Понятие распределенной базы данных, распределенной обработки информации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф.ГОРБАЧЕВА»

 

Кафедра государственного и муниципального управления

 

 

 

Реферат

По дисциплине «Информационные технологии управления»

На тему « Понятие распределенной базы данных, распределенной обработки информации»

 

 

 

                                                                    Выполнила студентка гр. МУ-103 Кожаева К.С.

                               Руководитель  Аксененко Е.Г.

 

 

 

Белово 2012

Содержание:

   Введение

1.Распределенная база данных

1. Понятие
2. Свойства

2.Распределенная обработка информации

1. Понятие
2. Цели
3. Недостатки
4. Преимущества
5. Технологии

    Заключение

    Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Одной из важнейших сетевых технологий является распределенная обработка данных. Персональные компьютеры стоят на рабочих местах, т.е. на местах возникновения и использования информации. Они соединены каналами связи. Это дало возможность распределить их ресурсы по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации. Распределенная обработка данных позволила повысить эффективность удовлетворения изменяющейся информационной потребности информационного работника и тем самым обеспечить гибкость принимаемых им решений. Преимущества распределенной обработки данных: большое число взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, регистрации, хранения, передачи и выдачи информации; снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ; обеспечение доступа информационному работнику к вычислительным ресурсам сети ЭВМ; обеспечение симметричного обмена данными между удаленными пользователями.

Формализация концептуальной схемы данных повлекла за собой возможность к классификации моделей представления данных на иерархические, сетевые и реляционные. Это отразилось в понятии архитектуры систем управления базами данных и технологии обработки. Архитектура СУБД описывает ее функционирование как взаимодействие процессов двух типов клиента и сервера.

 

 

 

 

 

 

 

1.Распределённая  база данных

Совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределённых в компьютерной сети.

Распределенная база данных включает фрагменты из нескольких баз данных, которые располагаются на различных узлах сети компьютеров, и, возможно управляются различными СУБД. Распределенная база данных выглядит с точки зрения пользователей и прикладных программ как обычная локальная база данных. В этом смысле слово "распределенная" отражает способ организации базы данных, но не внешнюю ее характеристику.

 
Основная задача систем управления распределенными базами данных состоит в обеспечении средства интеграции локальных баз данных, располагающихся в некоторых узлах вычислительной сети, с тем, чтобы пользователь, работающий в любом узле сети, имел доступ ко всем этим базам данных как к единой базе данных . 
 
При этом должны обеспечиваться:  
 
-    простота использования системы;  
-    возможности автономного функционирования при нарушениях связности сети или при        административных потребностях;  
-    высокая степень эффективности. 
 
Возможны однородные и неоднородные распределенные базы данных. В неоднородной системе локальные базы данных могут относиться даже к разным моделям данных. Сетевая интеграция неоднородных баз данных - это актуальная, но очень сложная проблема.

                         Свойства распределенных баз данных 
Определение распределенных баз данных предложил Дэйт. Он установил 12 свойств идеальной распределенной базы данных  
 
Локальная автономия. Это качество означает, что управление данными на каждом из узлов распределенной системы выполняется локально. Будучи фрагментом общего пространства данных, в то же время функционирует как полноценная локальная база данных; управление ею выполняется локально и независимо от других узлов системы. 
 
Независимость от центрального узла. В идеальной системе все узлы равноправны и независимы, а расположенные на них базы являются равноправными поставщиками данных в общее пространство данных. База данных на каждом из узлов самодостаточна - она включает полный собственный словарь данных и полностью защищена от несанкционированного доступа.  
 
Непрерывные операции. Это качество можно трактовать как возможность непрерывного доступа к данным (известное «24 часа в сутки, семь дней в неделю») вне зависимости от их расположения и вне зависимости от операций, выполняемых на локальных узлах. Это качество можно выразить лозунгом «данные доступны всегда, а операции над ними выполняются непрерывно»  
 
Прозрачность расположения. Это свойство означает полную прозрачность расположения данных. Пользователь, ничего не должен знать о реальном, физическом размещении данных в узлах информационной системы. Все операции над данными выполняются без учета знаний их местонахождения. Транспортировка запросов к базам данных осуществляется встроенными системными средствами. 
 
