Распределенные информационные системы

Для обнаружения (распознавания) тупиков в реплицированных системах применяются такие же алгоритмы, которые были разработаны в мониторах транзакций централизованных систем «Клиент-сервер», - строится и поддерживается аналогичный граф ожидания транзакций, применяются аналогичные алгоритмы распознавания и разрушения тупиков, основанные на технике приоритетов.

В целом ряде предметных областей распределенных информационных систем режим реального времени сточки зрения непрерывности согласования данных не требуется. Такие системы автоматизируют те организационно-технологические структуры, в которых информационные процессы не столь динамичны. Если взять, к примеру, автоматизированную информационную систему документооборота, то традиционная «скорость» перемещения и движения служебных документов соответствует рабочему дню или в лучшем случае рабочим часам.

В этом случае обновление реплик распределенной информационной системы, если она будет построена на технологии реплицирования, требуется, скажем, только лишь один раз за каждый рабочий час, или за каждый рабочий день.

Такого рода информационные системы можно строить на основе принципа отложенных обновлений. Накопленные в какой-либо реплике изменения данных специальной командой пользователя направляются для обновления всех остальных реплик систем. Такая операция называется синхронизацией реплик. Возможность конфликтов и тупиков в этом случае при синхронизации реплик существенно снижается, а немногочисленные подобные конфликтные ситуации легко разрешить организационными мерами.

Решение второй проблемы согласованности данных, а именно - согласованности структуры данных, осуществляется через частичное отступление, как и в системах «Клиент-сервер», от принципа отсутствия центральной установки и основывается на технике «главной» реплики.

Суть этой техники заключается в том, что одна из реплик базы данных системы объявляется главной. При этом изменять структуру базы данных можно только в главной реплике. Эти изменения структуры данных тиражируются на основе принципа отложенных обновлений, т. е. через специальную синхронизацию реплик. Частичность отступления от принципа отсутствия центральной установки заключается в том, что в отличие от чисто централизованных систем, выход из строя главной реплики не влечет сразу гибель всей распределенной системы, так как остальные реплики продолжают функционировать автономно. Более того, на практике СУБД, поддерживающие технологию реплицирования, позволяют пользователю с определенными полномочиями (администратору системы) преобразовать любую реплику в главную и тем самым полностью восстановить работоспособность всей системы.

Процесс синхронизации реплик в современных СУБД включает обмен только теми данными, которые были изменены или добавлены в разных репликах. С этой целью в системном каталоге базы данных создаются специальные таблицы текущих изменений и организуется система глобальной идентификации (именования) всех объектов распределенной системы включая раздельное именование одинаковых объектов (вплоть до записей таблиц) в разных репликах. Такой подход несколько увеличивает объем базы данных, но позволяет существенно ограничить транспортные расходы на синхронизацию реплик.

Важным, с точки зрения гибкости и эффективности функционирования распределенных информационных систем, построенных на технологиях реплицирования, является возможность создания так называемых частичных реплик и включения в реплики как реплицируемых, так и нереплицируемых объектов. Частичной репликой называется база данных, содержащая ограниченное подмножество записей полной реплики.

Распространенным способом создания частичных реплик является использование фильтров, устанавливаемых для конкретных таблиц полной (главной) реплики. Частичные реплики позволяют решить некоторые проблемы, связанные с разграничением доступа к данным и повышают производительность обработки данных. Так, к примеру, в реплику базы данных для определенного подразделения целесообразно реплицировать только те записи таблицы «Сотрудники», которые относятся к данному подразделению, исключив тем самым доступ к другим записям. Техника частичных реплик также снижает затраты на синхронизацию реплик, так как ограничивает количество передаваемых по сети изменений данных.

Возможность включения в реплики объектов базы данных которые не подлежат репликации, позволяет более гибко и адекватно настроить схему и прочие объекты БД (запросы, формы и отчеты) на специфику предметной области, особенности ввода данных и решаемые информационные задачи по конкретному элементу распределенной системы.

На рис. 9 иллюстрируется подход к организации общей схемы распределенной информационной системы по делопроизводству некоторой организационной структуры на основе технологий репликации данных.

Технологии репликации данных в тех случаях, когда не требуется обеспечивать большие потоки и интенсивность обновляемых в информационной сети данных, являются экономичным решением проблемы создания распределенных информационных систем с элементами централизации по сравнению с использованием дорогостоящих «тяжелых» клиент-серверных систем.

