В управлении распределенными данными связана проблема поддержки соответствия базы данных вносимым изменениям и проблема обеспечения совместного доступа к общим данным нескольких пользователей.
Поддержка соответствия базы данных вносимым изменениям
В современных распределенных системах информация хранится децентрализованно или централизованно.
При централизованном хранении информации проблемы идентичности представления информации нет, поскольку все внесенные изменения хранятся в одном месте. В практической деятельности распределенные данные одновременно изменяются в нескольких узлах системы. В таком случае появляется проблема контроля всех изменений информации и предоставления ее всем пользователям в достоверном виде.
Основными технологиями децентрализованного управления базами данных являются: технология управления распределенных баз данных и тиражирования (репликации баз данных).
В состав распределенной базы данных входит несколько фрагментов, которые размещены на разных узлах сети и, возможно, управляются разными системами управления БД (рисунок 1).
Информация о расположении каждой части распределенной базы данных и другая служебная информация находится в глобальном словаре данных, который хранится на одном из узлов или тоже является распределенным.
В современных системах корректный доступ к распределенной БД обеспечивается протоколом (методом) двухфазной фиксации транзакций, суть которого заключается в двухэтапной синхронизации изменений, которые выполняются на всех задействованных узлах.
Основные достоинства модели распределенной базы данных:
- пользователям всех узлов предоставляется информация со всеми последними изменениями;
- экономное использование внешней памяти компьютеров, что дает возможность организации баз данных больших объемов.
Недостатки модели распределенной базы данных:
- жесткие требования к надежности и производительности каналов связи;
- большие затраты вычислительных и коммуникационных ресурсов в виду их связывания во время выполнения транзакций.
В модели тиражирования данных предполагается дублирование (создание точных копий) данных в узлах сети (рисунок 2). Обработка данных проводится локально.
Поддержка идентичности копий между собой в асинхронном режиме обеспечивается компонентом системы, который называется репликатором.
Между узлами сети передаются отдельные изменения или группы изменений, поэтому на протяжении некоторого времени копии баз данных могут иметь отличия.
Достоинства модели тиражирования баз данных представлены:
- более высокой скоростью доступа к данным, т.к. они всегда находятся в узле;
- существенным уменьшением потока информации, который передается каналами связи, т.к. передаются только изменения в базах данных;
- повышением надежности доступа к распределенным данным, т.к. при нарушении связи не теряется работоспособность системы.
Основным недостатком модели тиражирования баз данных является возможное несоответствие копий баз данных в некоторый период времени.
Доступ к общим данным
Существует 2 основных метода доступа к общим данным: монопольный и коллективный. Основные объекты, к которым предоставляется доступ в различных системах: целые базы данных, отдельные записи таблицы, поля записей. В системах управления БД, которые предоставляют возможность разработки, к объектам доступа также могут относиться спецификации экранных форм и отчетов, программы и запросы.
Монопольный доступ чаще всего используют в двух случаях:
- при необходимости исключения доступа к объектам другими пользователями;
- при проведении ответственных операций с базами данных, которые не допускают других действий.
Пользователем в первом случае устанавливается явная блокировка. Во втором случае пользователем также может быть установлена явная блокировка или при необходимости автоматически устанавливается неявная (без ведома приложения или пользователя) блокировка самой СУБД.
Режим коллективного доступа не предполагает полную блокировку на используемые объекты.
При организации коллективного доступа используется механизм блокировок.
Блокировкой является временный запрет или ограничение доступа к используемому объекту на время выполнения какой-нибудь операции в базе данных других пользователей.
Существует 4 основные вида блокировок:
- предохраняющая полная блокировка;
- предохраняющая блокировка от записи;
- блокировка от записи;
- полная блокировка.
Тупики
При отсутствии управления доступом к совместно используемым объектам между пользователями ресурсов могут возникнуть тупиковые ситуации (блокировки, «смертельные объятия» или клинчи). Обратим внимание на различие понятий блокировки в смысле тупикового события от блокировки в смысле контроля доступа к объектам.
Существуют взаимные и односторонние тупики.
Например, взаимный тупик возникает, когда два пользователя стремятся захватить данные, которые уже захвачены другим пользователем. В таком случае ни один из них не может работать дальше.
Односторонний тупик возникает, когда пользователь пытается получить монопольный доступ к ресурсу, но это требование не может быть удовлетворено.
Протоколы фиксации транзакций
Широко использующимися являются 2 протокола фиксации транзакций: двухфазный и трехфазный.