Прозрачная фрагментация. Это свойство трактуется как возможность распределенного (то есть на различных узлах) размещения данных, логически представляющих собой единое целое. Существует фрагментация двух типов: горизонтальная и вертикальная. Горизонтальная  означает хранение строк одной таблицы на различных узлах. Вертикальная  означает распределение столбцов логической таблицы по нескольким узлам.  
 
 
Прозрачность тиражирования. Тиражирование данных - это асинхронный процесс переноса изменений объектов исходной базы данных в базы, расположенные на других узлах распределенной системы. В данном контексте прозрачность тиражирования означает возможность переноса изменений между базами данных средствами, невидимыми пользователю распределенной системы. Данное свойство означает, что тиражирование возможно и достигается внутрисистемными средствами. 
 
Обработка распределенных запросов. Это свойство трактуется как возможность выполнения операций выборки над распределенной базой данных, сформулированных в рамках обычного запроса на языке SQL. То есть операцию выборки можно сформулировать с помощью тех же языковых средств, что и операцию над локальной базой данных.  
Обработка распределенных транзакций. Это качество можно трактовать как возможность выполнения операций обновления распределенной базы данных, не разрушающее целостность и согласованность данных. Эта цель достигается применением двухфазного протокола фиксации транзакций, ставшего фактическим стандартом обработки распределенных транзакций. Его применение гарантирует согласованное изменение данных на нескольких узлах в рамках распределенной транзакции. 
 
Независимость от оборудования. Это свойство означает, что в качестве узлов распределенной системы могут выступать компьютеры любых моделей и производителей. 
 
Независимость от операционных систем. Это качество вытекает из предыдущего и означает многообразие операционных систем, управляющих узлами распределенной системы.  
 
Прозрачность сети. Доступ к любым базам данных осуществляется по сети. Спектр поддерживаемых конкретной СУБД сетевых протоколов не должен быть ограничением системы с распределенными базами данных. Данное качество формулируется максимально широко - в распределенной системе возможны любые сетевые протоколы. 
 
Независимость от баз данных. Это качество означает, что в распределенной системе могут мирно сосуществовать СУБД различных производителей, и возможны операции поиска и обновления в базах данных различных моделей и форматов. 
 
Исходя из определения Дэйта, локальные базы данных автономны, независимы и самоопределены; доступ к ним обеспечиваются СУБД, в общем случае от различных поставщиков. Связи между узлами - это потоки тиражируемых данных.

 

2.Распределенная обработка информации

Представляет собой программу, выполнение которой осуществляется несколькими системами, объединенными в сеть.  
Как правило, расчетная часть программы выполняется на мощном процессоре, а визуальное отображение выводится на рабочей станции с улучшенной эргономичностью. Разделение опирается на модель "клиент-сервер". 
 
Цели: 
Целью распределенной обработки данных является оптимизация использования ресурсов и упрощение работы пользователя. 
 
Распределенная обработка данных позволяет: 
- повысить эффективность посредством распределения данных, способными наилучшим образом управлять ими; 
- предложить новые возможности, вытекающие из повышения эффективности; 
- повысить удобство пользования  
Недостатки:  
- зависимость от характеристик и доступности сети. Программа не сможет работать, если сеть повреждена. Если сеть перегружена, эффективность уменьшается, а время реакции систем увеличивается. 
- проблемы безопасности. При использовании нескольких систем увеличивается риск, так как появляется зависимость от наименее надежной машины сети.

Преимущества: 
- распределение и оптимизация использования ресурсов. 
- новые функциональные возможности и повышение эффективности при решении задач;  
- гибкость и доступность. В случае поломки одной из машин, ее пытаются заменить другой, способной выполнять те же функции.

Технологии распределенной обработки информации

 

*  клиент-сервер

*  реплицирование

*  объектное связывание

Реальные распределенные информационные системы, как правило, построены на основе сочетания этих технологий.

Системы на основе технологии клиент-сервер развились из первых централизованных многопользовательских информационных систем на основе мэйн-фреймов и получили наиболее широкое распространение в корпоративных информационных системах.

При реализации данной технологии отступают от одного из основных принципов создания распределенных систем — отсутствия центрального узла.

Принцип централизации хранения и обработки данных является базовым принципом технологии клиент-сервер.

Можно выделить следующие идеи, лежащие в основе технологии клиент-сервер:

*общие для  всех пользователей данные, расположенные  на одном или нескольких серверах;

    * множество пользователей, осуществляющих доступ к общим 
       данным. 

