Файл: Технология построения распределенных информационных систем).pdf

Принципиальная характеристика тиражирования данных (Data Replication - DR) заключается в отказе от физического распределения данных. Суть DR 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, принадлежащим различным узлам распределенной системы. Функции DR выполняет, как правило, специальный модуль СУБД - сервер тиражирования данных, называемый репликатором (так устроены СУБД CA-OpenIngres и Sybase). В Informix-OnLine Dynamic Server репликатор встроен в сервер, в Oracle 7 для использования DR необходимо приобрести дополнительно к Oracle7 DBMS опцию Replication Option.

Специфика механизмов DR зависит от используемой СУБД. Простейший вариант DR - использование "моментальных снимков" (snapshot). Рассмотрим пример из Oracle:

CREATE SNAPSHOT unfilled_orders

REFRASH COMPLETE

START WITH TO_DATE ('DD-MON-YY HH23:MI:55')

NEXT SYSDATE + 7

AS SELECT customer_name, customer_address, order_date

FROM customer@paris, order@london

WHERE customer.cust_name = order.customer_number AND

order_complete_flag = "N";

"Моментальный снимок" в виде горизонтальной проекции объединения таблиц customer и order будет выполнен в 23:55 и будет повторятся каждые 7 дней. Каждый раз будут выбираться только завершенные заказы.

Реальные схемы тиражирования, разумеется, устроены более сложно. В качестве базиса для тиражирования выступает транзакция к базе данных. В то же время возможен перенос изменений группами транзакций, периодически или в некоторый момент времени, что дает возможность исследовать состояние принимающей базы на определенный момент времени.

Детали тиражирования данных полностью скрыты от прикладной программы; ее функционирование никак не зависят от работы репликатора, который целиком находится в ведении администратора базы данных. Следовательно, для переноса программы в распределенную среду с тиражируемыми данными не требуется ее модификации. В этом, собственно, состоит качество 6 в определении Дэйта.

Синхронное обновление DDB и DR-технология - в определенном смысле антиподы. Краеугольный камень первой - синхронное завершение транзакций одновременно на нескольких узлах распределенной системы, то есть синхронная фиксация изменений в DDB. Ee "Ахиллесова пята" - жесткие требования к производительности и надежности каналов связи. Если база данных распределена по нескольким территориально удаленным узлам, объединенным медленными и ненадежными каналами связи, а число одновременно работающих пользователей составляет сотни и выше, то вероятность того, что распределенная транзакция будет зафиксирована в обозримом временном интервале, становится чрезвычайно малой. В таких условиях (характерных, кстати, для большинства отечественных организаций) обработка распределенных данных практически невозможна.

DR-технология не требует синхронной фиксации изменений, и в этом ее сильная сторона. В действительности далеко не во всех задачах требуется обеспечение идентичности БД на различных узлах в любое время. Достаточно поддерживать тождественность данных лишь в определенные критичные моменты времени. Можно накапливать изменения в данных в виде транзакций в одном узле и периодически копировать эти изменения на другие узлы.

Налицо преимущества DR-технологии. Во-первых, данные всегда расположены там, где они обрабатываются - следовательно, скорость доступа к ним существенно увеличивается. Во-вторых, передача только операций, изменяющих данные (а не всех операций доступа к удаленным данным), и к тому же в асинхронном режиме позволяет значительно уменьшить трафик. В-третьих, со стороны исходной базы для принимающих баз репликатор выступает как процесс, инициированный одним пользователем, в то время как в физически распределенной среде с каждым локальным сервером работают все пользователи распределенной системы, конкурирующие за ресурсы друг с другом. Наконец, в-четвертых, никакой продолжительный сбой связи не в состоянии нарушить передачу изменений. Дело в том, что тиражирование предполагает буферизацию потока изменений (транзакций); после восстановления связи передача возобновляется с той транзакции, на которой тиражирование было прервано.

DR-технология данных не лишена недостатков. Например, невозможно полностью исключить конфликты между двумя версиями одной и той же записи. Он может возникнуть, когда вследствие все той же асинхронности два пользователя на разных узлах исправят одну и ту же запись в тот момент, пока изменения в данных из первой базы данных еще не были перенесены во вторую. При проектировании распределенной среды с использованием DR-технологии необходимо предусмотреть конфликтные ситуации и запрограммировать репликатор на какой-либо вариант их разрешения. В этом смысле применение DR-технологии - наиболее сильная угроза целостности DDB. На мой взгляд, DR-технологию нужно применять крайне осторожно, только для решения задач с жестко ограниченными условиями и по тщательно продуманной схеме, включающей осмысленный алгоритм разрешения конфликтов.

