Примеры реализации

· Под сервером приложений в случае Java EE подразумевается комплекс программ, реализующих концепцию Java EE и позволяющих запускать в себе Java EEприложения. К классу серверов приложений относятся такие продукты как Sun GlassFish, IBM WebSphere, RedHat JBoss Application Server, Apple WebObjects (англ.) и др.

· Zope, развитый сервер web-приложений.

· Терминальные серверы, например поставляемые компанией Citrix

11 один-к-одному» то есть сервер обслуживал запросы только одного пользователя (клиента), и для обслуживания нескольких клиентов нужно было запустить эквивалентное число серверов.

12 Обработку всех клиентских запросов выполняет один серверный процесс (использующий один процессор), взаимодействующий со всеми клиентами и монопольно управляющий ресурсами (Рис. 19-6). При этом для отдельного клиентского процесса создаётся поток, (thread) в рамках которого локализуется обработка запроса.

13 Архитектура виртуального сервера.

В этой архитектуре клиент подключается не к реальному серверу, а к промежуточному звену (диспетчеру), который выполняет функции диспетчеризации запросов к актуальным сервера. Количество актуальных серверов может быть согласовано с количеством процессоров в системе.
Недостатки:

невозможно направить запрос от конкретного клиента к конкретному серверу.
Серверы становятся равноправными, т.е. нет возможности устанавливать приоритеты для обслуживания запросов.

Современное решение проблемы СУБД для мультипроцессорных платформ заключается в возможности запуска нескольких серверов БД, в том числе и на различных процессорах. При этом каждый из серверов должен быть многопотоковым. Данная модель называется многонитевая мультисерверная архитектура. Она связана с вопросами распараллеливания выполнения одного пользовательского запроса несколькими серверными процессами.
Многопотоковая мультисерверная архитектура.

Многопотоковая односерверная архитектура

Обработку всех клиентских запросов выполняет один серверный процесс (использующий один процессор), взаимодействующий со всеми клиентами и монопольно управляющий ресурсами (Рис. 19-6). При этом для отдельного клиентского процесса создаётся поток, (thread) в рамках которого локализуется обработка запроса.

15 16 17

уществует несколько возможностей распараллеливания выполнения запроса. В этом случае пользовательский запрос разбивается на ряд подзапросов, которые могут выполняться параллельно, а результаты их выполнения потом объединяются в общий результат выполнения запроса. Тогда для обеспечения оперативности выполнения запросов их подзапросы могут быть направлены отдельным серверным процессам, а потом полученные результаты объединены в общий результат (см. рис 10.12). В данном случае серверные процессы не являются независимыми процессами, такими, как рассматривались ранее. Эти серверные процессы принято называть нитями (treads), и управление нитями множества запросов пользователей требует дополнительных расходов от СУБД, однако при оперативной обработке информации в хранилищах данных такой подход наиболее перспективен.

Рис. 10.12. Многонитевая мультисерверная архитектура

Типы параллелизма

Рассматривают несколько путей распараллеливания запросов.

Горизонтальный параллелизм. Этот параллелизм возникает тогда, когда хранимая в БД информация распределяется по нескольким физическим устройствам хранения — нескольким дискам. При этом информация из одного отношения разбивается на части по горизонтали (см. рис. 10.13). Этот вид параллелизма иногда называют распараллеливанием или сегментацией данных. И параллельность здесь достигается путем выполнения одинаковых операций, например фильтрации, над разными физическими хранимыми данными. Эти операции могут выполняться параллельно разными процессами, они независимы. Результат_:выполнения целого запроса складывается из результатов выполнения отдельных операций.

Время выполнения такого запроса при соответствующем сегментировании данных существенно меньше, чем время выполнения этого же запроса традиционными способами одним процессом.

Вертикальный параллелизм. Этот параллелизм достигается конвейерным выполнением операций, составляющих запрос пользователя. Этот подход требует серьезного усложнения в модели выполнения реляционных операций ядром СУБД.

И третий вид параллелизма является гибридом двух ранее рассмотренных (см. рис. 10.14).

Наиболее активно применяются все виды параллелизма в OLAP-приложениях, где эти методы позволяют существенно сократить время выполнения сложных запросов над очень большими объемами данных.