 

Под сервером в широком смысле понимается любая система, процесс, компьютер, владеющий каким-либо вычислительным ресурсом (памятью, временем процессора, файлами и т. д.). Клиентом называется любая система, процесс, компьютер, пользователь, делающий запрос к серверу на использование ресурса.

Настольные (локальные) СУБД, в случае их использования несколькими пользователями в компьютерной сети, функционируют на основе технологии файл-сервер, которая появилась раньше технологии клиент-сервер. Дело в том, что настольные СУБД не содержат специальных сервисов, управляющих данными, а используют для этой цели файловые сервисы операционной системы. Поэтому вся обработка данных в таких СУБД осуществляется в клиентском приложении. При выполнении запросов все данные (даже те, которые не удовлетворяют запросу, а это могут быть сразу несколько таблиц) должны быть доставлены клиентскому приложению. Это приводит к перегрузке сети при увеличении числа пользователей и объема БД, а также грозит нарушением целостности данных.

Одним из важнейших преимуществ архитектуры клиент-сервер является снижение сетевого трафика при выполнении запросов. Клиент посылает запрос серверу на выборку данных, запрос обрабатывается сервером, и клиенту передается не вся таблица (как было бы в технологии файл-сервер), а только результат обработки запроса.

Вторым преимуществом архитектуры клиент-сервер является возможность хранения так называемой бизнес-логики (например, правил ссылочной целостности или ограничений на значения данных) на сервере, что позволяет избежать дублирования кода в различных клиентских приложениях, использующих общую базу данных.

Во многих случаях узким местом клиент-серверных ИС является недостаточно высокая производительность из-за необходимости передачи по сети все-таки большого количества данных.

Построение быстродействующих информационных систем обеспечивают технологии репликации данных.

Репликой называют копию БД, размещенную на другом компьютере сети для автономной работы пользователей. Основная идея репликации заключается в том, что пользователи работают автономно с общими данными, растиражированными по локальным базам данных. Производительность работы системы повышается из-за отсутствия необходимости обмена данными по сети. Для реализации технологии репликации программное обеспечение СУБД дополняется функциями тиражирования данных, их структуры, системной информации, информации о конфигурировании распределенной системы.

При этом, однако, возникают две проблемы реализации одного из принципов функционирования распределенных систем — принципа непрерывности согласованного состояния данных:

* обеспечение  согласованного состояния данных  во всех репликах БД;

* обеспечение  согласованного состояния структуры  данных во всех репликах БД.

Обеспечение согласованного состояния данных, в свою очередь, основывается на реализации одного из двух принципов:

*принципа непрерывного  размножения обновлений;

* принципа отложенных  обновлений (обновления реплик могут быть отложены до специальной команды или ситуации).

Принцип непрерывного размножения обновлений является основополагающим при построении так называемых «систем реального времени» (например, систем управления воздушным движением, систем бронирования билетов пассажирского транспорта и др.), где требуется непрерывное и точное соответствие реплик во всех узлах и компонентах распределенных систем в любой момент времени. Реализация этого принципа заключается в том, что любая транзакция считается успешно завершенной, если она успешно завершена на всех репликах системы.

В ряде предметных областей режим реального времени с точки зрения непрерывности согласования данных не требуется. Такого рода информационные системы можно строить на основе принципа отложенных обновлений. Накопленные в какой-либо реплике изменения данных передаются командой пользователя для обновления всех остальных реплик системы. Такая операция называется синхронизацией репликация

Технология объектного связывания данных решает задачу обеспечения доступа из одной локальной базы, открытой одним пользователем, к данным в другой локальной базе (в другом файле), возможно находящейся на другой вычислительной установке, открытой и эксплуатируемой другим пользователем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Распределенная обработка и распределенная база данных не является синонимами. Если при распределенной обработке производится работа с базой, то подразумевается, что представление данных, их содержательная обработка, работа с базой на логическом уровне выполняются на персональном компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии – на файл-сервере. Если речь идет о распределенной базе данных, она размещается на нескольких серверах. Работа с ней осуществляется на тех же персональных компьютерах или на других, и для доступа к удаленным данным надо использовать сетевую СУБД.

В системе распределенной обработки клиент может послать запрос к собственной локальной базе или удаленной. Удаленный запрос – это единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в удаленную транзакцию. Если отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос транзакции обрабатывается одним сервером. Распределенная СУБД позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным. Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распределенной базы данных.