Технология тиражирования данных

Тиражирование данных - это асинхронный перенос изменений объектов исходной базы данных (source database) в БД, принадлежащим различным узлам распределенной системы. Функции тиражирования данных выполняет специальный модуль СУБД – сервер тиражирования данных, называемый репликатором (replicator). Его задача – поддержка идентичности данных в принимающих базах данных (target database) данным в исходной БД. Сигналом для запуска репликатора служит срабатывание правила, перехватывающего любые изменения тиражируемого объекта БД. Возможно и программное управление репликатором посредством сигнализаторов о событиях в базе данных.

В качестве базиса для тиражирования выступает транзакция к БД. В то же время возможен перенос изменений группами транзакций, периодически или в некоторый момент времени, что дает возможность исследовать состояние принимающей БД на определенный момент времени. Детали тиражирования данных полностью скрыты от прикладной программы; ее функционирование никак не зависит от работы репликатора, который целиком находится в ведении администратора БД. Следовательно, для переноса программы в распределенную среду с тиражируемыми данными не требуется ее модификации.

Технология распределенных БД и технология тиражирования данных – в определенном смысле антиподы. Краеугольный камень первой – синхронное завершение транзакций одновременно на нескольких узлах распределенной системы, то есть синхронная фиксация изменений в распределенной БД. «Ахиллесова пята» технологии STAR – жесткие требования к производительности и надежности каналов связи. Если БД распределена по нескольким территориально удаленным узлам, объединенным медленными и ненадежными каналами связи, а число одновременно работающих пользователей составляет десятки и выше, то вероятность того, что распределенная транзакция будет зафиксирована в обозримом временном интервале, становится чрезвычайно малой. В таких условиях (характерных, кстати, для большинства отечественных организаций) обработка распределенных данных практически невозможна.

Реальной альтернативой технологии STAR становится технология тиражирования данных, не требующая синхронной фиксации изменений (и в этом ее сильная сторона). В действительности далеко не во всех задачах требуется обеспечение идентичности БД на различных узлах в любое время. Достаточно поддерживать тождественность данных лишь в определенные критичные моменты времени. Следовательно, можно накапливать изменения в данных в виде транзакций в одном узле и периодически копировать эти изменения на другие узлы.

Просуммируем очевидные преимущества технологии тиражирования данных. Во-первых, данные всегда расположены там, где они обрабатываются – следовательно, скорость доступа к ним существенно увеличивается. Во-вторых, передача только операций, изменяющих данные (а не всех операций доступа к удаленным данным, как в технологии STAR), и к тому же в асинхронном режиме, позволяет значительно уменьшить трафик. В-третьих, со стороны исходной БД для принимающих БД репликатор выступает как процесс, инициированный одним пользователем, в то время как в физически распределенной среде с каждым локальным сервером работают все пользователи распределенной системы, конкурирующие за ресурсы друг с другом. Наконец, в-четвертых, никакой продолжительный сбой связи не в состоянии нарушить передачу изменений. Дело в том, что тиражирование предполагает буферизацию потока изменений (транзакций); после восстановления связи передача возобновляется с той транзакции, на которой тиражирование было прервано.

Технология тиражирования данных не лишена некоторых недостатков, вытекающих из ее специфики. Например, невозможно полностью исключить конфликты между двумя версиями одной и той же записи. Он может возникнуть, когда вследствие все той же асинхронности два пользователя на разных узлах исправят одну и ту же запись в тот момент, пока изменения в данных из первой базы данных еще не были перенесены во вторую. Следовательно, при проектировании распределенной среды с использованием технологии тиражирования данных необходимо предусмотреть конфликтные ситуации и запрограммировать репликатор на какой-либо вариант их разрешения. Жизненность концепции тиражирования подтверждается опытом ее использования в области, предъявляющей повышенные требования к надежности – в сфере банковских информационных систем.

Драйверы OBDC

Специалисты фирмы Microsoft разработали стандарт Open Database Connectivity (ODBC). Он представляет собой стандарт интерфейса прикладных программ (Application Programming Interface – API) и позволяет программам, работающим в среде Microsoft Windows, взаимодействовать (посредством операторов языка SQL) с различными СУБД, как с персональными, так и с многопользовательскими, функционирующими в различных операционных системах. Фактически, интерфейс ODBC универсальным образом отделит чисто прикладную, содержательную сторону приложений (обработка электронных таблиц, статистический анализ, деловая графика) от собственно обработки и обмена данными с СУБД. Основная цель ODBC – сделать взаимодействие приложения и СУБД прозрачным, не зависящим от класса и особенностей используемой СУБД (мобильным с точки зрения используемой СУБД).

Отметим, что стандарт ODBC является неотъемлемой частью семейства стандартов, облегчающих написание и обеспечивающих вертикальную открытость приложений (WOSA – Windows Open Services Architecture – открытая архитектура сервисов системы Windows).

Интерфейс ODBC обеспечивает взаимную совместимость серверных и клиентских компонентов доступа к данным. Для реализации унифицированного доступа к различным СУБД, было введено понятие драйвера ODBC (представляющего собой динамически загружаемую библиотеку).

ODBC-архитектура содержит четыре компонента:

приложение;

менеджер драйверов;

драйверы;

Источники данных.

Роли среди них распределены следующим образом. Приложение вызывает функции ODBC для выполнения SQL-инструкций, получает и интерпретирует результаты; менеджер драйверов загружает ODBC-драйверы, когда этого требует приложение; ODBC-драйверы обрабатывают вызовы функций ODBC, передают операторы SQL СУБД и возвращают результат в приложение; источник данных (data source) – объект, скрывающий СУБД, детали сетевого интерфейса, расположение и полное имя базы данных и т.д.

Действия, выполняемые приложением, использующем интерфейс ODBC, сводятся к следующему: для начала сеанса работы с базой данных приложение должно подключиться к источнику данных, ее скрывающему; затем приложение обращается к базе данных, посылая SQL-инструкции, запрашивает результаты, отслеживает и реагирует на ошибки и т.д., то есть имеет место стандартная схема взаимодействия приложения и сервера БД, характерная для RDA-модели. Важно, что стандарт ODBC включает функции управления транзакциями (начало, фиксация, откат транзакции). Завершив сеанс работы, приложение должно отключиться от источника данных.