BAZE DE DATE DISTRIBUITE - Sistemul de gestiune a bazelor de date distribuite

BAZE DE DATE DISTRIBUITE

O baza de date distribuita poate fi definita ca o colectie de date integrate din punct de vedere logic dar distribuite din punct de vedere fizic pe statiile unei retele de calculatoare. Fiecare statie a retelei are autonomie de prelucrare care ii permite sa realizeze aplicatii locale. De asemenea, fiecare statie participa la executia aplicatiilor globale care necesita accesarea datelor din mai multe statii.

Retelele de calculatoare pot fi locale (LAN - Local Area Network) sau la nivel de judet, tara, continent etc. (WAN - World Area Network).

Realizarea si exploatarea bazelor de date distribuite implica rezolvarea unor probleme cum ar fi:

Controlul centralizat. Spre deosebire de bazele de date locale care erau controlate de un administrator unic, bazele de date distribuite presupun existenta unui administrator global, care are responsabilitatea centrala a intregii baze de date distribuita si a unor administratori locali, carora le revin responsabilitatile legate de bazele de date locale. Administratorii locali pot avea un grad inalt de autonomie care poate merge pana la realizarea coordonarii intre statii.

Independenta datelor. In cazul bazelor de date distribuite asigurarea independentei datelor fata de programele de aplicatii are aceeasi importanta ca si in cazul bazelor de date locale, dar apare un nou aspect legat de transparenta distributiei. Prin transparenta distributiei programele pot fi scrise facand abstractie de distribuirea fizica a datelor. Mutarea datelor dintr-o statie in alta trebuie sa afecteze numai viteza de executie, nu si corectitudinea programului.

Asigurarea unei redundante minime si controlate. In cadrul bazelor de date distribuite exista mai multe motive pentru a considera redundanta datelor o caracteristica acceptabila si anume:

localizarea este mai rapida atunci cand datele sunt replicate la toate statiile unde sunt cerute de aplicatii;

disponibilitatea, siguranta sistemului creste atunci cand datele sunt replicate. In cazul caderii unei statii, aplicatiile pot fi dirijate la statiile unde datele sunt replicate.

Redundanta datelor reduce efortul de regasire a datelor dar creste efortul de actualizare. Evaluarea unui grad optim al redundantei trebuie sa tina seama de raportul intre accesele de regasire si accesele de actualizare a datelor.

Integritatea, restaurarea datelor si controlul concurentei. In cazul bazelor de date distribuite solutiile privind integritatea, restaurarea datelor si controlul concurentei (cererea simultana a acelorasi date) sunt legate de modul de realizare a tranzactiilor. O tranzactie este o unitate atomica de executie, o secventa de operatii care fie sunt realizate in intregime fie nu sunt realizate. In cadrul bazelor de date distribuite problema atomicitatii tranzactiilor capata un aspect particular legat de modul in care trebuie sa se comporte sistemul atunci cand una din statii nu este operationala: sa abandoneze intreaga tranzactie sau sa incerce sa execute corect tranzactia chiar daca ambele statii nu sunt simultan operationale.

Siguranta si securitatea datelor. In bazele de date traditionale, administratorul bazei de date care are controlul centralizat permite numai un aces autorizat la date. In bazele de date distribuite, administratorii se confrunta cu aceleasi probleme ca administratorii bazelor de date traditionale. Sunt de mentionat doua aspecte particulare:

in bazele de date distribuite, cu un grad ridicat de autonomie a statiilor, bazele de date locale sunt mai protejate deoarece administratorii locali isi realizeaza propria protectie fara sa depinda de un administrator centralizat;

problemele securitatii sunt intrinseci sistemelor distribuite deoarece comunicatia in retea poate reprezenta un punct slab in realizare protectiei.

Fata de bazele de date centralizate, bazele de date distribuite au urmatoarele avantaje:

Cresterea adaptabilitatii sistemului. In orice moment baza de date poate fi extinsa prin adaugarea de noi structuri de baze de date, cu un impact minim asupra structurii bazei de date distribuite si fara a afecta aplicatiile existente. In cazul sistemelor centralizate, dimensiunile initiale ale sistemului trebuie sa prevada viitoarele expansiuni, lucru greu de realizat si costisitor de implementat.

Sporirea performantelor sistemului deoarece partajarea si replicarea datelor ca si existenta mai multor procesoare au ca rezultat cresterea gradului de paralelism in executarea aplicatiilor.

Cresterea sigurantei sistemului. Sistemul distribuit este proiectat astfel incat caderea unei statii nu afecteaza intregul sistem.

Disponibilitatea sporita a datelor asigurata de replicarea lor. Chiar daca o statie cade, datele sunt inca disponibile prin copiile memorate pe alte statii.

