Обеспечение прозрачности в РСУБД

Прозрачность распределенности базы данных позволяет конечным пользователям воспринимать базу данных как единое логическое целое. Если СУРБД обеспечивает прозрачность распределенности, то пользователю не требуется каких-либо знаний о фрагментации данных (прозрачность фрагментации) или их размещении (прозрачность расположения).

Если пользователю необходимо иметь сведения о фрагментации данных и расположении фрагментов, то этот тип прозрачности мы будем называтьпрозрачностью локального отображения. Ниже мы подробно рассмотрим все упомянутые типы прозрачности.

Прозрачность фрагментации является самым высоким уровнем прозрачности распределенности. Если СУРБД обеспечивает прозрачность фрагментации, то пользователю не требуется знать, как именно фрагментированы данные. В этом случае доступ к данным осуществляется на основе глобальной схемы и пользователю нет необходимости указывать имена фрагментов или расположение данных.

Прозрачность расположения представляет собой средний уровень прозрачности распределенности. В этом случае пользователь должен иметь сведения о способах фрагментации данных в системе, но не нуждается в сведениях о расположении данных.

Основное преимущество прозрачности расположения состоит в том, что база данных может быть подвергнута физической реорганизации и это не окажет никакого влияния на программы приложений, осуществляющих к ней доступ.

С прозрачностью расположения очень тесно связан еще один тип прозрачности – прозрачность репликации. Он означает, что пользователю не требуется иметь сведения о существующей репликации фрагментов. Под прозрачностью репликации подразумевается прозрачность расположения реплик. Однако могут существовать системы, которые не обеспечивают прозрачности расположения, но поддерживают прозрачность репликации.

Прозрачность локального отображения – э то самый низкий уровень прозрачности распределенности. При наличии в системе прозрачности локального отображения пользователю необходимо указывать как имена используемых фрагментов, так и расположение соответствующих элементов данных.

Прозрачность именования. Как и в случае централизованной базы данных, каждый элемент распределенной базы данных должен иметь уникальное имя. Следовательно, СУРБД должна гарантировать, что никакие два сайта системы не смогут создать некоторый объект базы данных, имеющий одно и то же имя. Одним из вариантов решения этой проблемы является создание центрального сервера имен, который будет нести ответственность за полную уникальность всех существующих в системе имен. Однако подобному подходу свойственны следующие недостатки:

• утрата определенной части локальной автономии;

• появление проблем с производительностью (поскольку центральный сайт превращается в узкое место всей системы);

• снижение доступности – если центральный сайт по какой-либо причине станет недоступным, все остальные сайты системы не смогут создавать никаких новых объектов базы данных.

Альтернативное решение состоит в использовании префиксов, помещаемых в имена объектов в качестве идентификатора сайта, создавшего этот объект. Например, отношение Branch, созданное на сайте S1, могло бы получить имя Sl.BRANCH. Аналогичным образом, необходимо иметь возможность идентифицировать каждый фрагмент и каждую его копию. Поэтому второй копии третьего фрагмента отношения Branch, созданного на сайте Si, можно было бы присвоить имя Sl.BRANCH.F3.C2. Однако подобный подход приводит к утрате прозрачности распределенности.

Подход, который позволяет преодолеть недостатки, свойственные обоим упомянутым методам, состоит в использованииалиасов, создаваемых для каждого из объектов базы данных. В результате объект Sl.BRANCH.F3.C2 пользователям сайта Si может быть известен под именем local branch. Задача преобразования алиаса в истинное имя соответствующего объекта базы данных возлагается на СУРБД.

Прозрачность транзакций в среде распределенных СУБД означает, что при выполнении любых распределенных транзакций гарантируется сохранение целостности и согласованности распределенной базы данных. Распределенная транзакция осуществляет доступ к данным, сохраняемым более чем в одном местоположении. Каждая из транзакций разделяется на несколькосубтранзакций – по одной для каждого сайта, к данным которого осуществляется доступ.

Прозрачность параллельности обеспечивается СУБРД в том случае, если результаты всех параллельно выполняемых транзакций (как распределенных, так и нераспределенных) генерируются независимо и являются логически согласующимися с результатами, которые были бы получены в том случае, если бы все эти транзакции выполнялись последовательно в некотором произвольном порядке, по одной в каждый момент времени.

Прозрачность отказов. РСУБД должна включать механизм восстановления, который в подверженной различным сбоям и отказам среде будет гарантироватьатомарность выполнения транзакций – либо все операции транзакции будут успешно завершены, либо ни одна из них. Также должно быть учтено следующее:

- возможность потери сообщения;

- возможность отказа линии связи;

- аварийный останов одного из сайтов;

- расчленение сетевых соединений.

Прозрачность выполнения требует, чтобы работа в среде СУРБД выполнялась точно так же, как и в среде централизованной СУБД. В распределенной среде работа системы не должна демонстрировать никакого снижения производительности, связанного с ее распределенной архитектурой, например с присутствием медленных сетевых соединений. Прозрачность выполнения также требует, чтобы СУРБД была способна находить наиболее эффективные стратегии выполнения запросов.

В централизованной СУБД обработчик запросов должен оценивать каждый запрос на доступ к данным и находить оптимальную стратегию его выполнения, представляющую собой упорядоченную последовательность операций с базой данных. В распределенной среде обработчик распределенных запросов отображает запрос на доступ к данным в упорядоченную последовательность операций локальных баз данных. Дополнительная сложность возникает из-за необходимости учитывать наличие фрагментации, репликации и определенной схемы размещения данных. Обработчик распределенных запросов должен выяснить следующее:

• к какому фрагменту следует обратиться;

• какую копию фрагмента использовать, если его данные реплицируются;

• какое из местоположений должно использоваться.

Обработчик распределенных запросов вырабатывает стратегию выполнения, которая является оптимальной с точки зрения некоторой стоимостной функции. Обычно распределенные запросы оцениваются по таким показателям:

• время доступа, включающее физический доступ к данным на диске;

• время работы центрального процессора, затрачиваемое на обработку данных в первичной памяти;

• время, необходимое для передачи данных по сетевым соединениям.

Прозрачность использования СУБД позволяет скрыть от пользователя СУРБД тот факт, что на разных сайтах могут функционировать различные локальные СУБД. Поэтому данный тип прозрачности применим только в случае гетерогенных распределенных систем. Как правило, это один из самых сложных в реализации типов прозрачности.