Разновидности распределенных систем

Распределенные базы данных

Типичные распределения функций между клиентами и серверами

Типичным на сегодняшний день на стороне СУБД работает только такое программное обеспечение, которое не имеет непосредственного доступа к БД, а обращается для этого к серверу с использование языка SQL.

В некоторых случаях необходимо включить в состав клиентской части системы некоторых функций для работы с локальной КЭШ БД, т.е. с той ее частью, которая интенсивно используется клиентской прикладной программой. Используя современные технологии, это можно сделать только путем формального создания на стороне клиента локальной копии серверов БД и рассмотрения всей системы как набор взаимодействующих серверов. С другой стороны иногда хотелось бы перенести большую часть прикладной системы на стороны сервера, если разница в мощностях клиентских рабочих станций и сервера велика, то это можно сделать, используя удаленный вызов процедур при условии, что программное обеспечение сервера это позволяет.

Требования к аппаратуре и программному обеспечению клиентских и сервисных компьютеров различают в зависимости от вида использованной системы.

Если разделение между клиентской и сервисной частью достаточно жесткое, как в большинстве современных СУБД, то пользователям, работающим на станциях, все равно какая аппаратура и операционная система работает на сервере при условии, что он сравнивается с возникающим потоком запросов.

Если могут возникнуть потребности перераспределения функций между клиентом и сервером, то не все равно какие операции системы используются.

Основной задачей системы управления распределенной БД состоит в обеспечении средств интеграции локальных баз данных, располагающихся в некоторых узлах вычислительной сети для того, чтобы пользователи, работающие на любом узле сети, имели доступ ко всем базам данных как к единой БД. При этом должны обеспечиваться:

1) простота использования системы;

2) возможности автономного функционирования, при нарушении связанности сети;

3) высокая степень эффективности.

Существуют однородные и неоднородные БД. В однородной БД каждая локальная БД управляется одной и той же СУБД. В неоднородной системе локальные БД могут относиться даже к разным моделям данных.

Наиболее успешно в настоящее время решается задача интеграции неоднородных SQL ориентированных систем. Этому способствует стандартизация языка SQL и общее следование.

Основная цель проекта создания распределенной системы управления базами данных может быть сформулирована следующим образом: необходимо обеспечить средства интеграции локальных баз данных, располагающихся в узлах вычислительной сети, с тем, чтобы пользователь, работающий в любом узле сети, имел доступ ко всем этим базам данных, так, как если бы они были централизованными, при этом должны обеспечиваться:

1) легкость использования системы;

2) возможность автономного функционирования при нарушении связности сети;

3) высокая степень эффективности.

Для решения этих проблем был принят ряд необходимых проектных решений, касающихся декомпозиции исходного запроса, оптимального выбора способа выполнения запроса, согласованного выполнения транзакций, обеспечение синхронизации, обнаружение и разрешение распределенных тупиков, восстановление состояния баз данных после разного рода сбоев в узлах сети. Легкость использования системы достигается за счет того, что пользователи остаются в среде языка SQL. Возможность использования SQL обеспечивает прозрачность местоположения данных. Система автоматически обнаруживает текущее местоположение упоминаемых в пользовательском запросе объектов данных. Одна и та же прикладная программа, включающая приложение SQL, может быть выполнена в разных узлах сети. При этом в каждом узле сети на этапе компиляции запроса выбирается наиболее оптимальный план выполнения запросов в соответствии с расположением данных в распределенной системе. Обеспечение автономности узлов сети может быть обеспечено следующим образом: каждая локальная БД администрируется независимо от других, возможно автономное подключение новых пользователей, смена версии автономной части системы и т.д. Система спроектирована таким образом, что в ней не требуются централизованных службы именования объектов или обнаружения тупиков.

В индивидуальных узлах не требуется наличия глобального знания об операциях, выполняющихся в других узлах сети. Работа с доступными базами данных может продолжаться при выходе из строя отдельных узлов сети и линий связи. Для достижения высокой степени эффективности системы используется два основных приема. Во-первых, выполнению запроса предшествует его компиляция. В ходе этого процесса производится поиск употребляемых в запросе имен объектов баз данных в распределенном каталоге и замена имен на внутренние идентификаторы; проверка прав доступа пользователя, от которого производится компиляция, на выполнение соответствующей операции над базами данных и выбор наиболее оптимального глобального плана выполнения запроса, который затем подвергается декомпозиции и про частям рассылается в соответствующие узлы сети, где производится выбор оптимальных локальных планов выполнения компонентов запроса и производится генерация модулей доступа в машинных кодах. В результате на стадии компиляции производится множество действий до реального выполнения запросов. Обработанная таким образом прикладная программа, включающая предложения SQL, может в дальнейшем выполняться много раз без дополнительных накладных расходов.

Во-вторых, средством повышения эффективности системы является возможность перемещения удаленных отношений в локальные базы данных.