انظه موزعه

موضوع: انظه موزعه السبت أبريل 17, 2010 12:57 pm

واترلو ، أونتاريو كندا N2L 3G1
() tozsu@db.uwaterloo.ca
الخطوط العريضة
في هذه المقالة ، نحن مناقشة أساسيات تكنولوجيا نظم إدارة قواعد البيانات الموزعة. نحن
معالجة البيانات وتوزيع القضايا التصميم المعماري فضلا عن أن والخوارزميات
تنفذ تحتاج إلى توفير وظائف نظم إدارة قواعد البيانات الأساسية مثل معالجة الاستعلام ،
التحكم التزامن ، والموثوقية ، ومكافحة تكرارها.
مسرد
Atomicity : الخاصية من حيث تجهيز المعاملات إما جميع العمليات التي يقوم بها
يتم تنفيذ الصفقة أو لا شيء من هم (كل شيء أو لا شيء).
العميل هندسة الخادم / : وزعت / هندسة نظم إدارة قواعد البيانات الموازية ، ومجموعة من العملاء
آلات وظائف محدودة مع وصول مجموعة من الخوادم التي تدير البيانات.
التزامن خوارزمية التحكم : الخوارزميات التي تزامن عمليات متزامنة
المعاملات التي تنفذ على قاعدة بيانات مشتركة.
توزيع نظام إدارة قواعد البيانات : نظام إدارة قواعد البيانات التي تدير
قاعدة بيانات التي يتم توزيعها عبر العقد من شبكة الكمبيوتر ، ويجعل
هذا التوزيع شفافا بالنسبة للمستخدمين.
2
الطريق المسدود : وقوع حيث لكل معاملة في مجموعة من المعاملات ينتظر دائري
على الأقفال التي يتم الاحتفاظ بها المعاملات الأخرى في المجموعة.
المتانة : الخاصية من حيث تجهيز المعاملات آثار بنجاح
أكملت (أي التي ارتكبت) المعاملات تحمل الفشل لاحق.
العزلة : خاصية التنفيذ المعاملة التي تنص على أن الآثار المترتبة على واحد
يتم عزل المعاملة في قاعدة البيانات من المعاملات الأخرى حتى اكتمال أول
في التنفيذ.
قفل : أسلوب للتحكم التزامن حيث يتم وضع أقفال على قاعدة بيانات وحدات
(على سبيل المثال ، صفحة) نيابة عن المعاملات التي تحاول الوصول إليها.
قطع الأشجار البروتوكول : بروتوكول الذي يسجل ، في مكان منفصل ، والتغييرات التي
الصفقة يجعل إلى قاعدة البيانات قبل التغيير فعلا.
نسخة واحدة التكافؤ : طبق سياسة السيطرة التي تؤكد أن القيم لجميع نسخ
وينبغي أن عنصر البيانات المنطقي أن تكون مماثلة لمعاملة يقوم بتحديث هذا البند
إنهاء.
الاستعلام الأمثل : إن العملية التي «إعدام» أفضل استراتيجية لمعطى
تم العثور على الاستعلام من بين مجموعة من البدائل.
الاستعلام تجهيز : إن العملية التي تتم ترجمة استعلام التعريفي في مستوى منخفض
عمليات معالجة البيانات.
3
النصاب القانوني القائم على خوارزمية التصويت : بروتوكول التحكم متماثلة حيث جمع المعاملات
صوتا مقابل صوت وقراءة وكتابة نسخ من عناصر البيانات. ويسمح لهم قراءة أو كتابة البيانات
إذا البنود يمكنهم جمع النصاب القانوني من الأصوات.
Read-Once/Write-All البروتوكول : بروتوكول التحكم المتماثلة التي تقوم بتعيين كل منطقي
قراءة عملية لعملية القراءة على واحدة من نسخ البدنية وخرائط كتابة منطقي
ليكتبوا على جميع النسخ المادية.
Serializability : صحة ومراقبة معيار التوافق الذي يتطلب أن
وينبغي تنفيذ متزامن لمجموعة من المعاملات يكون معادلا لتأثير بعض
مسلسل تنفيذ هذه المعاملات.
بروتوكول إنهاء : بروتوكول الذي المواقع الفردية يمكن اتخاذ قرار بشأن كيفية إنهاء
معاملة خاصة عندما لا يستطيعون التواصل مع مواقع أخرى حيث
تنفيذ الصفقة.
الصفقة : وحدة التنفيذ المتسق وذرية مقابل قاعدة البيانات.
الشفافية : تمديد البيانات الاستقلال للأنظمة الموزعة عن طريق إخفاء التوزيع ،
تجزئة وتكرار البيانات من المستخدمين.
مرحلتين ارتكاب : وضع بروتوكول التزام الذري الذي يضمن أن الصفقة
إنهاء بنفس الطريقة في كل موقع حيث ينفذ. اسم يأتي من
حقيقة أن يتم تبادل رسائل جولتين من خلال هذه العملية.
مرحلتين تأمين : تأمين خوارزمية حيث لا يسمح المعاملات لطلب
أقفال جديدة بمجرد تأمين الافراج عقدت سابقا.
4
1. مقدمة
نضوج نظام إدارة قواعد البيانات) وتزامن التكنولوجيا
مع تطورات هامة في شبكة الحاسوب وتقنيات الحوسبة الموزعة.
