1. Распределенные базы данных и субд
Технология распределенных баз данных (РБД), получающая в настоящее время широкое распространение, способствует обратному переходу от централизованной обработки данных к децентрализованной. Создание технологии систем управления РБД (СУРБД) является одним из самых больших достижений в области баз данных (БД). Ранее (на 4 курсе) мы рассматривали в основном системы с централизованными базами данных, то есть такие системы, в которых единственная логическая база данных размещалась в пределах одного сайта (ЭВМ) и управлялась единственной системой управления. В рамках этого курса мы рассмотрим концепции и различные вопросы, связанные с распределенными СУБД (РСУБД), которые позволяют конечным пользователям иметь доступ не только к данным, сохраняемым на их собственном сайте, но и к данным, размещенным на различных удаленных сайтах.
1.1 Основные определения, концепции и классификация распределенных систем
Основной причиной разработки систем, использующих базы данных, является стремление интегрировать все обрабатываемые в организации (фирме, и т.д.) данные в единое целое и обеспечить к ним (данным) контролируемый доступ. Действительно, интеграция и представление контролируемого доступа необходимы для централизованной обработки данных (централизации), однако последняя, то есть централизация не является самоцелью. На практике создание компьютерных сетей приводит к децентрализации обработки данных. Это обусловлено тем, что децентрализация (децентрализованный подход) более адекватно во многих случаях отражает организационную структуру организации (предприятий, фирм, компаний), логически состоящих из отдельных подразделений (цехов, отделов, проектных групп и т.д.). Эти подразделения физически распределены по разным помещениям (офисам, филиалам, зданиям и т.д.). При этом каждое подразделение (отдельная единица) имеет дело в основном с собственным набором данных [1], но, кроме того, может нуждаться в данных из других подразделений.
Разработка РБД позволяет сделать данные, поддерживаемые каждым из существующих подразделений организации, общедоступными, обеспечив при этом их сохранение именно в тех местах, где они чаще всего используются.
1.1.1. Основные концепции распределенных систем с рбд и рсубд
РБД – набор логически связанных между собой разделенных данных (и их описаний), которые физически распределены в некоторой компьютерной сети.
Распределенная СУБД (РСУБД или СУРБД) – программный комплекс, предназначенный для управления РБД и позволяющий сделать распределенность информации прозрачной для конечного пользователя.
СУРБД – управляет единой логической базой данных, разделенной на некоторое количество фрагментов. Каждый фрагмент РБД сохраняется на одном или нескольких компьютерах, которые соединены между собой линиями связи и каждый из которых работает под управлением отдельной СУБД. При этом любой из сайтов способен, во-первых, независимо обрабатывать запросы пользователей, требующих доступа к локально сохраняемым данным (что создает определенную степень локальной автономии), а также, во-вторых, способен получать и обрабатывать данные, сохраняемые на других компьютерах сети.
Пользователи взаимодействуют с РБД через приложения (прикладные программы). Приложения могут быть классифицированы как те, которые не требуют доступа к данным на других сайтах (локальные приложения), и те, которые требуют подобного доступа (глобальные приложения). В распределенной РСУБД должно существовать хотя бы одно глобальное приложение. Любая СУРБД и РБД должна иметь следующие особенности:
Управлять набором логически связанных разделяемых данных;
Сохраняемые данные разбиваются на некоторое количество фрагментов;
Между фрагментами может быть организована репликация (обмен копиями) данных;
Фрагменты БД и их реплики должны быть распределены по различным сайтам;
Сайты связаны между собой сетевыми соединениями;
Работа с данными на каждом сайте управляется СУБД;
СУБД на каждом сайте способна поддерживать автономную работу локальных приложений;
СУБД каждого сайта поддерживает хотя бы одно глобальное приложение;
Нет необходимости, чтобы на каждом из сайтов системы своя собственная локальная база данных.
Топология системы управления распределенной БД приведена на рис. 1.1
Рис. 1.1. Топология СУРБД
Из определения СУРБД следует, что для конечного пользователя распределенность системы должна быть прозрачной (невидимой), то есть от пользователя должен быть полностью скрыт тот факт, что РБД состоит из нескольких фрагментов, которые могут размещаться на различных компьютерах и для которых, возможно, организована служба репликации данных. Назначение обеспечения «прозрачности» состоит в том, чтобы распределенная система внешне вела себя точно так, как централизованная. В некоторых случаях это требование называют основным принципом построения СУРБД [1]. Данный принцип требует представления конечному пользователю существенного диапазона функциональных возможностей, но одновременно ставит перед программным обеспечением СУРБД множество дополнительных задач [§19.5 [1]].