Рис. 10.13. Выполнение запроса при вертикальном параллелизме

Транза́кция (англ. transaction) — группа последовательных операций с базой данных, которая представляет собой логическую единицу работы с данными. Транзакция может быть выполнена либо целиком и успешно, соблюдая целостность данных и независимо от параллельно идущих других транзакций, либо не выполнена вообще и тогда она не должна произвести никакого эффекта. Транзакции обрабатываются транзакционными системами, в процессе работы которых создаётся история транзакций.

Различают последовательные (обычные), параллельные и распределённые транзакции. Распределённые транзакции подразумевают использование больше чем одной транзакционной системы и требуют намного более сложной логики (например, two-phase commit — двухфазный протокол фиксации транзакции). Также, в некоторых системах реализованы автономные транзакции, или под-транзакции, которые являются автономной частью родительской транзакции.

Храни́мая процеду́ра — объект базы данных, представляющий собой набор SQL-инструкций, который компилируется один раз и хранится на сервере. Хранимые процедуры очень похожи на обыкновенные процедуры языков высокого уровня, у них могут быть входные и выходные параметры и локальные переменные, в них могут производиться числовые вычисления и операции над символьными данными, результаты которых могут присваиваться переменным и параметрам. В хранимых процедурах могут выполняться стандартные операции с базами данных (как DDL, так и DML). Кроме того, в хранимых процедурах возможны циклы и ветвления, то есть в них могут использоваться инструкции управления процессом исполнения.

Хранимые процедуры похожи на определяемые пользователем функции (UDF). Основное различие заключается в том, что пользовательские функции можно использовать как и любое другое выражение в SQL запросе, в то время как хранимые процедуры должны быть вызваны с помощью функции CALL:

CALL процедура(…)

или

EXECUTE процедура(…)

Хранимые процедуры могут возвращать множества результатов, то есть результаты запроса SELECT. Такие множества результатов могут обрабатываться, используя курсоры, другими сохраненными процедурами, возвращая указатель результирующего множества, либо же приложениями. Хранимые процедуры могут также содержать объявленные переменные для обработки данных и курсоров, которые позволяют организовать цикл по нескольким строкам в таблице. Стандарт SQL предоставляет для работы выражения IF, LOOP, REPEAT, CASE и многие другие. Хранимые процедуры могут принимать переменные, возвращать результаты или изменять переменные и возвращать их, в зависимости от того, где переменная объявлена.

Реализация хранимых процедур варьируется от одной СУБД к другой. Большинство крупных поставщиков баз данных поддерживают их в той или иной форме. В зависимости от СУБД, хранимые процедуры могут быть реализованы на различных языках программирования, таких, как SQL, Java, C или C++. Хранимые процедуры написанные не на SQL могут самостоятельно выполнять SQL-запросы, а могут и не выполнять. Все более широкое использование хранимых процедур привело к появлению процедурных элементов в языке SQL стандарта SQL:1999 и SQL: 2003 в части SQL/PSM. Это сделало SQL императивным языком программирования. Большинство СУБД предлагают собственные проприетарные и расширения производителя, сверх SQL/PSM.

Генераторы предназначены для получения последовательностей уникальных чисел. Например - 1, 2, 3..., 10, 20, 30, и т.п. Такие числа обычно используются как идентификаторы записи в таблицах, имеющих суррогатный (абстрактный) первичный ключ. Например, в таблице клиентов для их нумерации введен столбец CLIENT_ID INTEGER, по которому построен первичный ключ. Столбец можно заполнять значениями генератора.

Нужно сразу заметить, что сами по себе генераторы не обеспечивают сохранение последовательности номеров в случае удаления записей - генератор всего лишь выдает числа по очереди увеличивая их на некоторую величину и обеспечивая уникальность выданных значений. То есть, генератор выглядит как переменная типа integer (в первом диалекте, или int64 в третьем диалекте), которая находится в памяти, и над которой можно выполнять операции Inc и Dec. Если вам требуется обеспечить непрерывные последовательности идентификаторов записей даже в случае их удаления или модификации, то вам нужно обратиться к статье Auditable series of numbers (непрерывные последовательности чисел). В любом случае это задача приложения и сервера, и выходит за рамки данного описания.