СПАСОИ (10) - Лекция №1 - Распределённые системы обработки данных
Содержание
Распределённые системы обработки данных
Распределённая система обработки данных (РСОД):
- если её данные и/или программы располагаются на разных узлах системы;
- если система обеспечивает прозрачный доступ к этим данным. Незаметно для клиента, он не видит подзапросов, а только результат;
- эта система устойчива к потере связности.
Пример модели РСОД
Два филиала.
В Санкт-Петербурге сидит оператор, выполняет запрос: "Найти клиентов банка, у которых остаток на счёте в Санкт-Петербурге остаток на счёте не меньше 2000, а в Москве - не менее 1000".
Этот запрос на языке SQL поступает на сервер БД №2 и там оптимизируется: выделяются подзапросы:
- к серверу БД №1: найти клиентов, у которых остаток на счёте не меньшее 1000, и которые имеют счёт в Санкт-Петербурге. Запрос выполняется на сервере БД №1 и результат возвращается на сервер БД №2;
- сервер БД №2 формирует и выполняет: из полученного на предыдущем шаге множества найти клиентов, у которых остаток на счёте в Санкт-Петербурге составляет не меньше 2000. Подзапрос выполняется, и результаты возвращаются на исходную рабочую станцию.
Кажется, что эта система распределённая. Но не будем спешить. Например, прервалась связь между филиалами - и первый подзапрос не выполнится. Так что система из примера не является распределённой. Для обеспечения распределённости надо использовать репликации - локальные копии БД других филиалов.
Подходы к проектированию автоматизированных систем
Есть несколько:
- структурный:
- общая задача декомпозируется по иерархии сверху вниз на более простые. Используются диаграммы потоков данных (DFD);
- используются реляционные базы данных;
- при обработке записей БД применяется процедурный язык (C, C++ и прочие). SQL не является процедурным. Возникает проблема импеданса, которая решается курсором;
- объектно-ориентированный:
- с самого начала выделяются классы (объекты);
- используются объектно-ориентированные БД;
- при обработке записей применяется объектно-ориентированное программирование.
Преимущества и недостатки:
- при ООП, по существу, предметную область можно представить в виде сцены, а объекты выступают в качестве актёров на этой сцене. Всё очень наглядно. Число объектов резко сокращается по сравнению со структурным;
- при структурном же подходе, при усложнении предметной области, БД становится необозримой;
- некоторые предметные области сложно представить в виде объектов и связей между ними. Например, медицина, экономика - там данные плохо структурированы;
- для ОО БД нет такой стройной теории, как для реляционных;
В общем, мы будем рассматривать структурный подход.
Модели проектирования
В структурном подходе к проектированию РСОД используются две модели:
- каскадная - в настоящее время не используется;
- спиральная - используется сейчас.
Каскадная модель
Проектирование происходит поэтапно.
| № | Этап | Результат реализации |
|---|---|---|
| 1 | выявление потребностей конечных пользователей | функциональный граф предметной области |
| 2 | концептуальное проектирование | инфологическая схема БД, спецификация прикладных задач |
| 3 | выбор архитектуры | выбирается модель доступа к данным, комплекс технических средств, общесистемное ПО и прочее |
| 4 | логическое проектирование | отражение инфологической схемы в конкретной СУБД - даталогическая схема БД, пишется исходный код программ |
| 5 | отладка | сборка на стенде, пилотный проект |
| 6 | внедрение и сопровождение | эксплуатация системы, выявление и устранение ошибок, модернизация системы. Модернизация замыкает все этапы в цикл - всё начинается вновь с первого этапа |
Особенность каскадной модели: каждый следующий этап разработки системы начинается после завершения всех работ предыдущего этапа.
Краткое описание этапов проектирования
Выявление потребностей конечных пользователей
Функциональный граф предметной области - это граф, узлы которого обозначают процессы и данные будущей системы, а дуги используются для обозначение входных и выходные данных процессов этого графа.
Пример графа:
$d_{22} = f_2(d_{12}, d_{21}) = f_2(f_1(d_{11}), d_{21})$
И, вообще говоря, функционального графа достаточно для построения всей системы.
Современные компьютеры построены по архитектуре фон Неймана (данные и процессы разделены). Поэтому для реализации системы проектировщик вынужден извлечь из графа данные (овалы) и структурировать их в виде схемы БД, а также извлечь процессы (прямоугольники) и реализовать их в программах. В общем, проектировщик вынужден резать граф "по живому" - что и является источником большого количества ошибок при проектировании.
Концептуальное проектирование
Пример инфологической схемы:
Пунктиром показаны синтетические ключи.
Спецификафия задачи - это совокупность входных и выходных данных и алгоритм связи между ними. Для описания спецификаций используется структурированный язык.
Концептуальный проект не зависит от будущей реализации (от архитектуры системы). Он определяет содержание проекта.
продолжение...
