5. Архитектура многопользовательских субд.

Телеобработка

Традиционной архитектурой многопользовательских систем раньше считалась схема, получившая название “телеобработка”, при которой один из компьютеров с единственным процессором был соединен с несколькими терминалами так, как показано на рис. 2.10. При этом вся обработка выполнялась в рамках единственного компьютера, а присоединенные к нему пользовательские терминалы были типичными “неинтеллектуальными” устройствами, не способными функционировать самостоятельно. С центрального процессора терминалы были связаны с помощью кабелей, по которым они посылали сообщения пользовательским приложениям (через подсистему управления обменом данными операционной системы). В свою очередь, пользовательские приложения обращались к необходимым службам СУБД. Таким же образом сообщения возвращались назад на пользовательский терминал. К сожалению, при такой архитектуре основная и чрезвычайно большая нагрузка возлагалась на центральный компьютер, который должен был выполнять не только действия прикладных программ и СУБД, но и значительную работу по обслуживанию терминалов (например, форматирование данных, выводимых на экран терминала).

В последние годы был достигнут существенный прогресс в разработке высокопроизводительных персональных компьютеров и составленных из них сетей. При этом во всей индустрии наблюдается заметная тенденция к децентрализации (downsizing), т. е. замене дорогих мейнфреймов более эффективными с точки зрения эксплуатационных затрат, сетями персональных компьютеров, позволяющими получить аналогичные и даже лучшие результаты. Эта технология привела к появлению двух типов архитектуры СУБД: технологии файлового сервера и технологии клиент/сервер.

Файловый сервер

В среде файлового сервера обработка данных распределена в сети, обычно представляющей собой локальную вычислительную сеть (ЛВС). Файловый сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и самой СУБД. Однако пользовательские приложения и сама СУБД размещены и функционируют на отдельных рабочих станциях, и обращаются к файловому серверу только по мере необходимости получения доступа к нужным им файлам (рис. 2.11). Таким образом, файловый сервер функционирует просто как совместно используемый жесткий диск. СУБД на каждой рабочей станции посылает запросы файловому серверу по всем необходимым ей данным, которые хранятся на диске файл-сервера. Такой подход характеризуется значительным сетевым трафиком, что может привести к снижению производительности всей системы в целом.

Таким образом, архитектура с использованием файлового сервера обладает следующими основными недостатками:

• большой объем сетевого трафика;

• на каждой рабочей станции должна находиться полная копия СУБД;

• управление параллельностью, восстановлением и целостностью усложняется, поскольку доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько экземпляров СУБД.

Технология клиент/сервер

Технология клиент/сервер разработана с целью устранения недостатков, имеющихся в первых двух подходах. Термин “клиент/сервер” означает такой способ взаимодействия программных компонентов, при котором они образуют единую систему: существует клиентский процесс, требующий определенных ресурсов, а также серверный процесс, который эти ресурсы предоставляет. Как правило, принято размещать сервер на одном узле локальной сети, а клиентов – на других узлах. На рис. 2.12 показана общая архитектура типа клиент/сервер, хотя возможны и альтернативные варианты топологии: один клиент – один сервер; несколько клиентов – один сервер; несколько клиентов – несколько серверов.

В контексте базы данных клиент управляет пользовательским интерфейсом и логикой приложения, действуя как сложная рабочая станция, на которой выполняются приложения баз данных. Клиент принимает от пользователя запрос, проверяет синтаксис и генерирует запрос к базе данных на языке SQL или другом языке базы данных, который соответствует логике приложения. Затем он передает сообщение серверу, ожидает поступления ответа и формирует полученные данные для представления их пользователю. Сервер принимает и обрабатывает запросы к базе данных, а затем передает полученные результаты обратно клиенту. Такая обработка включает проверку полномочий клиента, обеспечение требований целостности, поддержку системного каталога, а также выполнение запроса и обновление данных. Помимо этого, поддерживается управление параллельностью и восстановлением.