والنتيجة النهائية هي ظهور أنظمة إدارة قواعد البيانات الموزعة. هؤلاء
وقد بدأت النظم لتصبح أدوات لإدارة البيانات المهيمن للغاية dataintensive
التطبيقات. وأدرجت العديد من البائعين نظم إدارة قواعد البيانات قدر من التوزيع
في منتجاتها.
قاعدة بيانات وزعت (إيه دي دي بي) هو مجموعة من قواعد البيانات ، ومتعددة مترابطة منطقيا
وزعت عبر شبكة الكمبيوتر. وإدارة قواعد البيانات الموزعة النظام
(نظم إدارة قواعد البيانات الموزعة) هو النظام الذي يسمح برنامج إدارة توزيع
قاعدة البيانات ويجعل توزيع شفاف للمستخدمين. مصطلح "توزيع
وعادة ما تستخدم نظام قاعدة البيانات "(DDBS) للإشارة إلى الجمع بين إيه دي دي بي و
نظم إدارة قواعد البيانات الموزعة. وتشير هذه التعاريف لاثنين من تحديد المبادئ المعمارية. و
الأول هو أن النظام يتكون من (ربما فارغة) مجموعة من المواقع والاستعلام غير فارغة
مجموعة من مواقع البيانات. مواقع البيانات والقدرة على تخزين البيانات في حين أن مواقع الاستعلام لا.
هذا الأخير فقط تشغيل إجراءات واجهة المستخدم من أجل تسهيل الوصول إلى البيانات في البيانات
المواقع. والثاني هو أن كل موقع (استعلام أو البيانات) ويفترض أن تتألف من الناحية المنطقية واحد ،
مستقلة الكمبيوتر. ولذلك ، فإن كل موقع التخزين لديها قناعاتها الابتدائية والثانوية ،
يدير نظام التشغيل الخاص بها (والتي قد تكون هي نفسها أو مختلفة في مواقع مختلفة) ،
ولديه القدرة على تنفيذ التطبيقات من تلقاء نفسها. شبكة الكمبيوتر ، وليس
من تكوين متعدد المعالجات ، تربط هذه المواقع. والنقطة المهمة هنا هي
التركيز على الترابط بين فضفاض المعالجات التي تعمل بنفسها
ونظم العمل بشكل مستقل.
5
2. بدائل توزيع البيانات
يتم توزيعها فعليا قاعدة بيانات موزعة على مواقع البيانات عن طريق تفتيت
وتكرار البيانات. ونظرا لمخطط قاعدة بيانات علائقية ، والتجزؤ يقسم
كل علاقة إلى أقسام أفقية أو عمودية. أفقية تجزئة علاقة
ويتم إنجاز عملية الاختيار من قبل أن يضع كل tuple العلاقة في مختلف
التقسيم على أساس تجزئة المسند (على سبيل المثال ، علاقة الموظف قد يكون
مجزأة وفقا لمكان وجود موظف). عمودي تجزئة يقسم
بالنسبة إلى عدد من الشظايا من خلال عرض أكثر من خصائصها (على سبيل المثال ، الموظف
قد تكون مجزأة علاقة من هذا القبيل أن Emp_number ، Emp_name والمعلومات العنوان
في قطعة واحدة ، وEmp_number ، والمرتبات وإدارة المعلومات
في جزء آخر). التجزؤ أمر مرغوب فيه لأنه تمكن من وضع البيانات
على مقربة من مكان استخدامه ، وبالتالي خفض التكلفة التي يحتمل انتقال ، وأنه
يقلل من حجم العلاقات التي تشارك في استعلامات المستخدم. واستنادا إلى وصول المستخدم
أنماط ، يمكن أيضا كل من شظايا تكرارها. هذا هو الأفضل عند نفس
يتم الوصول إلى البيانات من التطبيقات التي تعمل في عدد من المواقع. في هذه الحالة ، قد يكون من
أكثر فعالية من حيث التكلفة لتكرار البيانات في عدد من المواقع وليس بشكل مستمر
نقله بينهما. الشكل 1 يصور توزيع البيانات حيث الموظفين ، ومشروع
ومجزأة العلاقات الواجب ، ووزعت نسخ عبر
عدة مواقع من قاعدة بيانات وزعت.
الشكل 1 وغني هنا
الشكل 1. ومجزأة ، ومنسوخ ، والموزعة على سبيل المثال قاعدة البيانات
6
3. البدائل المعمارية
هناك العديد من البدائل الممكنة لنظم إدارة قواعد البيانات الموزعة على architecting. أبسط
هو عميل / خادم الهيكل ، حيث كان عدد من وصول الأجهزة العميلة واحد
قاعدة بيانات الخادم. أبسط العميل / الخادم نظم تنطوي على خادم واحد التي يتم الوصول إليها
من جانب عدد من العملاء (يمكن استدعاء هذه multiple-client/single-server). في هذا
الحالة ، المشاكل وإدارة قواعد البيانات وتبسيطها إلى حد كبير منذ قاعدة البيانات
المخزنة على خادم واحد. القضايا ذات الصلة تتصل إدارة مخازن العميل
والتخزين المؤقت للبيانات وتأمين (ربما). ويتم إدارة البيانات مركزيا في
خادم واحد. ووزعت أكثر ، وأكثر مرونة ، والهندسة المعمارية هي multipleclient /
متعددة خادم العمارة حيث يتم توزيع قاعدة البيانات عبر عدة ملقمات
التي يجب أن التواصل مع بعضهم البعض في الرد على الاستفسارات والمستخدم في تنفيذ
المعاملات. كل جهاز العميل لديه منزل "" الملقم الذي يوجه طلبات المستخدم.
