Развитие систем управления базами данных

Под распределенной БД (Distributed DataBase — DDB) обычно подразумевают базу данных, включающую фрагменты из нескольких баз данных, которые располагаются на различных узлах сети компьютеров, и, возможно, управляются различными СУБД. Распределенная база данных выглядит с точки зрения пользователей и прикладных программ как обычная локальная база данных. В этом смысле слово «распределенная» отраж

ает способ организации базы данных, но не ее внешнюю характеристику.

Согласно принципам, изложенным в трудах известного ученого Дейта, можно выделить:

12 основных требований к распределенной базе данных (они же являются основными признаками)

* локальная автономия (local autonomy);

* децентрализация (no reliance on central site);

* непрерывность операций (continuous operation);

* прозрачность расположения (location independence);

* независимая фрагментация (fragmentation independence);

* независимое тиражирование (replication independence);

* обработка распределенных запросов (distributed query processing);

* обработка распределенных транзакций (distributed transaction processing);

* независимость от оборудования (hardware independence);

* независимость от операционных систем (operationg system independence);

* прозрачность сети (network independence);

* независимость от СУБД (database independence).

Рассмотрим каждое из этих требований подробнее.

Локальная автономия

Это качество означает, что управление данными на каждом из узлов распределенной системы выполняется локально. База данных, расположенная на одном из узлов, является неотъемлемым компонентом распределенной системы. Будучи фрагментом общего пространства данных, она, в то же время, функционирует как полноценная локальная база данных. Управление ею выполняется локально и независимо от других узлов системы.

Децентрализация

Вытекает из свойства локальной автономии. В идеальной системе все узлы равноправны и независимы, а расположенные на них базы являются равноправными поставщиками информации в общее пространство данных. База данных на каждом из узлов самодостаточна и может функционировать при отсутствии других узлов. Она включает собственный полный словарь данных и полностью защищена от несанкционированного доступа.

В распределенных БД поддержка целостности и согласованности данных, в свете предыдущих требований, представляет собой довольно сложную проблему. Синхронное и согласованное изменение данных в нескольких локальных БД, составляющих распределенную базу данных, достигается, как правило, применением протокола двухфазной фиксации транзакций. Кроме согласования и верификации данных, этот протокол может выполнять защиту от сбоев в системе в критических случаях (обрыв связи, например). Если распределенная БД однородна — т. Е. на всех узлах данные хранятся в формате одной базы и на всех узлах функционирует одна и та же СУБД, то используется механизм двухфазной фиксации транзакций для конкретной СУБД. В случае же неоднородности распределенной БД, для обеспечения согласованных изменений в нескольких базах данных, используют менеджеры распределенных транзакций. Это, однако, возможно, если участники обработки распределенной транзакции (СУБД, функционирующие на узлах системы), поддерживают ХА-интерфейс, определенный в спецификации DTP консорциума Х/Ореn. ХА-интерфейс имеют, например, Informix, Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase, CA-Openlngres.

Если в распределенной БД предусмотрено тиражирование (репликация) данных, то это сразу предъявляет дополнительные жесткие требования к дисциплине поддержки целостности данных на узлах, куда направлены тиражируемые потоки. Проблема состоит в том, что изменения в данных могут инициироваться как локально — на данном узле, так и извне, посредством тиражирования. Неизбежно возникают конфликты по изменениям, которые необходимо отслеживать и разрешать.

Непрерывность операций

Это качество можно трактовать как возможность непрерывного доступа (формат 24x7 — доступ 24 часа в сутки 7 дней в неделю) в рамках распределенной БД к данным вне зависимости от их расположения и операций, выполняемых на локальных узлах. Одним словом, данные доступны всегда, а операции над ними могут выполняться непрерывно.

Прозрачность расположения

Это свойство означает полную прозрачность расположения данных. Пользователь, обращающийся к распределенной БД, ничего не должен знать о реальном (физическом) размещении данных в узлах информационной системы. Все операции над данными выполняются без учета их местонахождения. Передача и обработка запросов к базам данных осуществляется встроенными системными средствами.

Прозрачность расположения в реальных продуктах должна поддерживаться соответствующими механизмами, реализованными в рамках конкретной СУБД или проекта в целом. При этом разработчики СУБД придерживаются различных подходов. Типичным решением данной задачи является использование так называемых синонимов (Alias) баз данных.

Независимая фрагментация

Это свойство трактуется как возможность распределенного (т. Е. на различных узлах, а не в одном месте) размещения данных, логически представляющих собой единое целое. Существует фрагментация двух типов: горизонтальная и вертикальная. Первая означает хранение строк одной таблицы на различных узлах (фактически, хранение строк одной логической таблицы в нескольких идентичных физических таблицах на различных узлах). Вторая означает распределение столбцов логической таблицы по нескольким узлам (типичный пример реализации — SQL-запрос из нескольких физически обособленных таблиц).

Независимое тиражирование

Тиражирование данных — это асинхронный (в общем случае) процесс переноса изменений объектов исходной базы данных в базы, расположенные на других узлах распределенной системы. В данном контексте независимость тиражирования означает возможность переноса изменений между базами данных средствами, невидимыми пользователю распределенной системы. Данное свойство означает, что тиражирование возможно и достигается внутрисистемными средствами.

Принципиальная характеристика тиражирования данных (Data Replication — DR) заключается в отказе от физического распределения, привязки данных. Суть репликации состоит в том, что любая база данных (как для СУБД, так и для работающих с ней пользователей) всегда является локальной; данные размещаются локально на том узле сети, где они обрабатываются; все транзакции в системе завершаются локально.

Тиражирование данных — это асинхронный перенос изменений объектов исходной базы данных в базы, принадлежащие различным узлам распределенной системы. Функции тиражирования выполняет, как правило, специальный модуль СУБД — сервер тиражирования данных, называемый репликатором (СУБД CA-Openlngres и Sybase). В других СУБД (Informix-OnLine Dynamic Server) регашкатор встроен в сервер или поставляется опционально (Oracle). Специфика механизмов репликации данных зависит от используемой СУБД. Один из простейших вариантов репликации — использование так называемых «моментальных снимков» (Snapshot) — сохранение на разных узлах копий той или иной таблицы в определенный момент времени; данные копии периодически (раз в неделю, например) подлежат обновлению.

 Скачать реферат