Независимость от центрального узла.

В идеальной системе все узлы равноправны и независимы, а расположенные на них базы яв­ляются равноправными поставщиками данных в общее пространст­во данных. База данных на каждом из узлов самодостаточна - она включает полный собственный словарь данных и полностью защи­щена от несанкционированного доступа.

 

Непрерывные операции.

Это качество можно трактовать как возможность непрерывного доступа к данным (известное «24 часа в сутки, семь дней в неделю») в рамках DDB вне зависимости от их расположения и вне зависимости, от операций, выполняемых на локальных узлах. Это качество можно выразить лозунгом «дан­ные доступны всегда, а операции над ними выполняются непре­рывно».

 

Прозрачность расположения.

Это свойство означает полную про­зрачность расположения данных. Пользователь, обращающийся к DDB, ничего не должен знать о реальном, физическом размещении данных в узлах информационной системы. Все операции надданны­ми выполняются без учета их местонахождения. Транспортировка запросов к базам данных осуществляется встроенными системными средствами.

 

Прозрачная фрагментация.

'Это свойство трактуется как возмож­ность распределенного (т.е. на различных узлах) размещения дан­ных, логически представляющих собой единое целое. Существует фрагментация двух типов: горизонтальная и вертикальная. Первая означает хранение строк таблицы на различных узлах (фактически, хранение строк одной логической таблицы в нескольких идентич­ных физических таблицах на различных узлах). Вторая означает рас­пределение столбцов логической таблицы по нескольким узлам.

 

Прозрачность тиражирования.

Тиражирование данных - это асинхронный (в общем случае) процесс переноса изменений объек­тов исходной базы данных в базы, расположенные на других узлах распределенной системы. Данное свойство означает, что тиражиро­вание возможно и достигается внутрисистемными средствами.

 

Обработка распределенных запросов.

Это свойство DDB тракту­ется как возможность выполнения операций выборки над распреде­ленной базой данных, сформулированных в рамках обычного запроса на языке SQL.

 

Обработка распределенных транзакций.

Это качество DDB мож­но трактовать как возможность выполнения операций обновления распределенной базы данных (INSERT, UPDATE, DELETE), не раз­рушающее целостность и согласованность данных. Эта цель достига­ется применением двухфазового или двухфазного протокола фикса­ции транзакций (two-phase commit protocol), ставшего фактическим стандартом обработки распределенных транзакций. Его применение гарантирует согласованное изменение данных на нескольких узлах в рамках распределенной (или, как ее еще называют, глобальной) транзакции.

 

.Независимость от оборудования.

Это свойство означает, что в качестве узлов распределенной системы могут выступать компьюте­ры любых моделей и производителей — от мэйнфреймов до «персоналок».

 

Независимость от операционных систем.

Это качество вытекает из предыдущего и означает многообразие операционных систем, управляющих узлами распределенной системы.

Прозрачность сети.

Доступ к любым базам данных осуществля­ется по сети. Спектр поддерживаемых конкретной СУБД сетевых протоколов не должен быть ограничением системы с распределен­ными базами данных. Данное качество формулируется максимально широко •- в распределенной системе возможны любые сетевые про­токолы.

 

Независимость от баз данных.

Это качество означает, что в рас­пределенной системе могут мирно сосуществовать СУБД различных

производителей и возможны операции поиска и обновления в базах данных различных моделей и форматов.

Исходя из определения Дэйта СУБД в общем случае можно рас­сматривать как слабосвязанную сетевую структуру, узлы которой пред­ставляют собой локальные базы данных. Локальные базы данных авто­номны, независимы и самоопределены; доступ к ним обеспечивается от различных поставщиков. Связи между узлами — это потоки тиражи­руемых данных. Топология DDB варьирует в широком диапазоне — воз­можны варианты иерархии, структур типа «звезда» и т.д. В целом топо­логия DDB определяется географией информационной системы и на­правленностью потоков тиражирования данных.

Рассмотрим теперь проблемы реальных распределенных баз дан­ных (проблемы централизованных СУБД существуют и здесь, одна­ко децентрализация добавляет новые):

1. Какова общая модель данных распределенной системы? Мы должны иметь единую концептуальную схему всей сети. Это обеспе­чит логическую прозрачность данных для пользователя, в результате чего он сможет формировать запрос ко всей базе, находясь за от­дельным терминалом (т.е. как бы работая с централизованной базой данных).

2. Необходима схема, определяющая местонахождения данных в сети. Это обеспечит прозрачность размещения данных, благодаря ко­торой пользователь может не указывать, куда переслать запрос, что­бы получить требуемые данные.

3. Распределенные базы данных могут быть однородными или неоднородными в смысле аппаратных и программных средств (СУБД). Проблему неоднородности сравнительно легко решить, если распределенная база является неоднородной в смысле аппаратных средств, но однородной в смысле программных средств (одинаковые СУБД в узлах). Если же в узлах распределенной системы использу­ются разные СУБД, необходимы средства преобразования структур данных и языков. Это должно обеспечить прозрачность преобразова­ния в узлах распределенной базы данных.