1. Sistemul de gestiune a bazelor de date distribuite

Un sistem de baze de date distribuite este un sistem in cadrul caruia mai multe baze de date locale sunt legate printr-un sistem de comunicatie astfel incat datele din orice statie pot fi accesate de utilizatori de la alte statii.

Un sistem de baze de date distribuite contine urmatoarele componente software:

componenta de comunicatie;

sistemul de gestiune al bazei de date locale (SGBDL);

dictionarul de date global (DDG);

sistemul de gestiune al bazei de date distribuite (SGBDD).

Componenta de comunicatie este cea care realizeaza legaturile in cadrul retelei. El cuprinde descrierea completa a nodurilor si a legaturilor din cadrul retelei.

Sistemul de gestiune al bazei de date locale este un sistem standard de gestiune a bazelor de date. De obicei contine propriul sau dictionar pentru datele locale.

Dictionarul de date global cuprinde informatii despre baza de date distribuita: localizarea, structura, disponibilitatea si modul de utilizare a datelor.

SGBDD cuprinde un sistem complex de programe care asigura interfata intre baza de date distribuita si utilizatorii acesteia.

Functiile pe care le indeplineste un SGBDD sunt urmatoarele:

Asigurarea interfetei cu utilizatorul. Unul din obiectivele majore ale unei baze de date distribuite este asigurarea transparentei localizarii datelor. Utilizatorul nu trebuie sa cunoasca nodul la care sunt localizate datele si sa interactioneze cu baza de date distribuita in acelasi mod ca si cu o baza de date locala

Localizarea datelor. Dupa primirea unei cereri de date, SGBDD consulta dictionarul de date global pentru a localiza nodul in care sunt memorate datele. Cererile de date pot fi impartite in cereri locale, la distanta si compuse. Daca cererea poate fi satisfacuta in intregime local este preluata de SGBD-ul local. O cerere la distanta este o cerere care poate fi prelucrata in intregime intr-un alt nod decat cel care a emis cererea. In acest caz SGBDD transfera crerea SGBD-ului de la nodul respectiv. O cerere compusa este o cerere care necesita informatii din mai multe noduri. Pentru a prelucra o cerere compusa este necesara mai intai descompunerea acesteia in cereri locale si cereri la distanta. In urma prelucrarii, rezultatele sunt transferate SGBDD care le transfera la randul lui utilizatorului. Pentru a superviza executia cererilor, un nod trebuie sa si asume rolul de coordonator. Celelalte noduri care concura la realizarea unei cereri se numesc noduri cooperante. Un nod poate fi in acelati timp nod si coordonator (pentru crerile lansate din acest nod) si cooperant (pentru cererile lansate din celelalte noduri care solicita acces la acest nod).

Asigurarea controlului concurentei si restaurarea datelor la nivelul intregului sistem. Fiecare SGBD raspunde de actualizarea si restaurarea datelor din propria baza de date. In caz de incident, SGBD local poate restaura datele la starea anterioara producerii incidentului dar numai SGBDD poate pastra si aplica modificarile care au intervenit dupa producerea incidentului. Controlul concurentei la nivelul sistemelor este necesar pentru a asigura sincronizarea proceselor.

Realizarea administrarii bazei de date distribuite si controlul acesteia. SGBDD dispune de instrumente pentru monitorizarea bazei de date distribuite, colectarea informatiilor despre modul de utilizare a acesteia si, pe baza acestora, realizeaza viziunea globala asupra ei.

O caracteristica importanta a SGBDD este omogenitatea sau eterogenitatea. Un SGBDD este omogen atunci cand toate SGBD-urile locale sunt de acelasi fel. Un SGBDD eterogen implica cel putin doua SGBD-uri locale diferite.

Astazi exista SGBDD omogene cum sunt: SDD-1, R*, DDM s.a. si SGBDD eterogene cum ar fi: MULTIBASE, DDTS s.a. De un interes crescand se bucura sistemele eterogene de baze de date distribuite.

2. Intrebari pentru verificarea cunostintelor

Ce este o baza de date distribuita ?

Enumerati si explicati principalele probleme ridicate de realizarea si exploatarea bazelor de date distribuite.

Care sunt avantajele bazelor de date distribuite ?

Care sunt componentele unui SGBD distribuit (SGBDD) ?

Care sunt functiile specifice pe care trebiue sa le indeplineasca un SGBDD ?

Explicati functia SGBDD de asigurare a interfetei cu utilizatorul.

Explicati functia SGBDD de localizare a datelor.

Explicati functia SGBDD de asigurare a controlului accesului concurent la date.