Системы распределенной обработки данных

Потребность в данных коллективного пользования в последнее время все более возрастает. Это послужило причиной все усиливаю­щегося внимания к различным системам распределенной обработки данных.

Существует несколько понятий в этой области, которые необхо­димо определить более точно. Вначале выделим эти понятия:

распределенная обработка данных;

базы данных с сетевым доступом;

архитектура «клиент-сервер»;

распределенные базы данных.

Под распределенной обработкой данных понимают обработку приложений несколькими территориально распределенными маши­нами. При этом в приложениях, связанных с обработкой базы дан­ных, собственно управление базой данных может выполняться цен­трализованно.

Системы баз данных, построенные с помощью сетевых версий, иногда неправомерно называют распределенными базами данных, в то время как фактически имеют дело лишь с распределенным (сетевым) доступом к централизованной базе данных. Такие системы создаются на основе оборудования и программного обеспечения различных ло­кальных вычислительных сетей; большинство СУБД работает в сетях IBM PC Network (IBM Corp.), Novell Network (Novell Inc.).

Архитектура систем баз данных с сетевым доступом предполага­ет выделение одной из машин сети в качестве центральной. Эта машина обеспечивает функционирование той части сетевой версии СУБД, которая осуществляет управление данными в терминах базы данных и называется сервером файлов (File Server). Предполагается, что центральная машина обладает жестким диском достаточно боль­шой емкости, на котором хранится совместно используемая центра­лизованная база данных. Все другие машины сети выполняют функ­ции рабочих станций (Workstation), с помощью которых поддержива­ется доступ пользователей системы к централизованной базе дан­ных. В соответствии с пользовательскими запросами файлы базы данных передаются на рабочие станции, где в основном и произво­дится их обработка. Рабочая станция должна иметь достаточно ре­сурсов для обеспечения приемлемого уровня реактивности при об­работке пользовательских запросов.

Поскольку СУБД с сетевым доступом построены из расчета, что вся обработка данных ведется на рабочей станции, то рассматрива­емый вариант архитектуры системы баз данных характеризуется боль­шим сетевым трафиком, что отрицательно сказывается на произво­дительности и надежности системы.

Сетевые версии отличаются от локальных версий тем, что они рассчитаны на мультипользовательскую обстановку. Это предполага­ет обладание некоторыми специальными механизмами, позволяю­щими многим пользователям совместно обращаться к общим ресур­сам данных из централизованной базы данных. К числу таких меха­низмов относятся механизмы синхронизации транзакций, основанные на технике блокирования ресурсов и позволяющие производить об­новление данных при параллельной работе различных пользовате­лей, а также механизмы управления доступом, обеспечивающие кон­кретным пользователям операции над базой данных'в рамках тех полномочий, которые им предоставлены.

В сетевых версиях СУБД используются разнообразные протоко­лы блокирования ресурсов. Некоторые системы обеспечивают в опре­деленных ситуациях автоматическое блокирование ресурсов, осво­бождая разработчика от необходимости заботиться об этом. В других системах имеются только средства явного блокирования.

Протокол, принятый, например, в СУБД R:BASE for DOS, допу­скает возможность блокирования ресурсов данных вплоть до уровня поля. Благодаря этому два пользователя могут одновременно обнов­лять одну и ту же строку таблицы, но разные ее поля. Выбор разра­ботчиками такой мелкой единицы блокирования позволяет мини­мизировать интегральное время ожидания доступа к блокированно­му ресурсу при исполнении приложения. Представляют интерес «тонкие» средства блокирования ресурсов, при котором один поль­зователь блокирует строку для обновления, а другой — может тем не менее в это же время читать ее. СУБД позволяет пользователям иметь информацию о том, кто в данный момент блокирует запрашиваемые ими данные.

Сложные проблемы связаны в мультипользовательском режиме работы с базами данных с тупиковыми ситуациями (Deadlock). В тех­нологии баз данных предусматривается специальная техника профи­лактики возникновения тупиковых ситуаций и отката (Roll-Back) транзакций при их возникновении.

В некоторых СУБД обеспечивается возможность для приложе­ний направлять специальные сообщения о намерениях, связанных с блокированием ресурсов, в поддерживаемый для этих целей систе­мой «почтовый ящик», а также получать информацию из такого «поч­тового ящика», об установленных в данный момент блокировках. Подобная информация позволяет каждому пользователю соблюдать «джентльменскую линию поведения» для того, чтобы исключить возможность возникновения тупиковых ситуаций.

В последнее время происходит существенная трансформация подходов к использованию баз данных в обстановке локальных се­тей, направленная на повышение роли центральной машины сети, ранее используемой лишь для реализации сервера файлов. Это озна­чает, что сервер файлов центральной машины обеспечивает обработ­ку параллельных запросов на файлы, поступающие с рабочих стан­ций, используя необходимую дисциплину блокирования ресурсов; рабочие станции должны при этом копировать с центральной маши­ны нужные им файлы базы данных и выполнять их обработку.