7.1. Проектирование схемы базы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7.2. Объектно-реляционная потеря соответствия . . . . . . . . . . . . . 172
7.3. Использование каркасов объектно-реляционных отображений . . 174
7.3.1. Наследование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.3.2. Запросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7.3.3. Когда применять каркасы? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7.4. Кеширование данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.5. Взаимодействие с базой данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7.5.1. Параметры запросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7.5.2. Унифицированные средства взаимодействия . . . . . . . . 185
7.5.3. Интерфейс PostgreSQL для приложений . . . . . . . . . . . . 186
7.6. Некоторые общие задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.6.1. Ограничение доступа к данным . . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.6.2. Поддержка многоязычности . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
7.7. Настройка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
5
Стр.6
Оглавление
7.8. Проектирование декларативных запросов . . . . . . . . . . . . . . 194
7.9. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.10. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Глава 8. Расширения реляционной модели
197
8.1. Ограниченность реализаций SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.2. Реализация объектных расширений в PostgreSQL . . . . . . . . . . 200
8.2.1. Наследование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.2.2. Определение типов данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
8.2.3. Домены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.2.4. Коллекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.2.5. Указатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
8.3. Функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.4. Слабоструктурированные данные: JSON . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.5. Слабоструктурированные данные: XML . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.6. Активные базы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.7. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8.8. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Глава 9. Разновидности СУБД
221
9.1. Классы приложений БД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
9.2. Структуры хранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
9.3. Архитектуры связи с приложениями . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
9.4. Оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.4.1. Носители данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.4.2. Вычислительные ресурсы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
9.5. Хранилища данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
9.5.1. Агрегатно-ориентированные базы данных . . . . . . . . . . 232
9.5.2. Базы данных на основе графов . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
9.6. Выбор СУБД для построения информационных систем . . . . . . . 233
9.7. Итоги главы и первой части . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
9.8. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Часть II. От практики к мастерству
Глава 10. Архитектура СУБД
239
241
10.1. Интерфейс приложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
10.2. Обеспечение согласованности и отказоустойчивости . . . . . . . 243
10.3. Выполнение запросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
6
Стр.7
Оглавление
10.4. Организация хранения данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
10.5. Управление процессами и оперативной памятью . . . . . . . . . 248
10.6. Параллельные и распределенные базы данных . . . . . . . . . . . 249
10.7. Расширения и расширяемость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
10.8. Безопасность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.9. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.10. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Глава 11. Структуры хранения и основные алгоритмы СУБД
255
11.1. Хранение объектов логического уровня . . . . . . . . . . . . . . . 255
11.1.1. Размещение коллекций объектов . . . . . . . . . . . . . . . 256
11.1.2. Размещение данных на страницах . . . . . . . . . . . . . . 260
11.1.3. Хранение больших объектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
11.1.4. Строки или колонки? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
11.2. Индексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
11.2.1. Одномерные индексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.2.2. Пространственные индексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
11.2.3. Инвертированные индексные структуры . . . . . . . . . . 280
11.2.4. Разреженные индексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
11.2.5. Сигнатурные индексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
11.2.6. Особенности реализации индексов в PostgreSQL . . . . . . 284
11.3. Выполнение алгебраических операций . . . . . . . . . . . . . . . 286
11.3.1. Алгебраические операции и алгоритмы . . . . . . . . . . . 286
11.3.2. Операции выборки данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
11.3.3. Сортировка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
11.3.4. Алгоритм вложенных циклов . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
11.3.5. Алгоритм соединения на основе сортировки и слияния . 294
