Стратегии распределения данных

Выбор стратегии распределения данных в узлах сети компьютера опреляется в зависимости от количества узлов, в которых хранятся данные, а также от наличия дублированной информации. Архитектура системы и ее программное обеспечение устанавливают возможные стратегии управления базой данных. В ходе формирования базы данных определяются характерные черты реализуемой стратегий распределения данных.

Есть четыре разновидности стратегии распределения данных:

1. Централизация (существует единственная копия базы данных, которая размещается в одном узле),

2. Расчленение (существует единственная копия базы данных и непересекающиеся подмножество, которые размещены на разных узлах),

3. Дублирование (существует некоторое количество копий базы данных, при этом во всех узлах имеется полная копия всех данных),

4. Смешанная (существует некоторое количество копий подмножеств базы данных, во всех узлах может находиться любая часть базы данных) [21].

Система управления распределенными базами данных, допускающая лишь централизованное распределение, представляет собой самую простую, а система, в которой возможно смешанное распределение данных я является самой сложной. По сравнению с централизованной стратегией, стратегии расчленения и дублирования представляют собой намного более сложные [4;17]. Стратегия расчленения предусматривает существование только единственной копии базы данных, в этом случае нужно точно знать, какие фрагменты базы данных расположены во всех узлах. Стратегия дублирования рассчитывает существование во всех узлах целой копии базы данных и все эти копии должны обслуживаться слаженно для гарантии их полноты и целостности.

Смешанная стратегия соединяет в себе проблемы двух предыдущих стратегий распределения, но при этом она имеет гибкость и преимущества этих стратегий. Система управления распределенными базами данных требует постоянного контроля как над преобразованиями состояний копий всех подмножеств базы данных, так и над расположением каждой копии.

Главным достоинством централизованной базы данных (рис. 4) является простота. Поскольку все операции реализуются под контролем одного единственного узла, то существующие проблемы и действия полностью понятны. Из-за того, что все данные размещаются в единственном узле, существует вторичная память, которая в данном узле уменьшает размер базы данных. Любой запрос на выборку и обновление данных идет в центральный узел сети вместе со всеми сопровождающимися затратами на стоимость связи и временную задержку. При этом может случиться так, что при возникновении каких-либо ошибок в связи, база данных будет недоступна для удаленных пользователей и полностью выйдет из строя при отказе центрального сервера.

Рис. 4. Стратегия централизации распределения данных

Если все данные распределяются, основываясь на стратегии расчленения, то база данных располагается почти на всех узлах сети и невозможно наличие копий отдельных фрагментов базы данных. База данных делится на некоторое количество непересекающиеся подмножеств (логические фрагменты) и каждая логическая часть располагается на отдельном узле. Объем базы данных ограничивается объемом вторичной памяти, которая присутствует во всей сети, а не только в одном узле [4]. Результативность стратегии расчленения повышается вместе с уровнем локализации ссылок, то есть вместе с большим количеством запросов, которые организует пользователь в базе данных локальных информационных систем (рис.5).

Рис. 5. Стратегия расчленения распределения данных

Достоинства такой стратегии распределения состоят в увеличении объема базы данных; из-за того, что многие запросы удовлетворяется локальными базами, уменьшается время ответа; увеличении доступности и надежности; в сравнении с централизованным распределением снижаются затраты для запросов на выборку и обновление; при выходе из строя одного из серверов система остаются частично работоспособной.

К недостаткам метода относится то, что некоторые удаленные запросы или транзакции могут запрашивать доступ ко всем серверам, что в свою очередь, повышает время ожидания и стоимость; требуется иметь сведения о распределении данных в БД. Тем не менее, простота и надежность заметно повышаются. Разделение базы данных больше всего подходит в том случае, если локальные и глобальные сети ЭВМ используются совместно [15].

Если же данные распределяются, основываясь на стратегии дублирования (рис. 6), то во всех узлах сети находится целая копия базы данных, таким образом в каждом узле, где есть данные, имеется целая база данных. Главное достоинство данной стратегии состоит в большой безопасности, доступности и результативности выборки. Недостатками стратегии дублирования являются неестественно большие требования к объему внешней памяти, а также сложности с корректировкой баз данных, поскольку нужна синхронизация для взаимодействия копий. Основным достоинствам стратегии дублирования является то, что каждый запрос реализуется локально, в следствие чего, организуется быстрый доступ.

Рис. 6. Стратегия дублирования распределения данных

Смешанная стратегия распределения данных (рис. 7) соединяет подходы, которые связаны с расчленением и дублированием данных для приобретения достоинств, которыми они обладают. Данная стратегия разделяет базы данных на логические фрагменты, как это делается в стратегии расчленения, но вдобавок к этому позволяет иметь любое количество физических копий каждого фрагмента, которые называются хранимыми фрагментами.

Рис. 7. Стратегия смешанного распределения данных

Ключевое достоинство данной системы состоит в гибкости, благодаря которой устанавливается компромисс между объемом памяти, которая необходима в целом и для каждого узла в отдельности. Именно эта гибкость реализует надежность и производительность всей работы. В данной стратегии довольно легко осуществляется параллельная обработка, а именно обслуживание распределенного запроса или транзакции. Главным недостатком стратегии дублирования является проблема взаимозависимости факторов, которые влияют на продуктивность системы, ее надежность, увеличиваются требования к памяти.

Поиск по сайту: