Распределенные базы данных

СУБД и централизация обработки информации позволили уст­ранить такие недостатки традиционных файловых систем, как не­связанность, несогласованность и избыточность данных. По мере роста баз данных и особенно при их использовании в территориаль­но разделенных организациях появляются другие проблемы. Так, для централизованной СУБД, находящейся в узле телекоммуникацион­ной сети, с помощью которой различные подразделения организа­ции получают доступ к данным, с ростом объема информации и количества транзакций возникают следующие трудности:

большой поток обменов данными;

низкая надежность;

низкая общая производительность;

большие затраты на разработку.

Хотя в централизованной базе данных легче обеспечить безо­пасность, целостность и непротиворечивость информации при об­новлениях, перечисленные проблемы создают определенные труд­ности. В качестве возможного решения этих проблем предполагает­ся децентрализация данных. При децентрализации достигается:

более высокая степень одновременности обработки вследствие распределения нагрузки;

улучшенное использование данных на местах при выполнении удаленных (дистанционных) запросов;

меньшие затраты;

простота управления.

Затраты на создание сети, в узлах которой находятся малые ЭВМ, гораздо ниже, чем затраты на создание аналогичной системы с ис­пользованием большой ЭВМ.

Дадим следующее определение: распределенная база данных — это набор файлов (отношений), хранящихся в разных узлах инфор­мационной сети и логически связанных таким образом, чтобы со­ставлять единую совокупность данных (связь может быть функцио­нальной или через копии одного и того же файла).

Распределенная база данных предполагает хранение и выполне­ние функций управления данными в нескольких узлах и передачу данных между этими узлами в процессе выполнения запросов. Раз­биение данных в распределенной базе данных может достигаться путем хранения различных таблиц на разных компьютерах или даже хранения разных частей и фрагментов одной таблицы на разных компьютерах. Для пользователя (или прикладной программы) не должно иметь значение, каким образом распределены данные между компьютерами. Работать с распределенной базой данных, если она действительно распределенная, следует так же, как и с централизо­ванной, т.е. размещение базы данных должно быть прозрачно.

Несмотря на то что распределенная база данных состоит из не­скольких локальных баз данных, у пользователя должна сохраняться иллюзия работы с централизованной базой данных, что вызывает потребность в использовании некоторого общего представления о данных — глобальной концептуальной схемы. Определение данных в такой концептуальной схеме должно быть аналогичным определе­нию в централизованной базе данных.

Отличия начинаются, когда потребуется хранить данные в не­скольких узлах. Чтобы произвести разбиение данных, нужно секци­онировать таблицы глобальной схемы на фрагменты. Существует два типа секционирования: горизонтальное и вертикальное. При секци­онировании таблицы по строкам выполняется горизонтальное сек­ционирование, при разбиении по столбцам — вертикальное.

Таким образом, архитектура распределенной СУБД должна со­держать информацию о секционировании исходных таблиц базы данных, что предполагает создание дополнительного уровня - фрагментного.

Самый высший уровень архитектуры распределенной СУБД — это интерфейс прикладной программы и интерфейс процессора запросов.

Взгляд на базу данных отдельных пользователей представлен в архитектуре отдельным первым уровнем, что аналогично внешнему уровню в классической архитектуре СУБД.

Для реализации и объяснения распределенной природы базы данных выделяются два уровня: фрагментный (см. выше) и уровень распределенного представления. Последний показывает географичес­кое распределение данных по рабочим станциям, расположение эк­земпляра каждого фрагмента.

1-4 уровни архитектуры распределенной СУБД относятся к се­тевой СУБД.

Однако выделяют еще локальные СУБД, где определяют пред­ставление данных на каждой рабочей станции.

В заключение стоит заметить, что каждый уровень поддерживает различные представления базы данных; каждый уровень взаимодей­ствует только со смежными уровнями представления.

Дейт установил 12 свойств или качеств идеальной распределенной базы данных:

1. Локальная автономия (local autonomy).

2. Независимость узлов (no reliance.on central site),

3. Непрерывность операции {continuous operation).

4. Прозрачность расположения (location independence).

5. Прозрачная фрагментация (fragmentation independence).

6. Прозрачное тиражирование (replication independence).

7. Обработка распределенных запасов (distributed query processing).

8. Обработка распределенных транзакций (distributed transaction processing).

9. Независимость от оборудования (hardware independence).

10. Независимость от операционных систем (operationg system independence).

11. Прозрачность сети (network independence).

12. Независимость от баз данных (database independence).