Перспективи розвитку паралельних систем баз даних

В галузі паралельних систем баз даних було досягнуто немало важливих результатів – „стандартизація” принципів реалізації (або навіть самих фактичних реалізацій) на архітектурі без розділення ресурсів, розробка добре розпаралелюючих алгоритмів для виконання реляційних операторів і ін. Проте в цій області залишається ще цілий ряд невирішених проблем:

- Поєднання пакетної обробки і оперативної обробки трансакцій (On-Line Transaction Processing, OLTP) на одному сервері. В середовищах, призначених для виконання пакетних завдань, і в середовищах для OLTP-обробки істотно розрізняються принципи управління блокуванням ресурсів і пріоритетного планування. Для максимально ефективної обробки паралельних реляційних операторів при співіснуванні вказаних типів середовищ (наприклад, виконання пакетних завдань, що ініціюються з центру обробки даних, і обробка випадкових запитів, що поступають від окремих користувачів) необхідно розробити моделі і алгоритми, придатні для цих обох типів середовищ.

 

Мал. 5.6. Фрагментація з кешуванням в паралельних системах даних

 

- Оптимізація паралельних запитів. Оптимізатори запитів повинні бути забезпечені засобами для розгляду всіх можливих паралельних алгоритмів реалізації кожного оператора, з тим щоб вибрати в кожному випадку оптимальне поєднання конвеєрного паралелізму і паралелізму з фрагментацією.

- Розпаралелювання прикладних програм. Є декілька мов, що в якійсь мірі передбачають засоби паралельного виконання (наприклад, модель багатозадачності в мові Ада, яка, втім, часто вимагає додаткової настройки навіть в сучасних багатопотокових середовищах). Проте в багатьох мовах, наприклад в Коболі, взагалі відсутні засоби розпаралелювання. Механізмом для реалізації паралелізму в прикладних програмах, мабуть, повинні стати бібліотечні процедури.

- Фізичне проектування баз даних. Оскільки є три альтернативи фрагментації для підтримки паралельних систем баз даних, необхідні інструментальні засоби проектування, здатні допомогти в аналізі організації бази даних і надати рекомендації з вибору оптимальних стратегій фрагментації.

- Утиліти і процедури реорганізації баз даних, виконувані в оперативному режимі. Якщо врахувати, що паралельні системи баз даних, ймовірно, оперуватимуть терабайтовими об’ємами даних, то очевидно, що традиційні процедури завантаження, реорганізації, видачі дампів, створення індексів і виконань інших службових функцій виявляться абсолютно непридатними у зв’язку із значним збільшенням необхідних витрат часу. Фрагментація повинна також враховуватися при реалізації таких службових функцій, як створення вибіркових контрольних копій і відновлення даних.

 

Перспективи тиражування

Тиражування - цей розподіл даних не на основі моделі їх розбиття (наприклад, горизонтальної або вертикальної фрагментації), а за допомогою їх дублювання. Для управління існуючими в даному середовищі можливостями оновлення копій з боку додатків, а також стратегіями синхронізації копій застосовуються різноманітні моделі (втім, іноді ці можливості відсутні).

Основні принципи тиражування даних, перераховані нижче:

1) Повні або часткові копії Стратегії оновлення копій

- синхронне;

- асинхронное/с розповсюдженням;

- активізоване/відкладене.

2) Стратегії доступу до копій

- всі копії доступні для оновлень;

- деякі копії доступні тільки для читання.

Якщо звернутися до довгострокових перспектив, пов’язаних з оптимальними розподіленими середовищами баз даних майбутнього, то тиражування даних представлялося спочатку як деяке проміжне рішення на шляху до створення „остаточної моделі” множини баз даних, що містять досяжні в рамках глобальної мережі (Global Area Network, GAN) фрагменти даних. Хіба лише для прискорення доступу передбачалося розміщувати в стратегічно важливих пунктах в глобальній організації копії даних, до яких можна звертатися тільки для читання, що рідко обновляються.

 

Тиражування може бути реалізовано різними способами. Найпростіша модель має на увазі наявність програмного інтерфейсу, за допомогою якого прикладні програми самі здійснюють створення копій, а також реалізують стратегії їх координації і синхронізації (мал. 5.7). В більш розвинутих декларативних моделях (мал. 5.8) правила тиражування і управління копіями вбудовуються безпосередньо в саму базу даних.

 

Мал. 5.7. Програмне управління копіями

 

Як показано на мал. 5.12, декларативне управління оновленням копій може здійснюватися засобами активних баз даних. Кажучи стисло, активна база даних володіє засобами, наприклад механізмами тригерів і процедур, що зберігаються, які дозволяють автоматизувати виконання деяких дій в базі даних на основі заданих правил, а не засобами програмної логіки управління базою даних з боку додатку або системи. В такому середовищі оновлення якої-небудь з копій об’єкту може, наприклад, активізувати тригер, який забезпечить автоматичне розповсюдження змін по всій решті копій.

 

Мал. 5.8. Декларативне управління копіями за допомогою активних баз даних