На практике для совместной коллективной обработки данных применяются смешанные технологии, включающие элементы объектного связывания данных, репликаций и клиент-серерных решений.

При этом дополнительно к проблеме логического проектирования, т. е. проектирования логической схемы организации данных (таблицы, поля, ключи, связи, ограничения целостности), добавляется не менее сложная проблема транспортно-техпологического проектирования информационных потоков, разграничения доступа и т. д. К сожалению, пока не проработаны теоретико-методологические и инструментальные подходы для автоматизации проектирования распределенных информационных систем с учетом факторов как логики, так и информационно-технологической инфраструктуры предметной области.

Тем не менее развитие и все более широкое распространение распределенных информационных систем, определяемое самой распределенной природой информационных потоков и технологий, является основной перспективой развития автоматизированных информационных систем.

Вопросы

1. Что «распределено» в распределенных информационных системах, и каковы основные принципы создания и функционирования распределенных информационных систем?

2. Поясните суть техники «представлений» в базах данных и задачи, которые решаются на основе техники «представлений».

3. Какой из основных принципов распределенных информационных систем принесен в «жертву» в системах «Клиент-сервер»? Поясните преимущества и недостатки такого подхода.

4. На какие компоненты подразделяется программное обеспечение систем «Клиент-сервер»? Какие функции выполняются каждым компонентом?

5. Поясните принципы и схемы RDA, DBS и АS-моделей систем «Клиент-сервер» и дайте их сравнительную характеристику. Какие системы называются системами с «тонкими» («толстыми») клиентами, с 2- или 3-уровневой (2- или 3-звеиной) архитектурой?

6. Охарактеризуйте роль и место монитора транзакций в СУБД систем «Клиент-сервер».

7. Какие издержки совместной обработки общих данных предотвращает монитор транзакций в системах «Клиент-сервер»?

8. Дайте определение сериальному плану выполнения транзакций и охарактеризуйте основные подходы к механизмам построения таких планов.

9. Поясните суть двухфазного протокола синхронизационных захватов объектов и механизм возможного образования тупиковых ситуаций.

10. Как распознаются и разрушаются тупиковые ситуации в технике двухфазного протокола синхронизационных захватов?

11. В чем заключается гранулирование объектов захватов и почему такой подход обеспечивает более эффективные стратегии построения сериальных планов выполнения транзакций?

12. Каковы достоинства и недостатки техники временных меток при синхронизационных захватах объектов?

13. В чем заключается суть и механизм объектного связывания данных при построении распределенных информационных систем из разрозненных локальных баз данных?

14. Существует ли системный каталог распределенной базы данных построенный на основе технологии объектного связывания, и каким образом выражается логическая схема такой базы данных? В чем достоинства и недостатки такого подхода?

15. Какие функции, кроме традиционных, выполняют локальные («настольные») СУБД при использовании технологий объектного связывания?

16. Охарактеризуйте главную идею и основные подходы к построению распределенных информационных систем в технологиях реплицирования данных.

17. Поясните принцип отложенных обновлений и процессов синхронизации реплик.

18. Чем главная реплика отличается от остальных? Как наличие главной реплики соотносится с принципами распределенных систем?

19. Что обеспечивается возможностью создания частичных реплик?

20. Чем распределенные информационные системы отличаются от технических распределенных систем?

21. Что такое информация? Чем она отличается от материи и энергии?

22. В чем измеряется информация?

23. Дайте определение энтропии. Как она связана с неопределенностью?

24. Как количество информации связано с вероятностью события, которое может произойти?

25. Чем отличается распределенная система от распределенного сигнала?

26. Дайте краткую классификацию баз данных.

27. Чем базы данных отличаются от хранилищ данных?

28. Происходят ли потери информации при ее распределении по элементам системы?

29. Происходят ли потери информации под влиянием шумов и помех?

30. Дайте краткую классификацию сложных распределенных систем.

31. Дайте определение большой и сложной систем. В чем заключается принципиальное отличие между ними?

Литература

Гайдамакин Н. А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс: Учебное пособие. - М.: Гелиос АРВ, 2002. - 368 с, ил.

Размещено на Allbest.ru