Файл: Технология построения распределенных информационных систем (ПОНЯТИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ).pdf

В обиходе СУБД, на основе которых создаются распределенные информационные системы, также характеризуют термином «распределенные СУБД», и, соответственно, используют термин «распределенные базы данных».

Практическая реализация распределенных вычислений осуществляется через отступление от некоторых рассмотренных выше принципов создания и функционирования распределенных систем. В зависимости от того, какой принцип приносится в «жертву» (отсутствие центральной установки, непрерывность функционирования, согласованного состояния данных и др.) выделились несколько самостоятельных направлений в технологиях распределенных систем – технологии «Клиент-сервер», технологии реплицирования, технологии объектного связывания.

Реальные распределенные информационные системы, как правило, построены на основе сочетания всех трех технологий, но в методическом плане их целесообразно рассмотреть отдельно.

2.4. Технологии реплицирования данных

Во многих случаях узким местом распределенных систем, построенных на основе технологий «Клиент-сервер» или объектного связывания данных, является недостаточно высокая производительность из-за необходимости передачи по сети большого количества данных. Определенную альтернативу построения быстродействующих распределенных систем предоставляют технологии реплицирования данных. Репликой называют особую копию базы данных для размещения на другом компьютере сети с целью автономной работы пользователей с одинаковыми (согласованными) данными общего пользования. Основная идея реплицирования заключается в том, что пользователи работают автономно с одинаковыми (общими) данными, растиражированными по локальным базам данных, обеспечивая с учетом отсутствия необходимости передачи и обмена данными по сети максимальную для своих вычислительных установок производительность.

Тиражирование (или репликация) - создание дублирующих копий (репликатов) объектов данных на разных узлах с целью повышения доступности и/или сокращения времени доступа к критически важным данным. Программное обеспечение СУБД для реализации такого подхода соответственно дополняется функциями тиражирования (реплицирования) баз данных, включая тиражирование как самих данных и их структуры, так и системного каталога с информацией о размещении реплик, иначе говоря, с информацией о конфигурировании построенной таким образом распределенной системы.

При этом, однако, возникают две проблемы обеспечения одного из основополагающих принципов построения и функционирования распределенных систем (а именно, непрерывности согласованного состояния данных):

обеспечение согласованного состояния во всех репликах количества и значений общих данных;
обеспечение согласованного состояния во всех репликах структуры данных.

Обеспечение согласованного состояния общих данных, в свою очередь, основывается на реализации одного из двух принципов:

принципа непрерывного размножения обновлений (любое обновление данных в любой реплике должно быть немедленно размножено);
принципа отложенных обновлений (обновления реплик могут быть отложены до специальной команды или ситуации).

Принцип непрерывного размножения обновлений является основополагающим при построении так называемых систем реального времени, таких, например, как системы управления воздушным движением, системы бронирования билетов пассажирского транспорта и т.п., где требуется непрерывное и точное соответствие реплик или других растиражированных данных во всех узлах и компонентах подобных распределенных систем.

Реализация принципа непрерывного размножения обновлений заключается в том, что любая транзакция считается успешно завершенной, если она успешно завершена на всех репликах системы. На практике реализация этого принципа встречает существенные затруднения. В целом ряде предметных областей распределенных информационных систем режим реального времени с точки зрения непрерывности согласования данных не требуется. Такие системы автоматизируют те организационно-технологические структуры, в которых информационные процессы не столь динамичны. В этом случае обновление реплик распределенной информационной системы, если она будет построена на технологии реплицирования, требуется, скажем, только лишь один раз за каждый рабочий час, или за каждый рабочий день. Такого рода информационные системы строятся на основе принципа отложенных обновлений. Накопленные в какой-либо реплике изменения данных специальной командой пользователя направляются для обновления всех остальных реплик систем. Такая операция называется синхронизацией реплик. Решение второй проблемы согласованности данных, а именно: согласованности структуры данных, осуществляется через частичное отступление, как и в системах «Клиент-сервер», от принципа отсутствия центральной установки и основывается на технике главной реплики, т.е. одна из реплик базы данных объявляется главной. При этом изменять структуру базы данных можно только в главной реплике. Эти изменения структуры данных тиражируются на основе принципа отложенных обновлений, т.е. через специальную синхронизацию реплик.

Частичность отступления от принципа отсутствия центральной установки заключается в том, что в отличие от чисто централизованных систем, выход из строя главной реплики не влечет сразу гибель всей распределенной системы, так как остальные реплики продолжают функционировать автономно.

Более того, на практике СУБД, поддерживающие технологию реплицирования, позволяют пользователю с определенными полномочиями (администратору системы) преобразовать любую реплику в главную и тем самым полностью восстановить работоспособность всей системы. Технологии репликации данных в тех случаях, когда не требуется обеспечивать большие потоки и интенсивность обновляемых в информационной сети данных, являются экономичным решением проблемы создания распределенных информационных систем с элементами централизации по сравнению с использованием дорогостоящих клиент-серверных систем.

На практике для совместной коллективной обработки данных применяются смешанные технологии, включающие элементы объектного связывания данных, репликаций и клиент-серверных решений. При этом дополнительно к проблеме логического проектирования, т. е. проектирования логической схемы организации данных (таблицы, поля, ключи, связи, ограничения целостности), добавляется не менее сложная проблема транспортно-технологического проектирования информационных потоков, разграничения доступа и т.д.

