Общая характеристика распределенных баз данных К достоинствам

Общая характеристика распределенных баз данных

К достоинствам РБД относятся: соответствие структуры РБД структуре организаций; гибкое взаимодействие локальных БД; широкие возможности централизации узлов; непосредственный доступ к информации, снижение стоимости передач (за счет уплотнения и концентрации данных); высокие системные характеристики (малое время отклика за счет распараллеливания процессов, высокая надежность); модульная реализация взаимодействия, расширения аппаратных средств, возможность использования объектно-ориентированного подхода в программировании; возможность распределения файлов в соответствии с их активностью; независимые разработки локальных БД через стандартный интерфейс.

Распределенная база данных (РБД) — система логически интегрированных и территориально распределенных БД, языковых, программных, технических и организационных средств, предназначенных для создания, ведения и обработки информации. Архитектура «клиент—сервер» — структура локальной сети, в которой применено распределенное управление сервером и рабочими станциями (клиентами) для максимально эффективного использования вычислительной мощности.

Кристофер Дейт сформулировал 12 правил для РБД: 1. Локальная автономность. 2. Отсутствие опоры на центральный узел. 3. Непрерывное функционирование (развитие) РБД. 4. Независимость РБД от расположения локальных БД. 5. Независимость от фрагментации данных. 6. Независимость от репликации (дублирования) данных. 7. Обработка распределенных запросов. 8. Обработка распределенных транзакций. 9. Независимость от типа оборудования. 10. Независимость от операционной системы. 11. Независимость от сетевой архитектуры. 12. Независимость от типа СУБД.

Схема РБД В ней выделяют пользовательский, глобальный (концептуальный), фрагментарный (логический) и распределенный (локальный) уровни представления данных, определяющие сетевую СУБД.

Уровни представления данных в РБД

Данные в РБД (глобальный уровень) а) Служащий

Узел 3

Пользовательский уровень состоит из фрагментов (например, строки 1, 2, 3 таблица «Завод» табл. 10. 1) глобального уровня, которые составляют фрагментарный, логический уровень. Выделяют горизонтальную и вертикальную фрагментации (расчленение). Горизонтальная фрагментация связана с делением данных по узлам. Горизонтальные фрагменты не перекрываются. Вертикальная фрагментация связана с группированием данных по задачам. Фрагментация чаще всего не предполагает дублирования информации в узлах. В то же время при размещении фрагментов по узлам {локализации) распределенного уровня в узлах разрешается иметь копии той или иной части РБД.

Локализация данных

Схема работы РБД

Архитектура клиент—сервер

Специфические этапы создания РБД — это фрагментация и локализация. Проектные решения на этих этапах неоднозначны, и в ряде случаев (при выборе структуры РБД) полезно использовать математическое моделирование.

Фрагментация может быть горизонтальной и вертикальной. Фрагмент может быть определен последовательностью операции селекции и проекции реляционной алгебры. При декомпозиции следует выполнить ряд условий: Полнота — все данные глобального отношения R должны быть отображены в его фрагменты. Восстанавливаемость — всегда возможно восстановить глобальное отношение из фрагментов. Непересечение — целесообразно, чтобы фрагменты не пересекались (дублирование производится на этапе локализации).

При горизонтальной фрагментации с помощью селекции любое подмножество кортежей объединено общностью свойств, определя емых описанием предметной области. Вертикальная фрагментация с помощью проекции делит глобальное отношение (схему R) по приложениям (или по географическому признаку).

Возможна смешанная фрагментация, которой соответствует совокупность операций селекции и проекции где F = {аij. , . . . , amj. }; m — число записей в горизонтальном фрагменте.

Один из эвристических алгоритмов размещения, состоящий из нескольких шагов. Шаг 1. Используем метод «наиболее подходящего» размещения: фрагмент R. размещаем в узле j, где число ссылок на него максимально. Из выражения определяем узел j*, где следует разместить фрагмент.

Шаг 2. Применим метод выделения «всех выгодных узлов» для избыточного размещения: помещаем R. bo всех узлах, где стоимость ссылок приложений, осуществляющих поиск, больше стоимости ссылок приложений, обновляющих данные во фрагменте R. в любом узле: В. . > 0 или где С — отношение стоимости обновления и поиска.

Шаг 3. Используем метод «добавочного копирования» . Пусть dj — степень избыточности R; ; F; — выгодность размещения копии в любом узле РБД и β(di) = (1 — 21 d)Fi. Модифицируя выражение , получим

В общем случае выгодность фрагментации и локализации (при С

Введем обозначения: i (i = 1, I) — независимые файлы данные; j(j = l, I) — узлы; Li. — объем файла; bj. — объем памяти узла (для файлов); dsj. — коэффициенты, учитывающие расстояние между узлами s(s = l, I) и j (dss= 0); гsj — стоимость передачи; λij — интенсивность запросов к файлу i из узла j; αij — интенсивность корректировки сообщений; а — объем запросов к файлу i из узла j; βij — объем запрашиваемых данных при выполнении запроса i из узла j;

Тогда объем данных, поступающих в узел j, содержащий файл i, при выполнении запроса к этому файлу с учетом интенсивности равен λij ( аij + βij)(1 — хij), а объем данных, составляющих запросы и ответы, λij ( аij + βij)(1 — хij) хij. Возможны следующие критерии: объем передаваемых данных; общая стоимость трафика. При использовании первого критерия получаем следующую задачу целочисленного программирования: