6.2.3 Мониторы транзакций

С ростом сложности распределенных вычислительных систем возникают проблемы эффективного использования их ресурсов. Для решения этих проблем в состав распределенных OLTP-систем вводят дополнительный компонент – монитор транзакций (TPM – Transaction Processing Monitor). Мониторы транзакций выполняют две основные функции:

• динамическое распределение запросов в системе (выравнивание нагрузки);

• оптимизация числа выполняемых серверных приложений.

Кратко рассмотрим реализацию этих функций. Если в системе функционирует несколько серверов, предоставляющих одинаковый сервис, например, доступ к БД, то для оптимизации пропускной способности системы (числа обрабатываемых запросов в единицу времени) необходимо добиться сбалансированной их загрузки. Необходимо обеспечить, чтобы на каждый из серверов поступало примерно равное количество пользовательских запросов. При распределении запросов может учитываться также удаленность серверов, их готовность, содержимое запроса. Реализуется функция выравнивания нагрузки следующим образом (рис.6.1):

• запрос клиентского приложения поступает монитору транзакций, который определяет получателя этого запроса. Для этого он обращается к динамической маршрутной таблице, по которой определяет систему, предоставляющую соответствующий сервис;

• если таких систем несколько, то по соответствующему алгоритму выбирается одна из них, и ей перенаправляется запрос клиентского приложения;

• результат выполнения запроса через монитор транзакций перенаправляется приложению, пославшему запрос.

Сервер 1 Сервер 2

ответ запрос ответ

ответ запрос

Рисунок 6.1 Упрощенная схема работы монитора транзакций

Клиентские приложения не знают, какой системе будут направлены их запросы, предлагается ли нужный сервис одним или несколькими серверами, расположен ли нужный сервер локально, удаленно, - в любом случае их запрос будет обработан оптимальным образом. Подобную схему обработки запросов называют «прозрачность местонахождения серверов» (service location transparency).

Скорость обработки транзакций напрямую зависит от числа запущенных серверных приложений. Чем больше приложений одновременно обслуживают запросы, тем выше пропускная способность вычислительной системы. В идеале для эффективного использования системных ресурсов нужно по мере необходимости увеличивать или уменьшать число серверных приложений в зависимости от числа обрабатываемых запросов. Для решения этой задачи мониторы транзакций периодически измеряют отношение запросов в очереди к числу работающих серверных приложений. Если это отношение превышает максимальное пороговое значение, то запускается дополнительная копия серверного приложения. Если это отношение падает ниже минимального порогового значения, то одна из копий завершается.

На рынке мониторов транзакций доступно довольно много программных продуктов: CICS фирмы IBM; TUXEDO фирмы USL; ACSMS фирмы DEC; TOP END фирмы NCR.

Монитор транзакций CICS (Custom Information Control System), имеющий богатую историю, более чем за 30 лет своего существования стал в своей области лидером. Именно программное обеспечение промежуточного слоя является надежным хребтом для построения OLTP-систем.

Монитор транзакций — достаточно сложный продукт, который привносит функции контроля целостности данных при выполнении операций. Сложная OLTP-система может иметь несколько источников данных (СУБД, файлы и т.д.); монитор транзакций позволяет прикладной программе работать с ними одновременно и изменять их состояние. При этом, если в рамках транзакции хотя бы один источник данных не будет переведен в последующее состояние, то и остальные источники будут возвращены в состояние до начала транзакции. Это гарантирует целостность данных, предотвращает рассогласование данных в источниках. Такая служба отсутствует в большинстве операционных систем. При этом источники данных могут быть как локальными, так и распределенными, находясь на различных серверах и платформах. Если в системе используется монитор транзакций, то со стороны разработчика не требуется ощутимых затрат для поддержки функций контроля целостности на уровне прикладной логики.

Будучи реализован практически для всех основных платформ, CICS позволяет построить сложную распределенную гетерогенную транзакционную среду. CICS использует интерфейс Применение монитора транзакций делает систему более масштабируемой по сравнению решениями, «в центр» которых помещена СУБД. Так, на базе стандартных редакций CICS можно строить системы с пиковой производительностью 500 транзакций в секунду, а при помощи специальных версий (например, ПО Transaction Processing Facility, применяемое в системах оперативного резервирования авиабилетов) и с более высокими пиковыми нагрузками.

CICS поддерживает пять типов высокоуровневого взаимодействия между серверами, которые могут быть организованы поверх любых сетевых протоколов (TCP/IP, SNA, NetBIOS и др.).

• Function Shipping (FS). Изменение источников данных (файлов), которые являются удаленными по отношению к локальному серверу CICS. При обращении из транзакции на локальном сервере CICS к такому источнику, он автоматически перенаправляет запрос к тому серверу, который владеет этим источником данных. Обеспечивается целостность данных в случае каких-либо сбоев.

• Transaction Routing (TR). Перенаправление вызова транзакции между серверами CICS. Можно «переселять» транзакцию с сервера на сервер, при этом требуется лишь переопределить ссылку на сервере CICS без изменения кода программы.

• Asynchronous Processing (AP). Асинхронный запуск транзакции на другом сервере CICS. Новая транзакция начинает «жить» самостоятельно, а управление немедленно возвращается в вызвавшую транзакцию.

• Distributed Program Link (DPL). Вызов удаленной транзакции с возвратом управления после окончания работы вызванной транзакции. Этот тип взаимодействия в прикладных системах используется наиболее часто.

• Distributed Transaction Processing (DTP). Диалог в оперативном режиме двух транзакций, работающих на разных серверах CICS.