К сожалению, пока не проработаны теоретико-методологические и инструментальные подходы для автоматизации проектирования распределенных информационных систем с учетом факторов как логики, так и информационно-технологической инфраструктуры предметной области^[17].

Тем не менее, развитие и все более широкое распространение распределенных информационных систем, определяемое самой распределенной природой информационных потоков и технологий, является основной перспективой развития автоматизированных информационных систем^[18].

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИИ COM И CORBA

3.1. Общие понятия технологий

Технология СОМ применяется при описании API и двоичного стандарта для связи объектов различных языков и сред программирования. СОМ предоставляет модель взаимодействия между компонентами и приложениями.

Технология СОМ работает с так называемыми СОМ-объектами. СОМ-объекты похожи на обычные объекты визуальной библиотеки компонентов Delphi. В отличие от объектов VCL Delphi, СОМ-объекты содержат свойства, методы и интерфейсы^[19].

Технология CORBA, разрабатываемая с 1989 года консорциумом OMG (Object Management Group), является результатом работы ведущих специалистов из более чем 800 компаний и организаций. Четкий процесс стандартизации, включая аспекты взаимодействия реализаций CORBA от разных поставщиков (интероперабельность), независимость от языков программирования и операционных сред, фундаментальная поддержка ООП и многие другие уникальные характеристики, сделали CORBA^[20] ведущим стандартом в области инфраструктурного middleware.

Развитие СОМ-технологий. Одной из важнейших задач, которые ставила перед собой фирма Microsoft, когда продвигала операционную систему Windows, была задача по обеспечению эффективного взаимодействия между различными программами, работающими в Windows^[21].

3.2. Технология COM

Одним из главных достоинств Delphi является поддержка технологий СОМ и ActiveX. В этой главе мы рассмотрим, что представляет собой технология СОМ, в чем различие между технологиями COM, ActiveX и OLE.

COM (Component Object Model) - это объектная модель компонентов. Данная технология является базовой для технологий ActiveX и OLE. Технологии OLE и ActiveX - всего лишь надстройки над данной технологией. В качестве примера можно привести объект TObject^[22], как базовый объект VCL Delphi. В этой главе мы рассмотрим, что представляет собой технология СОМ, в чем различие между технологиями COM, ActiveX и OLE.

Обычный СОМ-объект включает в себя один или несколько интерфейсов. Каждый из этих интерфейсов имеет собственный указатель.

Хоть технология СОМ обладает явными плюсами, она имеет также и минусы, среди которых зависимость от платформы. То есть, данная технология применима только в операционной системе Windows и на платформе Intel.

Все СОМ-объекты обычно содержатся в файлах с расширением DLL или OCX. Один такой файл может содержать как одиночный СОМ-объект, так и несколько СОМ-объектов.

Ключевым аспектом технологии СОМ является возможность предоставления связи и взаимодействия между компонентами и приложениями, а также реализация клиент-серверных взаимодействий при помощи интерфейсов.

Технология СОМ реализуется с помощью СОМ-библиотек (в число которых входят такие файлы операционной системы, как OLE32.DLL и OLE-Aut32.DLL). СОМ-библиотеки содержат набор стандартных интерфейсов, которые обеспечивают функциональность СОМ-объекта, а также небольшой набор функций API, отвечающих за создание и управление СОМ-объектов.

В Delphi реализация и поддержка технологии СОМ называется каркасом Delphi ActiveX (Delphi ActiveX framework, DAX). Реализация DAX описана в модуле Axctris.

3.3. Развитие СОМ-технологий

Одной из важнейших задач, которые ставила перед собой фирма Microsoft, когда продвигала операционную систему Windows, была задача по обеспечению эффективного взаимодействия между различными программами, работающими в Windows.

Самыми первыми попытками решить эту непростую задачу были буфер обмена, разделяемые файлы и технология динамического обмена данными (Dynamic Data Exchange, DDE).

После чего была разработана технология связывания и внедрения объектов (Object Linking and Embedding, OLE). Первоначальная версия OLE 1 предназначалась для создания составных документов. Эта версия была признана несовершенной и на смену ей пришла версия OLE 2. Новая версия позволяла решить вопросы предоставления друг другу различными программами собственных функций. Данная технология активно внедрялась до 1996 года, после чего ей на смену пришла технология ActiveX, которая включает в себя автоматизацию (OLE-автоматизацию), контейнеры, управляющие элементы, Web-технологию и т. д.

3.4. Технология OMG CORBA

Технология CORBA, разрабатываемая с 1989 года консорциумом OMG (Object Management Group), является результатом работы ведущих специалистов из более чем 800 компаний и организаций. Четкий процесс стандартизации, включая аспекты взаимодействия реализаций CORBA от разных поставщиков (интероперабельность), независимость от языков программирования и операционных сред, фундаментальная поддержка ООП и многие другие уникальные характеристики, сделали CORBA ведущим стандартом в области инфраструктурного middleware.

Основой технологии CORBA являются:

Interface Definition Language - язык, позволяющий описать все аспекты удаленного взаимодействия;
схемы отображения IDL-объявлений на конкретные языки программирования;
Object Request Broker - объектная магистраль, позволяющая передавать запросы от клиентов к серверам и обратно;
сервисы (Common Object Services) CORBA;

Распределенная система, использующая CORBA, не ориентирована на применение конкретных операционных систем, двоичных стандартов, сетевых протоколов и языков программирования. Получается, что это единственная технология, которая обеспечивает возможность использования практически любых языков программирования и функционирование программного обеспечения практически на любых аппаратно-программных платформах.