Однородные и неоднородные базы данных

Распределённые системы часто строятся путём «интеграции» разнородных аппаратных и программных средств. Следовательно, должен быть сделан выбор между однородной и неоднородной вычислительной системой. В случае однородных СУБД нет проблем ни с моделями данных, ни с языками запросов, ни с другими средствами. Всё это совпадает с тем, что поддерживается несколько СУБД. Для неоднородных СУБД вопросы усложняются. Использования неоднородных СУБД обычно является следствием формирования распределенной БД из ряда существовавших ранее автономных баз данных. Стоящая перед разработчиками цель — достичь прозрачного доступа, что представляет собой нечто большее, чем простое обеспечение доступа к удалённым СУБД и их базам данных.

Однородные распределенные системы баз данных имеют в своей основе один продукт СУБД, обычно с единственным языком баз данных (например, SQL с расширениями для управления распределенными данными). СУБД с поддержкой однородного распределения являются сильно связанными системами, их встроенные средства поиска данных и средства обработки запросов оптимизированы и настроены для достижения максимальной производительности и пропускной способности. На рис. 2.1 изображена структура типичной однородной среды распределенной базы данных.

Рисунок 1.1 — Архитектура однородной распределенной базы данных Существует множество вариантов однородной системы РБД. Так, на некотором узле может существовать одна глобально доступная «главная машина СУБД», с которой связаны компоненты для доступа к данным локальных баз данных, размещенные совместно с самими этими базами данных в пределах всей компании (или отдельного ее подразделения в зависимости от масштаба распределения). Более сложные модели могут допускать распределенность самой СУБД, когда каждый ее компонент на равных правах имеет доступ к данным любого другого узла. Однако относительно собственно управления данными мы имеем здесь идентичные модели хранения, структуры индексирования и форматы данных в рамках всей распределенной среды.

Противоположностью однородных систем распределенных БД являются неоднородные распределенные системы БД. Неоднородные системы включают два или более существенно различающихся продукта управления данными (например, реляционные СУБД от разных поставщиков, таких, как Oracle и Digital Equipment Corp., или СУБД одного поставщика, но функционирующие на разных платформах и использующие различные структуры баз данных, такие, как DB2 и SQL/DS компании IBM). На рис. 1.2 показана типичная конфигурация неоднородной распределенной базы данных.

Рисунок 1.2 — Простая конфигурация неоднородной распределенной базы данных Неоднородные системы баз данных можно, в свою очередь, также подразделить на классы в широком диапазоне — от федеративных систем до различных типов систем мультибаз данных; существует и формальная таксономия неоднородных моделей.

Однородные распределенные системы баз данных обычно проектируются методом «сверху вниз»; неоднородные же, напротив, чаще всего строятся «снизу вверх» с целью создать общую среду управления над существовавшими ранее разрозненными информационными ресурсами.

Проектирование распределенных БД «сверху вниз» осуществляется в целом аналогично проектированию централизованных баз данных. В идеале оно проводится с помощью одной из формальных методологий, которые включают создание концептуальной модели базы данных, отображение ее в логическую модель данных и, наконец, создание и настройку специфических для конкретной СУБД структур (например, таблиц базы данных СУБД Oracle).

Однако при проектировании РБД методом «сверху вниз» предполагается, что ее объекты не будут сосредоточены в одном месте, а распределятся по нескольким вычислительным системам (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 — Построение распределенной базы данных методом «сверху-вниз».

В однородных системах все узлы используют один и тот же тип СУБД. В неоднородных системах на узлах могут функционировать различные типы СУБД, использующие разные модели данных. Однородные системы значительно проще проектировать и сопровождать, добавляя новые узлы к уже существующей распределенной системе и повышая производительность системы за счет параллельной обработки информации.

Неоднородные системы обычно возникают в тех случаях, когда узлы, уже эксплуатирующие свои собственные системы с базами данных, со временем интегрируются в распределенную систему. В неоднородных системах для организации взаимодействия между различными типами СУБД требуется обеспечить преобразование передаваемых сообщений, для чего каждый из узлов должен иметь возможность формулировать запросы на языке той СУБД, которая используется на их локальном узле или система должна взять на себя выполнение всех необходимых преобразований.