البلاغ من ملقمات فيما بينها يكون شفافا بالنسبة للمستخدمين.
معظم أنظمة إدارة قواعد البيانات الحالية تنفيذ واحد أو نوع آخر من العميل
ملقم أبنية. ونظم إدارة قواعد البيانات الموزعة حقا لا يميز بين العميل
أجهزة الخادم و. ومن الناحية المثالية ، يمكن لكل موقع أداء وظيفة عميل و
الخادم. وهذه البنى ، ودعا نظير إلى نظير ، تتطلب بروتوكولات متطورة لإدارة
البيانات التي يتم توزيعها عبر مواقع متعددة. وقد تأخر تعقيد البرنامج المطلوب
والذي يعرض من الند للند وزعت منتجات نظم إدارة قواعد البيانات.
وإذا كانت نظم قواعد البيانات الموزعة في مختلف المواقع ومستقلة و (ربما)
يحمل نوعا من عدم التجانس ، ويشار إلى أنه عادة ما نظم multidatabase
أو نظم قواعد البيانات الاتحادية. إذا تم إنجاز البيانات ونظم إدارة قواعد البيانات توزيع وظائف
على كمبيوتر متعدد المعالجات ، ثم يشار إليها باسم نظام قاعدة بيانات موازية.
7
هذه تختلف من نظام قاعدة بيانات وزعت فيها التكامل المنطقي
بين البيانات الموزعة هو أشد مما هو عليه الحال مع النظم multidatabase أو الاتحادية
نظم قواعد البيانات ، ولكن السيطرة الفعلية اكثر مرونة مما كان عليه في DBMSs موازية. في هذا
المادة ، ونحن لا نعتبر نظم multidatabase أو نظم قواعد البيانات المتوازية.
4. لمحة عامة عن المسائل التقنية
ونظم إدارة قواعد البيانات الموزعة ولتوفير وظيفة لها نفس مركزي
نظرائهم تقدم ، مثل تقديم الدعم للاستعلامات المستخدم التعريفي والأمثل لها ،
المعاملات الوصول إلى قاعدة البيانات التي تنطوي على التحكم التزامن والموثوقية ، وإنفاذ
من القيود السلامة وغيرها. في المقاطع المتبقية نناقش بعض
من هذه الوظائف ، وفي هذا القسم نقدم لمحة موجزة.
الاستعلام تجهيز الصفقات مع تصميم الخوارزميات التي تحلل وتحويل الاستفسارات
عليها في سلسلة من عمليات معالجة البيانات. وإلى جانب القضايا المنهجية ، وهو
جانبا هاما من جوانب معالجة الاستعلام أمثلية الاستعلام. والمشكلة هي كيفية اتخاذ قرار
على وضع استراتيجية لتنفيذ كل الاستعلام عبر الشبكة في الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة ،
وتعرف التكلفة ولكن. وسيكون من شأن العوامل توزيع البيانات ، والاتصالات
التكاليف ، وعدم وجود ما يكفي من المعلومات المتاحة محليا. والهدف هو
الأمثل حيث يتم استخدام التوازي المتأصلة في نظام توزيع لتحسين
أداء تنفيذ الاستعلام ، تخضع لقيود المذكورة أعلاه. و
المشكلة هي الحزب الوطني الثابت في الطبيعة ، والنهج وعادة ما تكون مجريات الأمور.
تصاغ يصل المستخدم إلى قواعد البيانات المشتركة والمعاملات ، التي هي وحدات من
إعدام أربعة الخصائص التي ترضي : atomicity ، التناسق ، والعزلة ، والمتانة --
كما يعرف بالاشتراك خصائص الحمض. Atomicity يعني أن الصفقة هي ذرية
8
وتنعكس وحدة وإما من آثار جميع أعمالها في قاعدة البيانات ، أو أي من
بينهم وبينها. الاتساق عموما يشير إلى صحة المعاملات الفردية ؛
أي أن الصفقة لا تخالف أي من قيود التكامل التي تم تعريفها
أكثر من قاعدة البيانات. العزلة عناوين تنفيذ المعاملات والمتزامنة
على أن الإجراءات المتزامنة من المعاملات لا تؤثر كل منهما الآخر. وأخيرا ، وقوة التحمل
مخاوف من استمرار تغييرات قاعدة البيانات في مواجهة الاخفاقات. خصائص حمض
تنفذ عن طريق خوارزميات التحكم التزامن والبروتوكولات الموثوقية.
التزامن مراقبة ينطوي على تزامن الوصول إلى توزيع
قاعدة بيانات ، بحيث يتم المحافظة على سلامة قاعدة البيانات. والتزامن السيطرة
المشكلة في سياق توزيع تختلف نوعا ما مما كان عليه في إطار مركزية.
واحد ليس فقط ما يدعو للقلق على سلامة قاعدة بيانات واحدة ، ولكن أيضا عن الاتساق
من نسخ متعددة من قاعدة البيانات. شرط ان يتطلب من جميع قيم
نسخ متعددة من كل البيانات البند تتقارب إلى نفس القيمة يسمى الاتساق المتبادل.
