Асинхронное тиражирование транзакций в распределенных системах В распределенной системе идеальным являлось бы состояние, когда каждая программа-клиент обращается только к тем серверам, которые находятся в пределах ее локальной сети, а передача данных и обеспечение целостности осуществляется системными средствами и не требуют специальных действий со стороны прикладной программы. Такое распределение функций возможно и реализуется на практике с помощью механизма асинхронного тиражирования транзакций.Синхронное проведение изменений в участвующих в распределенной транзакции базах данных не всегда является необходимым требованием. Рассмотрим, например, случай ввода данных с измерительного оборудования в цехе и последующего анализа их на уровне управления. Здесь важно обеспечить достаточно малый (но, возможно, ненулевой) интервал времени между изменениями в исходных данных и изменениями в их копии в другом узле системы, где происходит построение отчетов.Механизм асинхронного тиражирования транзакций (репликации) гарантирует доставку измененных данных на вторичные серверы непосредственно после завершения транзакции, если сервер доступен, или сразу после подключения сервера к сети. Такой подход предполагает хранение дублирующей информации в различных узлах сети и обеспечивает, по сравнению с другими подходами к репликации, снижение трафика, уменьшение времени ответа системы, а также позволяет оптимизировать нагрузку на серверы.Асинхронная репликация не делает линии связи более надежными или скоростными. Она перекладывает передачу данных, обеспечение их целостности и ожидание при передаче данных с прикладной программы и пользователя на системный уровень.Асинхронная репликация, в отличие от 2РС, не обеспечивает полной синхронности информации на всех серверах в любой момент времени. Синхронизация происходит через некоторый, обычно небольшой, интервал времени, величина которого определяется быстродействием соответствующего канала связи. Для большинства задач кратковременное наличие устаревших данных в удаленных узлах вполне допустимо.Вместе с тем асинхронная репликация транзакций принципиально обеспечивает целостность данных, так как объектом обмена данными здесь является логическая единица работы - транзакция, а не просто данные из измененных таблиц. Репликационный сервер Sybase Replication Server Репликационный сервер, входящий в состав Sybase System 11, использует асинхронную модель репликации транзакций. При разработке модели данных проектируются и правила репликации. Затем проводится конфигурирование системы. При работе прикладной программы изменения данных отслеживаются системными средствами и в соответствии с конфигурацией требуемые данные передаются в удаленную СУБД (рис. 8). Репликационный сервер представляет собой отдельную задачу, запускаемую одновременно с СУБД. Он имеет свой входной язык и стандартный для продуктов Sybase сетевой интерфейс Open Server. Такое разделение снижает нагрузку на СУБД и делает систему в целом более открытой.Репликация использует интуитивно понятный принцип "публикации" изменяемых данных и "подписки" на изменения.Транзакция может вносить изменения (т.е. добавлять, удалять и изменять записи) в одну или несколько таблиц базы данных. Выбранные для репликации таблицы специальным образом помечаются. Для каждой такой таблицы или группы ее строк, выбранной по заданному условию, определяется один узел (СУБД), в котором данные таблицы являются первичными. Это тот узел, в котором происходит наиболее активное обновление данных. Репликационному серверу, обслуживающему БД с первичными данными, задается описание тиражирования (replication definition). В этом описании, в частности, могут быть заданы интервалы значений первичного ключа таблицы (или другое условие на первичный ключ), при выполнении которого измененные данные будут тиражироваться из этого узла к подписчикам. Если условие не задано, то описание тиражирования действует для всех записей таблицы.Возможность тиражирования группы записей таблицы означает, в частности, что часть записей таблицы может быть первичными данными в одном узле, а часть - в других. В одном или нескольких узлах (СУБД), которым нужны измененные данные, в обслуживающем его репликационном сервере создается подписка (subscription) на соответствующее описание тиражирования. Здесь будет поддерживаться (с небольшой задержкой) копия первичных данных.