Kapitel 8 Verteilte Datenbanken

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1 Kapitel 8 Verteilte Datenbanken Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 LMU München 2008 Thmas Bernecker, Tbias Emrich 2010 Tbias Emrich, Erich Schubert unter Verwendung der Flien des Datenbankpraktikums aus dem Wintersemester 2007/08 vn Dr. Matthias Schubert

2 Übersicht 8.1 Client-Server-Architektur 8.2 Unterstützte Rechnerarchitekturen 8.3 Oracle Parallel Server 8.4 Verteilte Datenbanken LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 2

3 Client-Server-Architektur Datenbankserver: führt die ihm angetragenen Datenbankperatinen aus Oracle-Architektur: Kern des DBS ist die Oracle-Instanz Eine Oracle-Instanz verwaltet genau eine zugehörige Datenbank lgische Trennung zwischen der Datenbank und Instanz Eine Instanz kann zu verschiedenen Zeitpunkten an verschiedene Datenbanken gekppelt sein. Kmmunikatin der Anwendungsprzesse mit der Datenbankinstanz in Oracle: Dedicated-Server-Cnfiguratin (DS): eigener Serverprzess für jeden Anwendungsprzess Dynamic Multi-Threaded-Server-Cnfiguratin (MTS): Der Oracle- Dispatcher reiht die Anfrderungen der Anwendungsprzesse in eine Warteschlange in der System Glbal Area (SGA) ein; Bearbeitung durch einen beliebigen (vm Dispatcher zugerdneten) Server-Przess LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 3

4 Kmbinatin der beiden Varianten möglich Anwendungsprzesse Oracle- Datenbankinstanz DS Server-Przess DS Server-Przess Dispatcher S G A DBWR LGWR SMON PMON Hintergrundprzesse Oracle- Datenbank MTS Bei der Verbindung mit einer Oracle-Instanz lässt sich die Knfiguratinsvariante einstellen (bei entsprechenden Einträgen in der Datei tnsnames.ra ) CONNECT <User>/<Passwrt>@db_mts CONNECT <User>/<Passwrt>@db_ds LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 4

5 Übersicht 8.1 Client-Server-Architektur 8.2 Unterstützte Rechnerarchitekturen 8.3 Oracle Parallel Server 8.4 Verteilte Datenbanken LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 5

6 Unterstützte Rechnerarchitekturen Oracle unterstützt im wesentlichen vier Rechnerarchitekturen: Ein-Przessr-System (EP) Symmetrisches Multi-Przessr-System (SMP): mehrere gleichberechtigte Przessren, gemeinsamer Hauptspeicher Shared-Everything- der Shared-Memry-System Cluster-System (CS): mehrere unabhängige Rechner mit jeweils eigenem Hauptspeicher, gemeinsames Sekundärspeichersystem Shared-Disk-System Massiv-Parallel-Systeme (MPP): hhe Anzahl vn Einzelprzessren (bis zu mehreren 1000), mit eigenem Haupt- und Sekundärspeicher Shared-Nthing-System Oracle-Standardausstattung: EP und SMP Verwendung vn CS und MPP: parallele Erweiterung vn Oracle (Oracle Parallel Server, OPS) erfrderlich LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 6

7 Übersicht 8.1 Client-Server-Architektur 8.2 Unterstützte Rechnerarchitekturen 8.3 Oracle Parallel Server 8.4 Verteilte Datenbanken LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 7

8 Oracle Parallel Server OPS-Einsatz: Oracle zieht aus der vrhandenen Rechnerarchitektur ptimalen Nutzen Pr Datenbank auf einem Rechner: Oracle-Instanz mit den jeweiligen Hintergrundprzessen eigener SGA Durch mehrere (auf verschiedene Rechner verteilte) Oracle-Instanzen verwaltete Datenbank: Anwendung mit kurzen Transaktinen mit wenig CPU- und I/O-Aufwand (z.b. OLTP): Verteilung der Transaktinen auf die beteiligten Przessren Erhöhung des Durchsatzes Aufwändige Transaktinen mit hhen CPU- und I/O-Ksten (z.b. OLAP): Parallele Verarbeitung der Transaktinen auf den beteiligten Przessren Beschleunigung der Anwendung Erhöhte Fehlertleranz gegenüber Rechnerausfällen mit aktiver Instanz: Wiederherstellung der Knsistenz der betrffenen Datenbanken durch eine andere Instanz LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 8

9 Übersicht 8.1 Client-Server-Architektur 8.2 Unterstützte Rechnerarchitekturen 8.3 Oracle Parallel Server 8.4 Verteilte Datenbanken LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 9