الاعتمادية بروتوكولات التعامل مع إنهاء المعاملات ، وعلى وجه الخصوص ، من
السلوك في مواجهة الاخفاقات. وبالإضافة إلى أنواع فشل نموذجي (أي معاملة
اخفاقات وفشل النظام) ، وزعت DBMSs أن حساب للاتصال
(شبكة) الفشل أيضا. الآثار المترتبة على فشل الاتصالات هو أنه ، عندما
يحدث الفشل ومواقع مختلفة إما أن تصبح غير صالحة أو غير قابلة للوصول ، في قواعد البيانات
المواقع التنفيذية لا تزال ثابتة وحتى الآن. هذا تعقيد الصورة ، كما
تصرفات هذه المواقع يجب أن تكون في نهاية المطاف التوفيق مع تلك الفاشلة. لذلك ،
بروتوكولات استرداد تنسيق إنهاء المعاملات بحيث إنهاء
موحد (أي أنهم إما إجهاض أو يرتكبون هم) في جميع المواقع حيث تنفيذ. Fur9
thermore ، عندما نظام الحاسوب أو الشبكة يتعافى من الفشل ، وزعت
نظم إدارة قواعد البيانات وينبغي أن تكون قادرا على استرداد وتقديم قواعد البيانات في المواقع لم يصل إلى الآن.
قد يكون هذا صعبا خاصة في حالة تقسيم الشبكة ، حيث المواقع
تنقسم إلى مجموعتين أو أكثر ، ولا يوجد اتصال فيما بينها.
عادة ما يتم نسخ قواعد البيانات الموزعة وهذا هو ، على عدد من بنود البيانات الموجودة
في أكثر من موقع واحد. النسخ المتماثل بتحسين الأداء (منذ وصول إلى البيانات يمكن
المترجمة) وتوافر (منذ فشل موقع لا يجعل البيانات لا يمكن الوصول إليها من جدول الأعمال).
ومع ذلك ، وإدارة البيانات المنسوخة يتطلب أن قيم نسخ متعددة
عنصر البيانات هي نفسها. وتسمى هذه الخاصية نسخة واحدة التكافؤ. وزعت
DBMSs التي تتيح نسخ البيانات تنفيذ البروتوكولات تكرار لفرض نسخة واحدة
التكافؤ.
5. توزيع الأمثل استعلام
الاستعلام تجهيز هو العملية التي تتم ترجمة استعلام التعريفي في lowlevel
عمليات معالجة البيانات. مزود هي لغة الاستعلام القياسية التي تدعم
في DBMSs الحالي. الاستعلام الأمثل يشير إلى العملية التي "أفضل" تنفيذ
تم العثور على إستراتيجية للاستفسار معين من بين مجموعة من البدائل.
وزعت في DBMSs ، عملية عادة ما ينطوي على أربع خطوات (الشكل 2) : الاستعلام
تعريب تحلل البيانات ، وتحسين العالمي ، والتحسين المحلية. الاستعلام التحلل
يأخذ مزود استفسار ويترجم ذلك الى واحدة وأعرب في الجبر العلائقية.
في هذه العملية ، يتم تحليل الاستعلام غويا بحيث يتم الكشف عن استفسارات غير صحيحة
ورفضت والاستفسارات في أقرب وقت ممكن ، وتصحيح ومبسطة. ويشمل تبسيط
القضاء على المسندات زائدة عن الحاجة التي قد تكون أدخلت نتيجة الاستعلام
10
تعديل للتعامل مع وجهات النظر ، وإنفاذ الأمن والدلالات مراقبة السلامة.
ومن ثم إعادة هيكلة وتبسيط الاستعلام كما استعلام جبري.
الاستعلام الأولية التي تم إنشاؤها بواسطة جبري خطوة تحلل الاستعلام هو مساهمة في
الخطوة الثانية : تحديد مكان البيانات. يتم تحديد الاستعلام الأولي جبرية على العلاقات العالمية
بغض النظر عن التجزئة أو التوزيع. الدور الرئيسي للبيانات الترجمة هو
توطين بيانات الاستعلام توزيع البيانات باستخدام المعلومات. في هذه الخطوة ، وشظايا
ويشارك في هذا الاستعلام يتم تحديد ويتم تحويل الاستعلام إلى أن واحدة
وتعمل على شظايا بدلا من العلاقات العالمية. كما اشارت في وقت سابق ، التجزؤ
من خلال قواعد محددة التشرذم الذي يمكن التعبير عنه ، إذ أن عمليات العلائقية (الأفقي
تجزئة بالاختيار والانقسام الرأسي من الإسقاط). ووزعت
يمكن أن تكون إعادة بناء العلاقة من خلال تطبيق معكوس من النظام التجزئة. هذا هو
دعا برنامج التوطين. برنامج توطين لأفقيا (عموديا)
الاستعلام مجزأة هو اتحاد (الانضمام) من شظايا. وهكذا ، خلال الترجمة البيانات
الخطوة كل علاقة العالمية يتم استبدال الأول من برنامج التوطين ، وبعد ذلك الناتج
هو جزء مبسط الاستعلام وإعادة هيكلته لإنتاج آخر "جيدة" الاستعلام. تبسيط
ويمكن أن يتم إعادة الهيكلة وفقا لنفس القواعد المستخدمة في التحلل
الخطوة. كما في الخطوة التحلل ، الاستعلام النهائي هو جزء عموما بعيدا
من الأمثل ؛ والقضاء فقط عملية "سيئة" الاستعلامات جبري.
