Распределенные технологии обработки и хранения данных

 

При использовании информационных технологий сетей ЭВМ становится возможной реализация территориального распределения производства. Для администрации фирмы безразлично, где находится производство, за 100 м или за 10000 км. Возникают проблемы: межконтинентальное снабжение, поясное время, т.д. становится возможно планетарное распределение производства. Создаются транснациональные компании, реализующие товарный экспорт фирмы. При этом компании, вложив средства в экономику другой страны, получают возможность контролировать экономику другой страны. Этому способствует вложение средств в наукоемкие технологии.

Например, около 80 процентов международных кредитных операций принадлежит банкам США, чтостало возможно благодаря сетевым технологиям и средствам коммуникации.

Одной из важнейших сетевых технологий является распределенная обработка, позволяющая распределять ресурсы по отдельным функциональным сферам деятельности и изменять технологию обработки данных в направлении децентрализации.

Распределенная обработка данных позволяет повысить эффективность изменяющейся потребности работника и обеспечить гибкость принимаемых решений.

Ее достоинствами являются:

- большое число взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, регистрации, хранения, передачи и выдачи информации;

- снятие пиковых  нагрузок с централизованной базы посредством распределения локальных баз данных на разных ЭВМ;

-  обеспечение доступа информационного работника к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;

- обеспечение симметричного обмена данными между удаленными пользователями.

Архитектура СУБД описывает функционирование базы как взаимодействие процессов двух типов: клиента и сервера. Распределенная обработка и распределенная база данных - разные вещи. При распределенной обработке выполняется работа с базами данных, под этим понимается то, что представление данных, их содержательная обработка, работа с базами данных на логическом уровне выполняется на ПЭВМ клиентами, а поддержание баз данных в актуальном состоянии - на сервере.

В случае использования распределенной базы данных предполагается, что она размешается на нескольких серверах. Работа с ней производится на тех же или иных ПЭВМ, единственным условием работы с распределенной базой данных является пользование сетевой СУБД для доступа к удаленным данным. В системе распределенной обработки клиент может послать запрос к собственной локальной базе данных или удаленной.

Удаленный запрос - единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу - объединяются в транзакцию (удаленную). Если отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос транзакции обрабатывается одним сер­вером.

Распределенная СУБД позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называют распределенным. Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распределенной базы данных.

Организация обработки данных зависит от способа их распределения. Существуют централизованный (рисунок 4), децентрализованный и смешанный способы распределения данных.

При централизованной организации данных на одном сервере организуется единственная копия базы данных. Все операции с базой обеспечиваются этим сервером. Доступ к данным организуется с помощью удаленного запроса или удаленной транзакции. Одним из главных преимуществ использования данного способа является простота поддержки базы данных в актуальном состоянии. Недостатками являются ограниченность размера базы данных, ее зависимость от размера памяти, все запросы производятся к единственному серверу с соответствующими затратами на стоимость связи и временную задержку. Этим объясняется ограничение на параллельную обработку. База данных может  быть недоступной для удаленных пользователей при появлении ошибок связи и полностью выходит из строя при отказе центрального сервера.

 

 

 

Рисунок 4 Централизованная организация данных

 

Децентрализованная организация данных предполагает разбиение базы на несколько физически распределенных.

  

                                                               

                    Клиенты

                                                                                                                                                                                                                                                                                       

                                                                                           

                                                                                                   

 

Рисунок 5 Децентрализованная организация данных способом распределения

Каждый клиент пользуется своей базой данных, которая может быть либо частью общей информационной базы (рисунок 5), либо копией информационной базы данных в целом (рисунок6), что приводит к ее дублированию для каждого клиента.

 

                         

                                                                                            Клиенты

                     

 

Рисунок 6 - Децентрализованная организация данных способом дублирования

При распределении данных на основе разбиения база данных размешается на нескольких серверах. Существование копий отдельных частей - недопустимо.

Достоинства этого метода:

- большинство запросов удовлетворяются локальными базами данных, что сокращает время ответа;

- увеличивается доступность к данным и надежность их хранения;

- стоимость запросов на выборку и обновление снижается, по сравнению с централизованным распределением; 

- система частично остается работоспособной при выходе из строя одного сервера или более;

- доступность и надежность работы системы в целом увеличена.

Недостатки:

- часть удаленных запросов (транзакций) может потребовать доступ ко всем серверам, что увеличивает время ожидания и ценуобслуживания;

- необходимо иметь сведения о размещении данных в различных БД.

Расчлененные базы данных наиболее подходят в случае совместного использования глобальных и локальных сетей ЭВМ.

Дублирование информации выполняется на каждом сервере сети ЭВМ, где будет размещаться база данных, что способствует наиболее надежному хранению данных.

Недостатками данного способа являются:

-  повышенные требования к объему внешнего запоминающего устройства;

- усложнение корректировки баз данных, т.к. требуется синхронизация для согласования копий.

Основным достоинством является то, что запросы выполняются локально, что обеспечивает быстрый доступ к данным.

Такой способ распределения используется, когда фактор надежности является критическим, база небольшая, интенсивность обновления невелика.

Для смешанного способа распределения данных (рисунок 7) характерно то, что достоинства и недостатки наследуются от двух вышеописанных способов (разбиения и дублирования). Необходимо всегда учитывать объем памяти, отводимого под базы данных, а также под базы данных, расположенных на других серверах для обеспечения надежности и эффективности работы всей системы в целом.