19

Лекция 4

Проектирование должно выполняться на основе как количественных, так и каче­ственных показателей. Количественная информация используется в качестве основы для распределения, тогда как качественная служит базой при создании схемы фраг­ментации. Количественная информация включает такие показатели:

• частота запуска приложения на выполнение;

• узлы на которых запускается приложение;

• требования к производительности транзакции и приложений.

Качественная информация может включать используемые отношения, атрибуты и кортежи, к которым осуществляется доступ, тип доступа (чтение или запись)

Определение и размещение фрагментов по узлам выполняется для достижения следующих стратегических целей:

• Локальность ссылок. Везде, где только это возможно, данные должны храниться как можно ближе к местам их использования, Если фрагмент используется на нескольких узлах может оказаться целесообразным раз­местить на этих узлах его копии.

• Повышение надежности и доступности. Надежность и доступность дан­ных повышаются за счет использования механизма репликации, В случае отказа одного из узлов всегда будет существовать копия фрагмента, со­храняемая на другом узле.

• Приемлемый уровень производительности. Неверное распределение дан­ных будет иметь следствием возникновение в системе узких мест, В этом случае некоторый узел оказывается просто завален запросами со стороны других узлов, что может вызвать существенное снижение производитель­ности всей системы. В то же время неправильное распределение может иметь следствием неэффективное использование ресурсов системы.

• Баланс между емкостью и стоимостью внешней памяти, Обязательно следует учитывать доступность и стоимость устройств хранения данных, имеющихся на каждом из узлов системы. Везде, где только это возможно, рекомендуется использовать более дешевые устройства массовой памяти, Это требование должно быть сбалансировано с требованием поддержки локальности ссылок.

• Минимизация расходов на передачу данных. Следует тщательно учитывать стоимость выполнения в системе удаленных запросов. Затраты на выборку будут минимальны при обеспечении максимальной локальности ссылок.

2.2.1. Распределение данных

Существуют четыре альтернативные стратегии размещения данных в системе: централизованное, раздельное (фрагментированное), размещение с полной реплика­цией и с выборочной репликацией.

а) Централизованное размещение

Данная стратегия предусматривает создание на одном из узлов единственной ба­зы данных под управлением СУБД, доступ к которой будут иметь все пользователи сети . В этом случае уровень затрат на передачу дан­ных будет высок. Уровень надежности и доступности в системе низок, поскольку от­каз на центральном узле вызовет сбой работы всей системы.

б) Раздельное (фрагметированное) размещение

В этом случае база данных разбивается на непересекающиеся фрагменты, каждый из которых размещается на одном из узлов системы. При отсутствии репликации стоимость хранения данных будет минимальна.Уровень надежности и доступности данных в системе будет выше, чем в предыдущем варианте, поскольку отказ на любом из узлов вызовет утрату доступа только к той части дан­ных, которая на нем хранилась. При правильно выбранном способе распределения данных уровень производительности в системе будет относительно высоким, а уро­вень затрат на передачу данных - низким,

в) Размещение с полной репликацией

Эта стратегия предусматривает размещение полной копии всей базы данных на каж­дом из узлов системы. Следовательно, надежность и доступность данных, а также уровень производительности системы будут максимальны, Однако стои­мость устройств хранения данных и уровень затрат на передачу данных в этом случае также будут самыми высокими. Для преодоления части этих проблем в некоторых слу­чаях используется технология моментальных снимков. Моментальный снимок представ­ляет собой копию базы данных в определенный момент времени, Эти копии обновляются через некоторый установленный интервал времени - например, один раз в час или в не­делю, - а потому они не всегда будут актуальными в текщий момент

г) Размещение с выборочной репликацией

Данная стратегия представляет собой комбинацию методов фрагментации, репли­кации и централизации, Одни массивы данных разделяются на фрагменты, что по­зволяет добиться для них высокой локальности ссылок, тогда как другие, исполь­зуемые на многих узлах , но не подверженные частым обновлениям, подвергаются репликации.

Все остальные данные хранятся централизованно, Целью применения данной стратегии является объединение всех преимуществ, существующих в осталь­ных моделях, с одновременным исключением свойственных им недостатков, Благодаря своей гибкости именно эта стратегия используется чаще всего.