MY_CUR1 (4 вариант), страница 9

Таким образом, в любой момент времени обеспечивается целостность данных в распределенной системе. Платой за это является требование доступности всех участвующих серверов и линий связи во время проведения транзакции и невозможность работы приложений-клиентов при недоступности, например, удаленного сервера. Кроме того, требуется высокое быстродействие линий связи для обеспечения приемлемого времени реакции у приложения-клиента.

Асинхронное тиражирование транзакций в распределенных системах

В распределенной системе идеальным являлось бы состояние, когда каждая программа-клиент обращается только к тем серверам, которые находятся в пределах ее локальной сети, а передача данных и обеспечение целостности осуществляется системными средствами и не требуют специальных действий со стороны прикладной программы. Такое распределение функций возможно и реализуется на практике с помощью механизма асинхронного тиражирования транзакций.

Синхронное проведение изменений в участвующих в распределенной транзакции базах данных не всегда является необходимым требованием. Рассмотрим, например, случай ввода данных с измерительного оборудования в цехе и последующего анализа их на уровне управления. Здесь важно обеспечить достаточно малый (но, возможно, ненулевой) интервал времени между изменениями в исходных данных и изменениями в их копии в другом узле системы, где происходит построение отчетов.
Механизм асинхронного тиражирования транзакций (репликации) гарантирует доставку измененных данных на вторичные серверы непосредственно после завершения транзакции, если сервер доступен, или сразу после подключения сервера к сети. Такой подход предполагает хранение дублирующей информации в различных узлах сети и обеспечивает, по сравнению с другими подходами к репликации, снижение трафика, уменьшение времени ответа системы, а также позволяет оптимизировать нагрузку на серверы.

Асинхронная репликация не делает линии связи более надежными или скоростными. Она перекладывает передачу данных, обеспечение их целостности и ожидание при передаче данных с прикладной программы и пользователя на системный уровень.
Асинхронная репликация, в отличие от 2РС, не обеспечивает полной синхронности информации на всех серверах в любой момент времени. Синхронизация происходит через некоторый, обычно небольшой, интервал времени, величина которого определяется быстродействием соответствующего канала связи. Для большинства задач кратковременное наличие устаревших данных в удаленных узлах вполне допустимо.
Вместе с тем асинхронная репликация транзакций принципиально обеспечивает целостность данных, так как объектом обмена данными здесь является логическая единица работы - транзакция, а не просто данные из измененных таблиц.

Репликационный сервер

В одном или нескольких узлах (СУБД), которым нужны измененные данные, в обслуживающем его репликационном сервере создается подписка (subscription) на соответствующее описание тиражирования. Здесь будет поддерживаться (с небольшой задержкой) копия первичных данных.

Современные СУБД используют системный журнал, в который делаются записи о изменениях в базе данных и завершении транзакций. Журнал используется сервером БД для отката и доката транзакций после сбоев и для резервного копирования. Репликация данных в Sybase также использует журнал как источник информации о завершенных транзакциях.

В узле, содержащем первичные данные, для каждой тиражируемой базы данных запускается специальная компонента - репликационный агент (Replication Agent - RA). Он подключается к серверу БД и получает от него уведомления о завершении транзакций. Измененные данные передаются репликационному серверу, обслуживающему этот узел. Репликационный сервер в соответствии с описанием тиражирования и подписками отправляет данные в специальном эффективном протоколе по месту назначения - соответствующим репликационным серверам в удаленных узлах.
Именно в этом месте - между репликационными серверами - связь может быть медленной или недостаточно надежной. Передаваемые данные в составе транзакции при недоступности узла- получателя записываются в стабильные очереди на диске и затем передаются по мере возможности. Данные могут передаваться в удаленный узел по маршруту, содержащему несколько репликационных серверов. Данная возможность лежит в основе построения иерархических систем репликации.
По умолчанию репликационный сервер сохраняет смысл операций. Это значит, что удаление записи из первичной таблицы (выполнение оператора DELETE) приведет к выполнению такого же оператора DELETE в узле, хранящем копию таблицы; выполнение INSERT или UPDATE над первичной таблицей точно так же приведет соответственно к добавлению или обновлению записи в копии таблицы в результате работы системы репликации. Имеется гибкий механизм конфигурирования так называемых функциональных строк (function strings), которые переопределяют любую операцию на макроязыке с возможностью подстановки параметров.