الرقم 2 في واد هنا
الشكل 2. توزيع الاستعلام منهجية المعالجة
لمزود استفسار معين ، هناك أكثر من واحد الاستعلام جبري ممكن. بعض
هذه الاستعلامات الجبرية هي "أفضل" 'من غيرها. نوعية استعلام جبري هو DE11
تغريم من حيث الأداء المتوقع. عملية أمثلية الاستعلام ينطوي على اتخاذ
الاستعلام الأولية جبري ، وباستخدام قواعد التحول جبري وتحوله
في الاستعلامات جبري أخرى حتى "أفضل" وجدت واحدة. "أفضل" هو الاستعلام جبري
تحديده وفقا للتكلفة وظيفة يحسب تكلفة تنفيذ الاستعلام
وفقا للمواصفات التي جبري. في إطار توزيع ، وتنطوي العملية
التحسين العالمية للتعامل مع العمليات التي تنطوي على البيانات من مواقع متعددة (على سبيل المثال ، والانضمام)
تليها الأمثل المحلية لمزيد من عمليات الأمثل الذي سيتم تنفيذه في
موقع معين.
الإدخال إلى الخطوة الثالثة ، والتحسين العالمي ، هو استعلام جزء ، وهذا هو ، وهو جبري
الاستعلام عن شظايا. والهدف من أمثلية الاستعلام هو إيجاد استراتيجية التنفيذ
للاستعلام والمقرب من الأمثل. تذكر أن إيجاد الحل الأمثل هو
مستعصية على الحل حسابيا. ويمكن وصف وضع استراتيجية لتنفيذ استعلام موزعة
مع عمليات الجبر العلائقية والأوليات الاتصالات (إرسال / استقبال
العمليات) لنقل البيانات بين المواقع. وقد الأمثل طبقات السابقة بالفعل
الاستعلام -- على سبيل المثال ، عن طريق القضاء على عبارات مكررة. ومع ذلك ، هذا التحسين
هو جزء مستقل من الخصائص مثل cardinalities. وبالإضافة إلى ذلك ،
ليست محددة بعد عمليات الاتصال. من جانب permuting ترتيب العمليات
في جزء واحد الاستعلام ، يمكن العثور على العديد من خطط تنفيذ الاستعلام المكافئ. الاستعلام
الأمثل يتكون من العثور على "أفضل" واحد من بين المرشحين الخطط التي بحثها
optimizer1.
1 الفرق بين خطة الأمثل والأفضل هو أن خطة محسن لا ، وذلك بسبب الحسابية
صعوبتها ، ودراسة كافة الخطط المحتملة.
12
الخطوة النهائية ، والتحسين المحلية ، ويأخذ جزءا من الاستعلام العالمية (يسمى
فرعي) الذي سيقوم بتشغيل في موقع معين ويحسن فيها مرة أخرى. هذه الخطوة هي مشابهة جدا
لأمثلية الاستعلام في DBMSs مركزية. وبالتالي ، فإنه في هذه المرحلة أن المعلومات المحلية
حول تخزين البيانات ، مثل الفهارس وغيرها ، وتستخدم لتحديد أفضل التنفيذ
استراتيجية لتحقيق هذا فرعي.
وعلى غرار عادة محسن الاستعلام على أنها تتكون من ثلاثة عناصر هي : البحث
الفضاء ، وهذا نموذج التكلفة ، واستراتيجية البحث. فضاء البحث هو مجموعة التنفيذ البديل
خطط لتمثيل الاستعلام الإدخال. وهذه الخطط هي ما يعادلها ، بمعنى أن
انها تعطي النتيجة نفسها لكنها تختلف في ترتيب تنفيذ العمليات والطريقة التي
وتنفذ هذه العمليات. نموذج التكلفة تتوقع تكلفة التنفيذ نظرا
الخطة. أن تكون دقيقة ، يجب أن يكون نموذج التكلفة لديهم معرفة دقيقة عن موازية
إعدام البيئة. استراتيجية البحث يستكشف الفضاء البحث وتحديد
أفضل الخطة. وتحدد الخطط التي يجري النظر فيها والنظام.
في بيئة موزعة ، الدالة التكلفة ، وغالبا ما تعرف من حيث الوقت وحدة ،
يشير إلى موارد الحوسبة مثل مساحة القرص ، القرص الأول / تكلفة وحدة المعالجة المركزية نظام التشغيل ، ومساحة المخزن المؤقت ،
تكلفة الاتصالات ، وهلم جرا. عموما ، فمن المرجح لمزيج الإدخال / الإخراج ، وحدة المعالجة المركزية ، و
الاتصال التكاليف. ومع ذلك ، فإن تبسيط النموذجي الذي أدلى به وزعت DBMSs
هو النظر في تكلفة الاتصالات باعتبارها أهم عامل. هذا هو صالح لواسعة
شبكات المناطق ، حيث عرض النطاق الترددي المحدود يجعل الاتصال أكثر تكلفة بكثير
مما هو عليه في التجهيز المحلي. لتحديد ترتيب العمليات من الضروري أن يتنبأ
تكاليف تنفيذ أوامر شراء مرشح بديل. تحديد تكاليف التنفيذ قبل
تنفيذ الاستعلام (أي ، والتحسين ثابت) هو يستند إلى إحصاءات وجزء من الصيغ
لتقدير cardinalities من نتائج العمليات العلائقية. وهكذا فإن optimi13
zation القرارات تعتمد على الإحصاءات المتوفرة على شظايا. جانب هام من جوانب
أمثلية الاستعلام هو طلب الانضمام ، منذ التباديل لينضم في الاستعلام قد
تؤدي إلى إدخال تحسينات على عدة أوامر من حجمها. أسلوب واحد أساسي لتحسين
سلسلة من عمليات توزيع الانضمام من خلال استخدام المشغل semijoin. و
القيمة الرئيسية للsemijoin في نظام توزيع هو الحد من حجم المعاملات الانضمام
وبالتالي فإن تكلفة الاتصال. ومع ذلك ، المزيد من التقنيات الحديثة ، التي تنظر في
تكاليف التجهيز المحلي وكذلك تكاليف الاتصالات ، لا تستخدم لأنها semijoins
قد تؤدي إلى زيادة تكاليف التجهيز المحلي. الناتج من طبقة أمثلية الاستعلام هو
وشملت الاستعلام جبري الأمثل مع عمليات الاتصال على شظايا.
