Adatbázisrendszerek elméleti alapjai 6. előadás Osztott adatbázisok

Osztott adatbázisok Bevezetés Architektúrák Darabolás (fragmentálás) Sokszorosítás (replikálás) 2PC (Kétfázisú commit protokoll) Globális és lokális zárkezelés 6. előadás

Bevezetés Elosztott számítás Autonóm számítási egységek összessége, melyek egy hálózatba vannak kötve, és egy közös feladat ellátásában működnek együtt. 6. előadás

Miért? Rendelkezésre állás több helyen Megbízhatóság Cég több telephellyel Megbízhatóság Válaszidő csökkentése Skálázhatóság 6. előadás

Mit osszunk el? Számítás logikája Ellátott funkciók Adat Vezérlés 6. előadás

Elosztott adatbázis Több, logikailag kölcsönösen összefüggő adatbázis gyűjteménye Számítógépes hálózat köti össze 6. előadás

Elosztott adatbázisrendszer Distributed DBMS Szoftverrendszer Elosztott adatbázist kezel Elosztottságot elrejti a felhasználó elől 6. előadás

Adatok kézbesítése Kézbesítés módja Gyakoriság Módszer Pull-only, push-only, hibrid Gyakoriság Periodikus, feltételes, szabálytalan (ad-hoc) Módszer Unicast, one-to-many 6. előadás

Előnyök Elosztott adatok átlátszó kezelése Elosztott tranzakciók Nagyobb teljesítmény Könnyű bővíthetőség (skálázhatóság) 6. előadás

Átlátszóság fajtái Adatfüggetlenség Hálózati átlátszóság Logikai Fizikai Hálózati átlátszóság Elhelyezkedési átlátszóság Elnevezési átlátszóság Sokszorosítás átlátszósága Fragmentáció átlátszósága 6. előadás

Átlátszóság helye DDBMS-ben Hozzáférési rétegen Operációs rendszerben 6. előadás

Tervezési problémák Elosztás Könyvtárak kezelése Partícionálás Replikáció Teljesen vagy parciálisan replikált Könyvtárak kezelése Lekérdezések elosztása Konkurrenciavezérlés Holtpontok Megbízhatóság 6. előadás

Tervezési problémák 6. előadás

Architektúrák Rendszer szerkezetét jelenti Komponensek és funkcióik Komponensek közötti relációk Átfolyó adatok milyensége és a folyás vezérlése 6. előadás

Architektúra megadása Szabványosítás Referencia modellel adjuk meg 6. előadás

Referencia modell megadása Komponens alapú Funkcionális Adat központú 6. előadás

Példa: ANSI/SPARC 6. előadás

DDBMS megadása 6. előadás

Architektúra adatközpontú leírása 6. előadás

MultiDatabase rendszerek (MDBS) Teljesen autonóm Nem tudják, hogy működjenek együtt Akár egymás létezéséről sem tudnak Akár nem is tudják, hogyan kommunikáljanak 6. előadás

MultiDatabase rendszerek (MDBS) 6. előadás

MultiDatabase rendszerek (MDBS) 6. előadás

Kliens-szerver architektúra 6. előadás

Kliens-szerver architektúra típusai Több kliens, egyetlen szerver Több kliens, több szerver Kliens oda kapcsolódik, ahol az adat (funkció, stb.) van Kliens csak egy szerverrel kommunikál 6. előadás

Fragmentálás Lépések Irány Fragmentáció Allokáció Vízszintes – táblák sorainak szétosztása Függőleges – oszlopok szétosztása 6. előadás

Elosztás dimenziói 6. előadás

Elosztás dimenziói Megosztás szintje Hozzáférési minták viselkedése Nem osztunk meg semmit Csak adatokat Programokat is Hozzáférési minták viselkedése Statikus Dinamikus Tudás szintje 6. előadás