В одной базе данных могут содержаться как первичные данные, так и данные-копии. Приложение- клиент, работающее со своей СУБД, может вносить изменения напрямую (операторами INSERT, DELETE, UPDATE) только в первичные данные. Для изменения копии данных предназначен механизм асинхронного вызова процедур.
Для работы механизма асинхронного вызова процедур в нескольких базах данных создаются процедуры с одинаковым именем и параметрами, но, возможно, с различным текстом. В одной базе данных процедура помечается как предназначенная к репликации. Вызов этой процедуры вместе со значениями параметров передается через журнал и механизм репликации к узлам- подписчикам. Затем в базах данных подписчиков вызывается одноименная процедура с теми же значениями параметров.
Таким образом, для обновления "чужих" для узла данных (копии данных) прикладная программа- клиент вместо выполнения оператора UPDATE вызывает заранее определенную в этом узле хранимую процедуру и передает ей параметры (например, значение первичного ключа и новые значения для обновляемых колонок). Тело этой процедуры пустое и она не выполняет никаких действий, однако ее вызов записывается в журнал. Механизм репликации обеспечивает вызов на узле, содержащем первичные данные, одноименной процедуры с подстановкой параметров. В теле этой процедуры может быть записан оператор UPDATE, обновляющий первичные данные. Тот же механизм репликации передаст изменения в данных узлу, инициировавшему операцию.
Репликационный сервер и Replication Agent реализованы в виде отдельных модулей и могут выполняться не на том же компьютере, что сервер базы данных. Включение в систему репликационного сервера практически не оказывает влияние на загрузку сервера первичной базы данных.

СУБД, хранящая вторичные данные, может быть любой СУБД, доступной через шлюз, в том числе Oracle, Informix, Ingres, DB2, RMS, ISAM, или даже приложение Open Server.

СУБД, хранящая первичные данные, требует наличия для нее RA. Сейчас RA имеется для Sybase SQL Server, Oracle, DB2, Sybase SQL Anywhere. Готовятся RA и для других СУБД. Интерфейс RA открыт и возможно создание RA для нестандартных источников данных.

Некоторые применения тиражирования данных:

• сервер, выполняющий активное обновление данных (OLTP), разгружается от сложных запросов, связанных с поддержкой принятия решений (DSS);

• консолидация данных от подразделений в центре;

• обмен данными по медленным и/или ненадежным линиях связи;

• поддержание резервной базы данных;

• построение сети равноправных узлов, обменивающихся данными.

Важно, что репликационный сервер тиражирует транзакции, а не отдельные изменения в базе данных. Метод тиражирования транзакций гарантирует целостность внутри транзакции, и, как следствие, невозможность нарушения ссылочной целостности. Схема обновления первичных данных и копий данных исключает возможность возникновения конфликтов (конфликты могут быть вызваны только неправильным проектированием системы или сбоем).

Распределенная обработка и доступ к данным средствами Sybase OmniConnect

В различных узлах предприятия используются базы данных от разных производителей. Например, в системе принятия решений это может быть Sybase, а в геоинформационной системе - Oracle.