6. توزيع التحكم التزامن
كلما متعددة للمستخدمين الوصول (القراءة والكتابة) قاعدة بيانات مشتركة ، وهذه يصل
لتكون متزامنة الحاجة الى ضمان الاتساق قاعدة البيانات. ويتحقق التزامن
عن طريق خوارزميات التحكم التزامن أن فرض معيار صحة مثل
serializability. يتم تغليف يصل المستخدم والمعاملات ، التي العمليات في
أدنى مستوى لها هي مجموعة من عمليات القراءة والكتابة إلى قاعدة البيانات. التزامن السيطرة
خوارزميات إنفاذ الملكية عزلة تنفيذ الصفقة ، التي تنص على أن
يتم عزل آثار صفقة واحدة على قاعدة البيانات من المعاملات الأخرى حتى
اكتمال أول تنفيذه.
التحكم التزامن الأكثر شعبية الخوارزميات تأمين مقرها. في مثل هذه
يتم وضع الخطط ، وتأمين ، سواء في وضع مشترك أو حصرية ، على بعض من وحدة التخزين
(عادة صفحة) كلما معاملة يحاول الوصول إليه. يتم وضع هذه الأقفال وفقا
لقفل هذه القواعد التي توافق للقراءة والكتابة ، والكتابة للقراءة ، والكتابة والكتابة con14
وتجنب صراعا في. إنه من المعروف جيدا أن نظرية إذا قفل الإجراءات باسم المتزامنة
المعاملات طاعة قاعدة بسيطة ، ثم أنه من الممكن لضمان هذه serializability
يجب تعيين المعاملات : "لا قفل باسم صفقة مرة واحدة في تأمين سابقا
يتم تحرير عقد من هذه الصفقة. "يعرف هذا التأمين على مرحلتين ، حيث المعاملات
تمر في مرحلة النمو عند حصولهم على الأقفال ومرحلة انكماش عندما
تأمين اطلاق سراح فيها. بشكل عام ، وإطلاق سراح من قبل اقفال نهاية المعاملات إشكالية.
وبالتالي ، فإن معظم الخوارزميات التزامن تأمين السيطرة على أساس صارمة في هذا
انهم على عقد لتأمين لحين انتهاء المعاملة.
وزعت في DBMSs ، فإن التحدي هو توسيع نطاق كل من حجة serializability
وخوارزميات التحكم التزامن للبيئة تنفيذ الموزعة. في
قد تكون هذه النظم وعمليات تنفيذ صفقة معينة في مواقع متعددة حيث
الوصول إلى البيانات فيها. في مثل هذه الحالة ، فإن الحجة serializability هو أكثر صعوبة لتحديد
وإنفاذها. تعقيد ويرجع ذلك إلى حقيقة أن النظام التسلسل من نفس
مجموعة من المعاملات قد تكون مختلفة في مواقع مختلفة. لذلك ، تنفيذ مجموعة من
المعاملات الموزعة هو serializable إذا وفقط إذا
1. تنفيذ مجموعة من المعاملات في كل موقع هو serializable ، و
2. أوامر التسلسل من هذه المعاملات في جميع هذه المواقع متطابقة.
وزعت خوارزميات التحكم التزامن فرض هذه الفكرة من serializability العالمية.
الخوارزميات في تأمين على أساس أن هناك ثلاثة طرق بديلة لفرض
serializability العالمية : قفل مركزي ، والابتدائي تأمين نسخة ، وتوزع تأمين
الخوارزمية.
15
في تأمين مركزية ، هناك طاولة واحدة لتأمين قاعدة البيانات بأكملها وزعت.
يتم وضع هذا الجدول القفل ، في واحد من المواقع ، وتحت سيطرة مدير قفل واحد.
مدير قفل هي المسؤولة عن وضع وتأمين الافراج عن نيابة عن المعاملات.
وبما أن جميع الأقفال التي تدار في موقع واحد ، وهذا هو مماثل لسيطرة مركزية التزامن
وأنه واضح ومباشر لفرض سيادة serializability العالمية. هذه الخوارزميات
بسيطة لتنفيذ ، ولكن تعاني من مشكلتين. ويجوز للموقع مركزي يصبح عنق الزجاجة ،
وذلك بسبب حجم العمل المتوقع من أداء وبسبب
قد حركة المرور التي يتم إنشاؤها من حوله ، ونظام موثوق بها أن تكون أقل لأن الفشل أو
وعدم إمكانية الوصول إلى الموقع المركزي سبب عدم توفر النظام. نسخة تأمين الابتدائي
هو خوارزمية التحكم التزامن يمكن أن يكون مفيدا في قواعد بيانات منسوخة حيث هناك
قد يكون نسخ متعددة من عنصر البيانات المخزنة في مواقع مختلفة. تم تعيينه واحدة من نسخ
كما النسخة الاولى وهذا هو النسخة التي لابد من تأمين من أجل الوصول إلى ذلك
من جدول الأعمال. جميع المواقع التي تعرف مجموعة من نسخ البيانات الأساسية عن كل عنصر في توزيع
وتوجه النظام ، وتأمين الطلبات نيابة عن المعاملات المناسبة
نسخة الابتدائي. إذا لم يتم نسخ قاعدة البيانات الموزعة ، تأمين نسخ تتحول إلى
خوارزمية تأمين توزيعها.