Распределенные системы - это системы клиент-сервер". Существует по меньшей мере три модели "клиент-сервер" (подробно о них рассказано в [2]):

Модель доступа к удаленным данным (RDA-модель)

Модель сервера базы данных (DBS-модель)

Модель сервера приложений (AS-модель)

Первые две являются двухзвенными и не могут рассматриваться в качестве базовой модели распределенной системы (ниже будет показано, почему это так). Трехзвенная модель хороша тем, что в ней интерфейс с пользователем полностью независим от компонента обработки данных. Собственно, трехзвенной ее можно считать постольку, поскольку явно выделены:

Компонент интерфейса с пользователем

Компонент управления данными (и базами данных в том числе)

а между ними расположено программное обеспечение промежуточного слоя (middleware), выполняющее функции управления транзакциями и коммуникациями, транспортировки запросов, управления именами и множество других. Middleware - это ГЛАВНЫЙ компонент распределенных систем и, в частности, DDB-систем. Главная ошибка, которую мы совершаем на нынешнем этапе - полное игнорирование middleware и использование двухзвенных моделей "клиент-сервер" для реализации распределенных систем.

Сегодня можно считать, что распределенные базы данных - тема достаточно локальная и далеко не так актуальная, как архитектура распределенных систем. В DDB-технологии за последние 2-3 года не было каких-либо существенных новаций (за исключением, быть может, технологии тиражирования данных). Можно считать, что в этой сфере информатики все более или менее устоялось и каких-либо революционных шагов не предвидится. Более интересное направление (включающее DDB) - архитектура, проектирование и реализация распределенных информационных систем. "Горячие" темы в этом направлении - системы с трехзвенной архитектурой, продукты класса middleware, объектно-ориентированные средства разработки распределенных приложений в стандарте CORBA. Их активное применение будет доминировать в отечественной информатике в ближайшие 3-5 лет и станет технологической базой реальных интеграционных проектов.

Мне кажется, что революция произойдет в архитектуре корпоративных информационных систем. Технологический взрыв в Intertet, создание и супербурное развитие Всемирной паутины, технология Java, неизбежно отразятся на организации инфраструктуры корпораций. На мой взгляд, очевидные преимущества гипертекстовой организации данных (гибкость, открытость, простота развития и расширения) перед жесткими структурами реляционных баз данных, по своей природе плохо приспособленными для расширения, предопределяют использование HTML в качестве одного из основных средств создания информационного пространства компании. Подход, опирающийся на гипертексты, позволяет без особых проблем интегрировать уже существующие информационные массивы, хранящиеся в базах данных. То, что сейчас называют Intranet - это прообраз будущей корпоративной информационной системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несомненное преимущество состоит в приближенности данных к вычислительным процессам. Большая часть расчетов выполняется на стороне сервера, благодаря чему быстродействие значительно увеличивается.

Технология клиент-сервер дает большую безопасность для пользователя, процессы выполняются более стабильно, согласованно, с повышенной конфиденциальностью, данные быстро обрабатываются и надежно хранятся. Развитие системы с архитектурой клиент-сервер обязано также тому, что при подключении к недорогим серверам таких же недорогих ПК получается оптимальное соотношение стоимости и производительности.

Как правило, программа обработки данных (клиентская часть) располагается на одном ПК, а сама БД - на другом. Такое разделение вполне закономерно: клиентская часть программы (та, что находится у пользователя), передает по сети запрос на обработку данных на другой компьютер, на котором сервер базы данных их читает, выполняет, и возвращает по сети ответ клиенту. Причем по сети передается лишь полезная информация.

С другой стороны постоянно совершенствуется сам метод хранения и обработки данных, и если его реализация (то есть сервер баз данных) изменилась, то не нужно будет делать новую компиляцию с новыми библиотеками всех разработанных программ, а потребуется всего лишь произвести установку нового сервера БД и перевести базы данных в новый формат сервера.

Используя различные компьютеры, разработчики клиент-серверных систем эмулируют вычислительную мощность больших ЭВМ, распределяют прикладные задачи по разным компьютерам и серверам. Каждый из этих компьютеров берет на себя определенную вычислительную нагрузку, использует информацию совместно с другими процессорами в сети.

Но сама идея состоит в повышении мощности системы, не методом увеличения производительности одного компьютера, а обобщая возможности многих.

Быстродействие является основным фактором для разработки систем для клиент-серверной архитектуры. Использование программных средств быстрой разработки позволяет разработчикам «создавать прикладные системы для клиент-серверной архитектуры в очень короткие сроки. Реализовать клиент серверную архитектур в вашем офисе, или поддерживать текущую могут компании, проводящие абонентское обслуживание компьютеров организаций, или грамотные системные администраторы.