OmniConnect осуществляет унифицированный доступ приложений к разнородным источникам данных. Специальные шлюзовые компоненты организуют работу в системе с любой промышленной СУБД, включая Oracle, Informix, Ingres, DB/2, RMS, ISAM. Приложения-клиенты при этом работают только с сервером OmniConnect на диалекте SQL фирмы Sybase (TransactSQL), а необходимая трансляция языка SQL и преобразование типов данных автоматически осуществляется шлюзовыми модулями.
Для работы с хранилищами данных на "больших" ЭВМ (mainframe) Sybase поставляет также продукцию фирмы Micro Decisionware - лидера на рынке промежуточного ПО (Sybase купила фирму MDI в начале 1994 года). MDI предоставляет шлюзы в DB/2, SQL/DS, SQL/400, в том числе через IBM DRDA-интерфейс.
OmniConnect хранит информацию о размещении таблиц на том или ином сервере БД. Централизованно хранятся и исполняются глобальные хранимые процедуры. Приложение-клиент может осуществлять транзакции, в которых участвуют таблицы из различных БД, а также выполнять процедуры, которые OmniConnect при работе с СУБД, отличными от Sybase, прозрачно преобразует к соответствующему диалекту SQL.

Sybase MPP

Sybase MPP - это расширение архитектуры Sybase SQL Server, разработанное и оптимизированное для массовой параллельной обработки. Он обладает открытой параллельной архитектурой, предназначенной для поддержки очень больших баз данных (VLDB). Sybase MPP использует стандартный SQL и открытые интерфейсы. С ним работают те же приложения, что и с SQL Server, без необходимости перепрограммирования (рис.9).

Sybase MPP выполняет параллельно операции считывания (выборки), добавления, обновления и удаления записей. Параллельно выполняются и загрузка/восстановление, и создание индексов. Архитектура Sybase MPP не содержит узких мест, связанных с разделяемой памятью или разделяемым дисковым пространством. При выполнении параллельной выборки Sybase MPP использует индексы.

Дополнительные процессоры и диски могут добавляться в систему постепенно, достигая масштабируемости в сотни раз. Имеется возможность тиражировать и перестартовать ключевые компоненты системы так, чтобы обеспечить быстрое восстановление при сбоях.

С точки зрения приложений, пользователей и разработчиков Sybase MPP выглядит как сервер с одной логической базой данных. Для этой базы данных работает оптимизатор запросов. Поддерживаются хранимые процедуры и глобальный репозитарий, где хранится информация о размещении данных.
Для управления системой имеются графические утилиты.

Cобственная репликация данных SQL Remote

SQL Remote - это система репликации (тиражирования данных) между базами данных SQL Anywhere, основанная на передаче сообщений. Эта система администрируется из единого центра и наиболее подходит для обмена данными с laptop-компьютерами и другими пользователями, связь с которыми есть от случая к случаю. Система SQL Remote может использовать для репликации средства электронной почты (MAPI, VIM, SMTP), файловый обмен и готовящийся к выходу механизм Sybase Messaging Services.

SQL Remote реплицирует данные между "консолидированной" БД и одной или несколькими "удаленными" БД. В качестве удаленных могут выступать как сетевые серверы SQL Anywhere, так и локальные однопользовательские БД. SQL Anywhere поддерживает иерархическую модель репликации (рис.12).

Консолидированная БД содержит все данные. Удаленные БД могут содержать часть данных или все данные (удаленные БД, разумеется, могут содержать любые другие таблицы, не участвующие в репликации).

Изменения, проведенные в консолидированной БД, тиражируются в удаленные БД. Изменения, проведенные в одной из удаленных БД, попадают в консолидированную БД и затем в другие удаленные БД.

Для обмена данными SQL Remote использует сообщения. Поэтому необязательно иметь прямое сетевое соединение с удаленными БД. Достаточно организовать обмен сообщениями, например, по электронной почте.

Приложения в архитектуре клиент-сервер, работающие в режиме сессии, используют тот или иной сетевой транспорт (TCP/IP, IPX/SPX и др.) Точно так же приложения, работающие с сообщениями, используют службы сообщений, такие как Microsoft Messaging API (MAPI), Lotus Vendor Independent Messaging (VIM), Internet Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) или даже простой обмен файлами.

Службы сообщений используют адрес получателя для сохранения и передачи сообщений к пункту назначения. Например, система электронной почты может сохранять сообщение на сервере до тех пор, пока соответствующий пользователь не подключится к системе.