في توزيع (أو اللامركزية) تأمين ، هو واجب مشترك لإدارة قفل جميع
مواقع في النظام. تنفيذ صفقة تنطوي على المشاركة والتنسيق
مديري تأمين في أكثر من موقع واحد. ويتم الحصول على تأمين في كل موقع حيث
يصل إلى المعاملات عنصر البيانات. الخوارزميات الموزعة قفل لا يوجد لأحمال
ومنها قفل مركزي. ومع ذلك ، فإن كلا من النفقات العامة للحصول على الاتصالات
جميع الأقفال ، وتعقيد الخوارزمية أكبر.
16
أحد الآثار الجانبية لجميع خوارزميات التحكم تأمين التوافق على أساس أنها
سبب الجمود. كشف وإدارة الجمود في نظام الموزعة
صعبة. ومع ذلك ، فإن البساطة النسبية وأداء أفضل للتأمين الخوارزميات
جعلها أكثر شعبية من البدائل مثل خوارزميات الطابع الزمني أو على أساس
متفائل التزامن السيطرة.
7. بروتوكولات الوثوقية الموزعة
تمسك اثنين من خصائص المعاملات البروتوكولات الموثوقية : وatomicity
المتانة. Atomicity يتطلب أن يتم تنفيذ كافة العمليات سواء من معاملة
أو أيا منهم (كل شيء أو لا شيء الممتلكات). وهكذا ، فإن مجموعة من العمليات الواردة في
يعامل معاملة واحدة وحدة ذرية. ويحتفظ Atomicity في مواجهة الاخفاقات.
المتانة يتطلب أن آثار بنجاح (على سبيل المثال ، التزمت) المعاملات
تحمل الفشل لاحق.
القضية الأساسية التي تتناولها بروتوكولات موثوقية نظم إدارة قواعد البيانات هي الطريقة التي يمكن أن تستمر
لتعمل بشكل صحيح في مواجهة مختلف أنواع الفشل. في نظم إدارة قواعد البيانات الموزعة ،
أربعة أنواع من الفشل والاخفاقات معاملة ممكنة ، موقع (النظام) فشل وسائل الاعلام (القرص)
اخفاقات وفشل الاتصالات. يمكن أن تفشل الصفقات لعدد من الأسباب : نتيجة
خطأ في المعاملة الناجمة عن إدخال البيانات أو عن خطأ في رمز المعاملة ،
أو في الكشف عن هذا الجمود أو المحتملة. النهج المعتاد أن تتخذ في حالات
فشل الصفقة لإفشال الصفقة ، إعادة قاعدة البيانات إلى حالته قبل
بداية من قاعدة البيانات.
17
موقع (أو النظام) فشل وبسبب فشل الأجهزة (مثل المعالج والذاكرة الرئيسية ،
امدادات الطاقة) أو فشل البرنامج (الخلل في النظام رمز). أثر فشل النظام
هو فقدان محتويات الذاكرة الرئيسية. ولذلك ، أية تحديثات إلى أجزاء من قاعدة البيانات
الموجودة في مخازن الذاكرة الرئيسية (وتسمى أيضا قاعدة بيانات متغير) يتم فقدان نتيجة
نظام الفشل. ومع ذلك ، فإن قاعدة البيانات التي يتم تخزينها في مناطق التخزين الثانوية (وتسمى أيضا
قاعدة بيانات ثابتة) هي آمنة وصحيحة. ولتحقيق ذلك ، تستخدم عادة تسجيل DBMSs
البروتوكولات ، مثل تسجيل للكتابة إلى الأمام ، والذي يتغير السجل إلى قاعدة البيانات في نظام
سجلات ونقل هذه السجلات سجل وتقلب صفحات قاعدة البيانات لتخزين مستقرا عند الاقتضاء
مرات. من وجهة نظر تنفيذ معاملة موزعة ، فشل موقع
مهمة منذ فشل مواقع لا يمكن أن تشارك في تنفيذ أي معاملة.
فشل وسائل الإعلام تشير إلى فشل أجهزة التخزين الثانوية التي تخزن مستقرة
قاعدة البيانات. عادة ، يتم تناول هذه الإخفاقات من خلال إدخال التكرار للتخزين
الأجهزة والحفاظ على نسخ أرشيفية من قاعدة البيانات. فشل وسائل الإعلام كثيرا ما تكون
لا تعامل على أنها مشاكل محلية لموقع واحد ، وبالتالي تعالج على وجه التحديد في
آليات الاعتمادية من DBMSs توزيعها.