4. Управление словарями. Для обеспечения всех видов прозрач­ности в распределенной базе данных нужны программы, управляю­щие многочисленными справочниками или словарями.

5. Методы выполнения запросов в распределенной базе данных отличаются от аналогичных методов централизованных СУБД, так как отдельные части запроса нужно выполнять на месте расположе­ния соответствующих данных и передавать частичные результаты на другие узлы; при этом должна быть обеспечена координация всех процессов.

6. В распределенной базе данных нужен сложный механизм уп­равления одновременной обработкой, который, в частности, должен обеспечивать синхронизацию при обновлениях информации, что гарантирует непротиворечивость данных.

7. Развитая методология распределения и размещения данных, включая расщепление, является одним из основных требований к распределенной базе данных.

 

Системы управления базами данных

Следующего поколения

 

Будучи основным фундаментальным средством построения ин­формационных систем, используемых в производстве, бизнесе и. научной деятельности, базы данных и системы управления ими со­ставляют обширную область исследований. Ниже дадим обзор наи­более важных направлений исследований.

Несмотря на то что реляционные СУБД давно и прочно заняли основные позиции на рынке программного обеспечения по обработ­ке данных, в этой области остается много нерешенных проблем. Во-первых, это касается нового стандарта языка SQL-3, возможности которого должны быть расширены за счет включения в него возмож­ности определения триггеров, работы с объектами, расширения ти­пов данных. Во-вторых, движение в сторону концепции открытых систем предполагает пересмотр организации серверов баз данных, допустив в них внутреннюю параллельность. В третьих, решение проблемы использования старых баз данных в рамках новых про­граммных продуктов.

Значительное число разработок замечено в области постреля­ционных баз данных. Отметим следующие пути решения в этой области: во-первых, базы данных сложных объектов (реляционная модель с отказом от первой нормальной формы), нашедшие при­менение в нетрадиционных приложениях, требующих операций со сложно структурированными объектами; во-вторых, разработка ак­тивных баз данных, для которых СУБД выполняет не только ука­занные пользователем действия, но и дополнительные действия в соответствии с правилами, заложенными в саму базу данных; в-третьих, темпоральные базы данных как надстройка над реля­ционной базой данных, позволяющие поддерживать исторические данные системы; в-четвертых, интегрированные системы, обеспе­чивающие решение задачи интеграции неоднородных баз данных в единую глобальную систему.

Отдельный раздел в СУБД следующего поколения занимают объектно-ориентированные базы данных. Возникновение данного направления определяется потребностями практики: необходимос­тью разработки сложных информационных систем, для которых тех­нология предшествующих баз данных не была удовлетворительной. В таких СУБД должны быть решены проблемы поддержки иерархии и наследования типов, возможность управления сложными объекта­ми. Однако для решения этих задач существуют значительные огра­ничения, а именно: отсутствие общепринятой объектно-ориентиро­ванной модели данных, декларативного языка запросов и т.п. Разра­ботчики в области баз данных определяют объектно-реляционным и объектно-ориентированным базам данных значительное место на рынке в ближайшее десятилетие.

Распределенные базы данных представляют еще одно измере­ние в пространстве разработок систем управления базами данных: применение протоколов синхронизации транзакций, сокращение расходов на пересылку данных между узлами вычислительной сети в ходе выполнения распределенного запроса посредством репли­кации данных — далеко не все возможные проблемы в данной области.

 

Литература к главе 19

 

1. Системы управления базами данных и знаний/ Под ред. А.Н. Наумова. — М., Финансы и статистика, 1991.

2. Дейт К. Введение в системы баз данных. - М., Мир, 1980. — 463 с.

3. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных с ис­пользованием микроЭВМ. - М., Мир, 1991. - 252 с.

4. Диго С.М. Проектирование баз данных. — М., Финансы и статистика, 1988. — 216 с.

5. Иванов Ю.Н. Теория информационных объектов и системы управления базами данных. — М., Наука, 1988. — 232 с.

6. Информационные системы в экономике: Учебник / Под.ред. проф.В.В.Дика. — М., Финансы и статистика, 1996. — 272 с.

7. Кагаловский М.Р. Технология баз данных на персональных ЭВМ. — М., Финансы и статистика, 1992.

8. Мартин Д. Базы данных: практические методы. — М., Радио и связь, 1983

9. МейерД. Теория реляционных баз данных. — М., Мир, 1987. -608 с.

10.Тиори Т.,Фрай Дж. Проектирование структур баз данных. М., МИР 1985.-28с

 

11. Ульман Дж. Основы систем баз данных. - М., Финансы и статистика, 1983.

12. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных М.,Мир, 1984-296 с.

13. Цикритзис Д., Лоховский Ф. Модели данных. - М., Финансы и статистика, 1985. — 344 с.