Elosztást befolyásolják Adatbázis Darabolás helyes megválasztása, darabok mérete Alkalmazások Hozzáférések fajtái, számosságuk és helyei (adat lokalizáció) Kommunikációs hálózat Sávszélesség, késleltetés, kommunikációs overhead Számítógépes rendszerrel kapcsolatos Tárolás költsége egy adott gépen Számítás költsége egy adott gépen 6. előadás

Miért fragmentáljunk? Teljes másolatok költségesek Általában nem szükséges a teljes adattábla minden alkalmazásnak Lekérdezésen belüli párhuzamosítás 6. előadás

Fragmentálás helyessége Teljesség felbontás esetén minden adatelem, ami R-ben megtalálható, szerepelnie kell egy van több Ri-ben Rekonstruálhatóság A fenti jelöléssel létezik egy operátor, melyre Diszjunktság 6. előadás

Allokálás Replikáció nélkül Replikációval Teljes replikációval Részleges replikációval 6. előadás

Replikáció Adatok redundáns tárolása az elosztott rendszer különböző helyein Növekedett rendelkezésre állás Csökkent válaszidő Jó skálázhatóság Szinkronizációs költségek 6. előadás

Replikáció típusai Teljes replikáció Részleges replikáció Lokális tranzakciók – nem replikált adatok 6. előadás

Konzisztencia Kölcsönösen konzisztens állapot Erős Gyenge Egy adat minden másolata megegyezik Erős Minden másolatnak meg kell egyeznie Gyenge Előbb-utóbb meg kell egyeznie (eventually consistent) 6. előadás

Globálisan nem sorosítható ütemezés (1) Kiinduló állapot konzisztens A tárolja x-et B tárolja x, y-t C tárolja x, y, z-t 6. előadás

Globálisan nem sorosítható ütemezés (2) 6. előadás

Globálisan nem sorosítható ütemezés (3) T1-nek le kell futnia A,B,C-n T2-nek csak B-n és C-n T3-nak csak C-n Egy lehetséges ütemezés: 6. előadás

Globálisan nem sorosítható ütemezés (4) Tranzakciók sorrendje ekkor: Hb esetén T1, T2 Hc esetén T2, T3, T1 Globálisan nem sorosítható, de az adatbázis kölcsönösen konzisztens marad 6. előadás

1SR – One-copy serializability Tranzakciók hatása a replikált adatokon olyan legyen, mintha egymagában futtattuk volna egy adaton Az ütemezés ekvivalens egy soros ütemezésével a nem-replikált adatoknak 6. előadás

Frissítések végrehajtása Központosított Master copy Single master Primary copy Elosztott Bármelyik másolat módosítható 6. előadás

Másolatok frissítése Mohó Lusta Szinkron frissítés, a tranzakcióknak meg kell várni, mire minden másolat frissül Lusta Aszinkron frissítés Inkonzisztencia veszélye 6. előadás

Replikáció átlátszósága Átlátszatlan Az alkalmazásnak tudnia kell, melyik adat melyik szerveren van Átlátszó A szerverek elfedik a replikációt 6. előadás

Mohó, centralizált, primary copy, korlátozott átlátszóság 6. előadás

Mohó, centralizált, primary copy, teljes átlátszóság 6. előadás

Mohó, elosztott 6. előadás

Lusta, centralizált 6. előadás

Kétfázisú commit (2PC) A tranzakció commit fázisa két lépésből áll Minden résztvevő először rábólint, hogy mehet a tranzakció Csak ezután kerül véglegesítésre vagy abortálásra Pl. valahol deadlock-ot okozna a tranzakció Ekkor mindenhol Abort 6. előadás

Hogyan működik? Minden állomás naplózza saját eseményeit Van egy koordinátor állomás, ő hozza a végleges döntést Ha volt olyan állomás ami ABORT-t szeretne, akkor a végleges döntés ABORT legyen Ha minden állomás COMMIT-t szeretne, akkor a végleges döntés COMMIT legyen Az állomások üzeneteket küldenek egymásnak, ezt is naplózzák A végleges döntés után van hatása a műveleteknek 6. előadás