10 Verteilte Datenbanken Rechnerverbund mit mehreren aktiven Datenbanken (und deren Oracle- Instanzen): möglicher Zusammenschluss zu einer verteilten Datenbank Unterschied zu parallelem Server: Daten sind dauerhaft über die beteiligten Instanzen partitiniert, der Ausfall einer Instanz kann nicht kmpensiert werden Unterstützung durch verteilte Datenbank: Remte-Datenbankzugriff SQL-Anfragen auf Tabellen verschiedener Datenbanken möglich datenbankübergreifende Jins geeignete Aufteilung der SQL-Anweisung und Zusammenführung der Einzelergebnisse zum Gesamtergebnis durch Oracle Transaktinen mit Operatinen auf mehreren Datenbanken möglich Verwaltung der Plattfrmen und Netzwerkprtklle durch Oracle LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 10

11 Einbettung vn Anwendungen in die verteilte Umgebung 1. Bekanntmachung der Datenbankinstanzen als <DB-Alias> mit den zugehörigen Rechneradressen an das DBS in der Datei tnsnames.ra 2. Verbinden mit einer Datenbank: CONNECT 3. Zugriff auf andere Datenbanken durch Datenbank-Links: CREATE DATABASE LINK <DB-Link> USING <DB-Alias2>; 4. Bezug eines SQL-Befehls auf Schemabjekte dieser Datenbank (Tabellen, Sichten, Przeduren, etc.) über LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 11

12 Sichten und Synnyme Einfachere Handhabung der Daten Viewdefinitin hne Angabe des Datenbank-Links: CREATE VIEW <Sicht> AS SELECT * FROM <Tabelle>@<DB-Link>; Ähnlich: Synnymdefinitin CREATE SYNONYM <Synnym> FOR <Tabelle>@<DB-Link>; Der Synnymname fungiert anschließend wie ein Tabellenname. Unterschied? LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 12

13 Datenbank-Operatinen Einfache verteilte Leseperatin Anfrage auf Objekte aus genau einer Remte-Datenbank, keine lkalen Objekte Weiterleitung der Anfrage an die entsprechende Oracle-Instanz: select * frm mitarbeiter@db1 where gehalt > 5000; Kmplexe verteilte Leseperatin Objekte aus mehreren Datenbanken Zerlegung der SQL-Anweisung durch lkalen Server in Subbefehle, Weiterleitung an die entsprechenden Oracle-Instanzen: select * frm mitarbeiter@db1 m, abteilung@db2 a where... ; LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 13

14 Verteilte Schreibperatinen Absicherung durch das Transaktinsknzept Lkale Transaktin: Änderung vn Objekten in der lkalen Datenbank Verarbeitung läuft wie im nicht-verteilten Fall Remte Transaktin: Änderung vn Objekten vn genau einem Remte-Server gewöhnliche Transaktinsverwaltung auf dem Remte-Server: update set gehalt = gehalt * 1.2 where gehalt > 5000; Verteilte Transaktin: Änderung vn Objekten auf mehreren Datenbank-Servern Bearbeitung gemäß dem 2-Phasen-Cmmit-Prtkll LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 14

15 Transaktinskntrlle durch das 2-Phasen-Cmmit-Prtkll 1. Phase: Abstimmung der Teilnehmer Durchführung der lkalen Transaktinen auf den Instanzen hne Cmmit Jede Instanz sendet ein Vte Cmmit der ein Vte Abrt an den Krdinatr und wartet anschließend auf dessen glbale Entscheidung 2. Phase: Entscheidung des Krdinatrs Liefern alle Teilnehmer Vte Cmmit, s entscheidet der Krdinatr cmmit Liefert (mindestens) ein Teilnehmer Vte Abrt, s entscheidet der Krdinatr abrt LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 15

16 Replikatin Redundante Speicherung der Daten in mehreren Datenbanken bessere Verfügbarkeit und schnellerer lkaler Zugriff Abgleich der redundanten Daten durch das DBMS nötig Oracle bietet drei Replikatinsmechanismen: Asynchrne Replikatin: Peridische Aktualisierung der redundanten Daten in der Slave-Datenbank bzgl. des Standes der Master-Datenbank: CREATE SNAPSHOT <Schnappschuss> REFRESH <Refresh_Klausel> AS... ; -- wann, was? Synchrne Replikatin: Gleichzeitige Aktualisierung der redundanten Daten in der Slave-Datenbank mit den Daten in der Master-Datenbank Synchrne Lese/Schreib-Replikatin: Änderungen auf Master- und Slave-Datenbank erlaubt, Aktualisierung nach jeder Änderung LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 16

17 Replikatin Synchrnisatin über interne Trigger autmatische Generierung durch Oracle Einbettung in eine übergreifende Transaktinskntrlle Management der Replikatin durch den Replicatin Manager vn Oracle LMU München Flien zum Datenbankpraktikum Wintersemester 2012/13 17