11.3.6. Соединение на основе хеширования . . . . . . . . . . . . . 297
11.3.7. Многопотоковое соединение . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
11.4. Итоги главы и библиографические комментарии . . . . . . . . . 300
11.5. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Глава 12. Выполнение и оптимизация запросов
303
12.1. Стадии обработки запроса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
12.2. Подготовка и выполнение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
12.3. Оптимизация запросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
12.3.1. Задача оптимизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
12.3.2. Сокращение пространства планов . . . . . . . . . . . . . . 310
12.3.3. Алгоритмы оптимизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
7
Стр.8
Оглавление
12.4. Модели стоимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
12.4.1. Функции и модели стоимости . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
12.4.2. Модели стоимости для алгоритмов бинарных операций . 322
12.4.3. Оценки селективности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
12.4.4. Статистические характеристики данных . . . . . . . . . . 326
12.5. Другие подходы к оптимизации запросов . . . . . . . . . . . . . . 328
12.5.1. Адаптивное выполнение запросов . . . . . . . . . . . . . . 329
12.5.2. Параметрическая оптимизация . . . . . . . . . . . . . . . . 332
12.5.3. Семантическая оптимизация . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
12.5.4. Многокритериальная оптимизация . . . . . . . . . . . . . 333
12.6. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
12.7. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Глава 13. Управление транзакциями
337
13.1. Критерии корректности конкурентного выполнения . . . . . . . 338
13.1.1. Формальные модели корректности . . . . . . . . . . . . . . 338
13.1.2. Изоляция мгновенных снимков . . . . . . . . . . . . . . . . 347
13.1.3. Расписания с множественными версиями данных . . . . . 351
13.1.4. Восстановимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
13.1.5. Дополнительные свойства классов расписаний . . . . . . 357
13.2. Диспетчеры и протоколы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
13.2.1. Требования и критерии оценки . . . . . . . . . . . . . . . . 358
13.2.2. Блокировки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
13.2.3. Двухфазные протоколы, использующие блокировки . . . 362
13.2.4. Тупики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
13.2.5. Другие протоколы на основе блокирования . . . . . . . . . 366
13.2.6. Протокол на основе меток времени . . . . . . . . . . . . . 367
13.2.7. Реализации протокола SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
13.2.8. Многоверсионные протоколы . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
13.2.9. Блокировки или метки времени? . . . . . . . . . . . . . . . 372
13.3. Ослабленные критерии корректности: уровни изоляции в SQL . 372
13.4. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
13.5. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Глава 14. Надежность баз данных
377
14.1. Восстановление после отказов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
14.2. Отказы сервера баз данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
14.2.1. Журнал транзакций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
14.2.2. Рестарт сервера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
14.2.3. Контрольные точки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
8
Стр.9
Оглавление
14.3. Разрушение носителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
14.3.1. Экспорт и импорт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
14.3.2. Копирование с восстановлением по журналам . . . . . . . 387
14.3.3. Резервные серверы баз данных . . . . . . . . . . . . . . . . 390
14.4. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
14.5. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
Глава 15. Дополнительные возможности SQL
393
15.1. Дополнительные средства SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
15.1.1. Общие табличные выражения . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
15.1.2. Рекурсивные запросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
15.1.3. Аналитические и оконные функции . . . . . . . . . . . . . 401
15.2. Избыточные структуры хранения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
15.2.1. Материализованные представления . . . . . . . . . . . . . 405
15.2.2. Индексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
15.3. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
15.4. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
Глава 16. Функции и процедуры в базе данных
419
16.1. Хранимые подпрограммы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
16.2. Процедурный язык PL/pgSQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
16.2.1. Структурные конструкции языка PL/pgSQL . . . . . . . . . 427
16.2.2. Работа с объектами базы данных . . . . . . . . . . . . . . . 430
16.2.3. Динамический SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
16.2.4. Обработка исключительных ситуаций . . . . . . . . . . . . 436
16.3. Функции и процедуры на языке SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
16.4. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
16.5. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
Глава 17. Расширяемость PostgreSQL
443
17.1. Пользовательские агрегаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