ثلاثة أنواع من الفشل المذكورة أعلاه هي مشتركة بين كل من مركزية و
وزعت DBMSs. فشل الاتصال ، من ناحية أخرى ، هي فريدة من نوعها لتوزيع
نظم. وهناك عدد من أنواع فشل الاتصالات. الأكثر شيوعا
تلك هي الأخطاء في الرسائل ، أمر غير صحيح الرسائل ، وخسر (أو غير المسلمة) رسائل ،
وفشل خط. عموما ، تعتبر الأولين من هذه لتكون المسؤولية
من بروتوكولات الشبكات الحاسوبية والتي لم تتناولها وزعت
نظم إدارة قواعد البيانات. الاثنين الماضي ، من ناحية أخرى ، يكون لها تأثير على البروتوكولات نظم إدارة قواعد البيانات الموزعة
ويعتبر ، بالتالي ، حاجة في تصميم هذه البروتوكولات. إذا كان موقع واحد هو
18
تتوقع رسالة من موقع آخر ، وهذه الرسالة لم تصل ، وهذا قد يكون بسبب
(أ) يتم فقدان الرسالة ، (ب) على خط (ق) الذي يربط بين موقعين قد تكون مكسورة ، أو
(ج) قد فشلت في الموقع الذي من المفترض أن إرسال الرسالة. وبالتالي ، فإنه ليس دائما
يمكن التمييز بين الفشل والفشل موقع البلاغ. في الانتظار
موقع مهلات ببساطة ويجب أن نفترض أن الموقع الآخر هو بمعزل عن العالم الخارجي. وزعت
نظم إدارة قواعد البيانات وبروتوكولات للتعامل مع هذه الشكوك. واحد نتيجة لفشل خط جذرية
قد يكون في تقسيم شبكة من المواقع التي تشكل فيها مجموعات الاتصال داخل
كل مجموعة هو ممكن ولكن التواصل عبر مجموعات ليست كذلك. وهذا أمر صعب للتعامل
مع بمعنى أنه قد لا يكون من الممكن لجعل قاعدة البيانات متاحة للوصول
وفي الوقت نفسه ضمان اتساقه.
إنفاذ atomicity والمتانة يتطلب تنفيذ الذرية
البروتوكولات الالتزام وزعت البروتوكولات الانتعاش. الأكثر شعبية الذرية
بروتوكول الالتزام هو التزام مرحلتين. وبناء على البروتوكولات استرداد أعلى
من البروتوكولات الانتعاش المحلية ، والتي تعتمد على طريقة معتمدة من التفاعل
(من نظم إدارة قواعد البيانات) مع نظام التشغيل.
مرحلتين ارتكاب (2PC) هو بروتوكول بسيطة جدا وأنيقة يكفل
ذرية التزام المعاملات الموزعة. فهي تمتد آثار المحلية الذرية
وزعت لارتكاب أعمال المعاملات بالإصرار على أن جميع المواقع المشاركة في التنفيذ
من معاملة موزعة توافق على تنفيذ المعاملة قبل آثاره
تقدم دائم (أي جميع المواقع إنهاء المعاملة بالطريقة نفسها). إذا كانت كافة
مواقع توافق على ارتكاب المعاملة ثم كافة الإجراءات لمعاملة موزعة اتخاذ
أثر ، وإذا كان واحد من مواقع الهبوط على ارتكاب العمليات في ذلك الموقع ، ثم كل من
مطلوب مواقع أخرى لإفشال الصفقة. وهكذا ، فإن القاعدة الأساسية الدول 2PC :
19
1. إذا كان أحد حتى موقع ترفض الالتزام (وهو ما يعني ان يصوت لإحباط) الصفقة ،
المعاملة الموزعة لابد من إحباط في كل موقع حيث ينفذ ؛
و
2. إذا كانت كافة المواقع تصويت لتنفيذ المعاملة ، والمعاملة الموزعة
ارتكبت في كل موقع حيث ينفذ.
تنفيذ بسيط للبروتوكول 2PC على النحو التالي (الشكل 3). هناك منسق

7
These are different than a distributed database system where the logical integration
among distributed data is tighter than is the case with multidatabase systems or federated
database systems, but the physical control is looser than that in parallel DBMSs. In this
article, we do not consider multidatabase systems or parallel database systems.

4. Overview of Technical Issues

A distributed DBMS has to provide the same functionality that its centralized
counterparts provide, such as support for declarative user queries and their optimization,
transactional access to the database involving concurrency control and reliability, enforcement
of integrity constraints and others. In the remaining sections we discuss some
of these functions; in this section we provide a brief overview.

Query processing deals with designing algorithms that analyze queries and convert
them into a series of data manipulation operations. Besides the methodological issues, an
important aspect of query processing is query optimization. The problem is how to decide
on a strategy for executing each query over the network in the most cost-effective way,
however cost is defined. The factors to be considered are the distribution of data, communication
costs, and lack of sufficient locally available information. The objective is to
optimize where the inherent parallelism of the distributed system is used to improve the
performance of executing the query, subject to the above-mentioned constraints. The
problem is NP-hard in nature, and the approaches are usually heuristic.
User accesses to shared databases are formulated as transactions, which are units of
execution that satisfy four properties: atomicity, consistency, isolation, and durability –
jointly known as the ACID properties. Atomicity means that a transaction is an atomic

موضوع: رد: انظه موزعه الإثنين أبريل 26, 2010 1:46 pm

شكراًزهرة الحب على هذا الموضوع جزيل الشكر
لإننا بحاجته ضروري
وتقبلي خالص تحياتي

موضوع: رد: انظه موزعه الأحد يونيو 27, 2010 12:02 am

مشكورة يا أستاذه مشاركه
رائعه الله ينور عليك