Современные СУБД используют системный журнал, в который делаются записи о изменениях в базе данных и завершении транзакций. Журнал используется сервером БД для отката и доката транзакций после сбоев и для резервного копирования. Репликация данных в Sybase также использует журнал как источник информации о завершенных транзакциях.В узле, содержащем первичные данные, для каждой тиражируемой базы данных запускается специальная компонента - репликационный агент (Replication Agent - RA). Он подключается к серверу БД и получает от него уведомления о завершении транзакций. Измененные данные передаются репликационному серверу, обслуживающему этот узел. Репликационный сервер в соответствии с описанием тиражирования и подписками отправляет данные в специальном эффективном протоколе по месту назначения - соответствующим репликационным серверам в удаленных узлах.Именно в этом месте - между репликационными серверами - связь может быть медленной или недостаточно надежной. Передаваемые данные в составе транзакции при недоступности узла- получателя записываются в стабильные очереди на диске и затем передаются по мере возможности. Данные могут передаваться в удаленный узел по маршруту, содержащему несколько репликационных серверов. Данная возможность лежит в основе построения иерархических систем репликации.По умолчанию репликационный сервер сохраняет смысл операций. Это значит, что удаление записи из первичной таблицы (выполнение оператора DELETE) приведет к выполнению такого же оператора DELETE в узле, хранящем копию таблицы; выполнение INSERT или UPDATE над первичной таблицей точно так же приведет соответственно к добавлению или обновлению записи в копии таблицы в результате работы системы репликации. Имеется гибкий механизм конфигурирования так называемых функциональных строк (function strings), которые переопределяют любую операцию на макроязыке с возможностью подстановки параметров.В одной базе данных могут содержаться как первичные данные, так и данные-копии. Приложение- клиент, работающее со своей СУБД, может вносить изменения напрямую (операторами INSERT, DELETE, UPDATE) только в первичные данные. Для изменения копии данных предназначен механизм асинхронного вызова процедур.Для работы механизма асинхронного вызова процедур в нескольких базах данных создаются процедуры с одинаковым именем и параметрами, но, возможно, с различным текстом. В одной базе данных процедура помечается как предназначенная к репликации. Вызов этой процедуры вместе со значениями параметров передается через журнал и механизм репликации к узлам- подписчикам. Затем в базах данных подписчиков вызывается одноименная процедура с теми же значениями параметров.Таким образом, для обновления "чужих" для узла данных (копии данных) прикладная программа- клиент вместо выполнения оператора UPDATE вызывает заранее определенную в этом узле хранимую процедуру и передает ей параметры (например, значение первичного ключа и новые значения для обновляемых колонок). Тело этой процедуры пустое и она не выполняет никаких действий, однако ее вызов записывается в журнал. Механизм репликации обеспечивает вызов на узле, содержащем первичные данные, одноименной процедуры с подстановкой параметров. В теле этой процедуры может быть записан оператор UPDATE, обновляющий первичные данные. Тот же механизм репликации передаст изменения в данных узлу, инициировавшему операцию.Репликационный сервер и Replication Agent реализованы в виде отдельных модулей и могут выполняться не на том же компьютере, что сервер базы данных. Включение в систему репликационного сервера практически не оказывает влияние на загрузку сервера первичной базы данных.СУБД, хранящая вторичные данные, может быть любой СУБД, доступной через шлюз, в том числе Oracle, Informix, Ingres, DB2, RMS, ISAM, или даже приложение Open Server.СУБД, хранящая первичные данные, требует наличия для нее RA. Сейчас RA имеется для Sybase SQL Server, Oracle, DB2, Sybase SQL Anywhere. Готовятся RA и для других СУБД. Интерфейс RA открыт и возможно создание RA для нестандартных источников данных.Некоторые применения тиражирования данных:·сервер, выполняющий активное обновление данных (OLTP), разгружается от сложных запросов, связанных с поддержкой принятия решений (DSS); ·консолидация данных от подразделений в центре; ·обмен данными по медленным и/или ненадежным линиях связи; ·поддержание резервной базы данных; ·построение сети равноправных узлов, обменивающихся данными.