17.2. Типы данных, операторы и классы операторов . . . . . . . . . . . 446
17.3. Индексы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450
17.4. Другие инструменты расширения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
17.4.1. Модули расширения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
17.4.2. Обертки сторонних данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
17.4.3. Подключение новых процедурных языков . . . . . . . . . 455
17.5. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
17.6. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
9
Стр.10
Оглавление
Глава 18. Полнотекстовый поиск
457
18.1. Модели информационного поиска . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
18.1.1. Предварительная обработка текста . . . . . . . . . . . . . . 459
18.1.2. Булева модель информационного поиска . . . . . . . . . . 459
18.1.3. Векторные модели информационного поиска . . . . . . . 462
18.2. Средства полнотекстового поиска в PostgreSQL . . . . . . . . . . 465
18.3. Поддержка нечеткого поиска в PostgreSQL . . . . . . . . . . . . . 467
18.3.1. Триграммный поиск . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
18.3.2. Фонетический поиск . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
18.4. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
18.5. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
Глава 19. Безопасность данных
473
19.1. Безопасность и разграничение доступа . . . . . . . . . . . . . . . 473
19.2. Основные понятия и модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474
19.3. Особенности ролей в PostgreSQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
19.4. Привилегии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
19.5. Права доступа при выполнении хранимых функций . . . . . . . 477
19.6. Разграничение доступа на уровне строк таблиц . . . . . . . . . . 479
19.7. Регистрация событий и изменений . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
19.8. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
19.9. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
Глава 20. Администрирование баз данных
487
20.1. Планирование конфигурации сервисов хранения данных . . . . 489
20.2. Безопасность и разграничение доступа . . . . . . . . . . . . . . . 492
20.3. Конфигурация баз данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
20.4. Мониторинг баз данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
20.5. Настройка производительности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
20.5.1. Настройка серверов баз данных . . . . . . . . . . . . . . . . 500
20.5.2. Настройка схемы базы данных . . . . . . . . . . . . . . . . 503
20.5.3. Настройка запросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507
20.5.4. Целостная настройка приложений . . . . . . . . . . . . . . 509
20.6. Надежность и доступность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
20.7. Техническое обслуживание базы данных . . . . . . . . . . . . . . 512
20.8. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
20.9. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
Глава 21. Репликация баз данных
515
21.1. Множественные копии данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515
10
Стр.11
Оглавление
21.2. Согласованность реплик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
21.3. Согласованность, доступность, разделение сети . . . . . . . . . . 519
21.4. Поддержка единой логической копии . . . . . . . . . . . . . . . . 520
21.5. Симметричные протоколы синхронизации реплик . . . . . . . . 521
21.6. Репликация главной копии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
21.7. Резервные серверы базы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525
21.8. Репликация в системе PostgreSQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526
21.9. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
21.10. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
Глава 22. Параллельные и распределенные СУБД
531
22.1. Архитектуры параллельной и распределенной обработки . . . . 531
22.2. Параллельные серверы баз данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
22.2.1. Конфигурации оборудования . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
22.2.2. Гранулярность параллелизма . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
22.2.3. Размещение данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
22.2.4. Параллельные алгоритмы для бинарных операций . . . . 538
22.2.5. Параллелизм между операциями . . . . . . . . . . . . . . . 541
22.2.6. Не все так просто . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
22.2.7. Параллельные запросы в PostgreSQL . . . . . . . . . . . . . 543
22.3. Выполнение запросов в распределенных СУБД . . . . . . . . . . . 545
22.3.1. Конфигурации распределенных баз данных . . . . . . . . 545
22.3.2. Организация доступа к удаленным данным . . . . . . . . 546
22.3.3. Подготовка и выполнение запросов . . . . . . . . . . . . . 549
22.4. Согласованность в распределенных системах . . . . . . . . . . . . 551
22.4.1. Распределенные транзакции . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
22.4.2. Протоколы управления транзакциями . . . . . . . . . . . . 552
22.4.3. Завершение распределенных транзакций . . . . . . . . . . 554
22.5. Итоги главы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
22.6. Упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
Заключение
Список литературы
Предметный указатель
559
563
569
11
Стр.12