2PC protokoll (1) A koordinátor saját naplójába (T, Felkészül) Ezt mindenhova elküldi (még magának is) Ha egy állomás megkapta az üzenetet, eldönti, hogy a nála COMMIT vagy ABORT lesz majd Ha COMMIT várható (már csak ez lenne hátra) (T, Készenáll) a saját naplóba koordinátornak elküldeni (T, Készenáll) –t Ha ABORT várható (T, ABORT-Legyen) a saját naplóba koordinátornak elküldeni (T, ABORT-Legyen)-t 6. előadás

2PC protokoll (2) A koordinátor megkapja az üzeneteket Ha a koordinátor a (T, Készenáll)-t megkapta mindenkitől (T, COMMIT) a saját naplójába mindenhova elküldi a (T, COMMIT-Lesz)-t Ha a koordinátor a (T, ABORT-Legyen)-t kapta legalább egy állomástól (T, ABORT) a saját naplójába mindenhova elküldi a (T, ABORT-Lesz)-t 6. előadás

2PC protokoll (3) A résztvevő megkapja a végleges döntést Ha egy állomás a (T, COMMIT-Lesz)-t kapja (T, COMMIT) Ha egy állomás a (T, ABORT-Lesz)-t kapja (T, ABORT) 6. előadás

Globális és lokális zárkezelés – zárak típusai Minden LOCK globális. Egyszerű modell, egy zárállomás tartja nyilván ezeket Egy LOCK 3 üzenet (igénylés, engedélyezés, feloldás) A zárállomás nagyon terhelt lehet Elsődleges példány Mindenből van egy elsődleges példány, zároláskor ehhez fordulunk Nem koncentrált a forgalom Osztott zárolások 6. előadás

Osztott zárak Nem lehet semelyik két tranzakciónak ugyanazon objektumon globális WLOCK-ja Ha egy tranzakciónak van globális WLOCK-ja az objektumon, egy másiknak sem lehet globális RLOCK Több tranzakciónak is lehet globáios RLOCK- ja egy objektumra Minden állomás az érvényes globális LOCK-ok figyelembevételével működik 6. előadás

RLOCK megszerzése Globális RLOCK A megszerzéséhez elég egy lokális RLOCK A Ha az i. állomás akar egy RLOCK Ai-t, nem kell üzenni Ha WLOCK Ai van, akkor elutasítjuk Ha semmi vagy RLOCK Ai, akkor engedélyezzük Engedélyezéskor felteszi az RLOCK Ai-t (globális RLOCK A is) 6. előadás

WLOCK megszerzése Globális WLOCK A megszerzéséhez kell minden WLOCK Ai Ha az i. állomás akar egy WLOCK Ai-t, akkor üzen minden másik állomásnak, ahol az Aj megtalálható Ha ezen állomáson RLOCK Aj vagy WLOCK Aj, elutasítja a kérést Különben engedélyezi Ha megjöttek a válaszok Ha mindenhonnan engedélyezés jött i. állomás felteszi a WLOCK Ai-t Mindenhova üzen, hogy WLOCK Aj (globális WLOCK A) 6. előadás

Többségi zárolás Globális RLOCK A megszerzéséhez kell, hogy legyen RLOCK Ai az Ai-k többségén Globális WLOCK A megszerzéséhez kell, hogy legyen WLOCK Ai az Ai-k többségén Nem tehetünk fel WLOCK Ai-t és RLOCK Ai-t és nem lehet két WLOCK Ai egyszerre 6. előadás

Többségi zárolás Legyen n, hogy hány példány van A-ból, illetve legyen Globális RLOCK A megszerzéséhez kell, hogy RLOCK Ai legyen legalább l db Ai-n Globális WLOCK A megszerzéséhez kell, hogy WLOCK Ai legyen legalább k db Ai-n 6. előadás