30.Проблемы обеспечения целостности в распределенных бд

Распределённая база данных (РБД) — совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределённых в компьютерной сети.

Распределенная база данных (РБД) - система логически интегрированных и территориально распределенных БД, языковых, программных, технических и организационных средств, предназначенных для создания, ведения и обработки информации. Это означает, что информация физически хранится на разных ЭВМ, связанных сетью передачи данных.

Целостность базы данных (database integrity) — соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Каждое правило, налагающее некоторое ограничение на возможное состояние базы данных, называется ограничением целостности (integrity constraint).

Проблемы обеспечения ограничений целостности распределенной БД.

1. Аспекты, присущие любым БД:

   1. Возможность одновременного доступа нескольких пользователей к одной и той же информации (особенно если эти обращения к БД - корректирующие).

   2. Физический разброс отдельных частей БД по разным компьютерам.

   3. Разнотипность источников информации.

Первая проблема имеет место в любых РБнД, вторая - если база данных является распределенной, третья - если система является гетерогенной (реализованной на разнородных элементах.).

2. В РБнД: опасность искажения данных при их одновременной корректировке разными пользователями. В зависимости от способа организации БД проблема приобретает специфические черты, обусловленные используемой технологией обработки данных: в распределенной базе данных отдельные части не дублируют друг друга.

Возможны разные схемы обеспечения целостности данных при выполнении корректирующих обращений в многопользовательском режиме:

• запрещение корректировки информации, если ее корректирует другой пользователь (блокировка);

• корректировка разных копий информационных единиц и последующее устранение возникающих коллизий.

Факторы, влияющие на выбор выбора способа обеспечения целостности при многопользовательских обращениях (если СУБД предоставляет такую возможность):

• степень конкуренции при выполнении корректирующих обращений - насколько часто возникает ситуация одновременной корректировки одной и той же информационной единицы;

• ограничения на время реакции системы,

• требования к актуальности и непротиворечивости данных в каждый момент времени;

• характеристика технических средств.

3. Проблема распределения данных и, как следствие, распределения процедур их обработки, т.е. это проблемы, обусловленные именно разнесением данных на разные узлы системы.

Существует два подхода к обеспечению целостности в распределенных ИС:

• Строгая целостность (tight consistency). Гарантирует целостность данных в любой момент времени, например, с помощью двухфазного протокола фиксаций (2РС). Обеспечение строгой целостности требует высокого качества коммуникаций, поскольку все узлы должны быть постоянно доступны.

• Нестрогая целостность (loose consistency). Допускает наличие временной задержки между внесением изменений в публикуемую базу и их отражением на узлах подписчиков.

Протокол двухфазной фиксации транзакции состоит в последовательном прохождении базы данных в процессе выполнения транзакции через два этапа. Первый этап (первая фаза) - выполнение синхронизированного захвата всех объектов данных, к которым имело место обращение от имени транзакции. Объекты данных захватываются на всех серверах. На втором этапе (во второй фазе) либо происходят все изменения на всех серверах, либо, в случае хотя бы одной ошибки, происходит откат к состоянию, в котором находилась база данных до выполнения первого этапа.

Механизм двухфазной фиксации транзакции имеет ряд недостатков:

• захват всех необходимых данных на всех серверах может надолго заблокировать доступ к данным;

• велика вероятность отказа от обновления из-за какой-нибудь, пусть единичной, ошибки;

• если какой-либо сервер или выход в глобальную сеть окажется недоступным, произойдет потеря транзакции;

• использование в структуре сети координирующего узла связано с дополнительной опасностью, поскольку выход его из строя приведет к блокировке данных, затронутых транзакцией, до тех пор, пока он не будет восстановлен;

• сложность обработки транзакции при использовании этого протокола сама служит источником дополнительного трафика, что увеличивает время реакции системы.

Кроме того, недостаточная пропускная способность сети и малая скорость передачи данных могут увеличить время реакции до недопустимого уровня.

Разные СУБД поддерживают разные технологии обеспечения целостности.