СИСТЕМА ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ

Полезная модель относится к вычислительным системам и в частности к системам управления распределенными базами данных. Она основана на создании распределенной программной системы для децентрализованного управления распределенной базой данных.
Одной из важнейших проблем существующих распределенных баз данных (РБД) является низкая автономность локальных узлов РБД, то есть изменения в структуру локального узла РБД может внести только администратор (центральный узел) всей РБД. Но, на практике, часто возникает необходимость внесения таких изменений непосредственно на локальном узле РБД. В результате, при внесении изменений в структуру данных на локальном узле РБД возникает необходимость прерывания процесса функционирования РБД на время внесения изменений в структуру данных на центральном узле, а только после этого на остальных локальных узлах. Таким образом, процесс внесения изменений в структуру данных РБД претерпевает существенные задержки.
Известен способ децентрализованного управления процессом распределенной обработки данных (патент №2365977 от 27.12.2006 года "Способ децентрализованного управления процессом распределенного моделирования и обработки данных"), заключающийся в том, что с помощью программно-технических средств через сеть контролируют процесс обработки данных или моделирования, выявляют события отказа информационных и аналитических модулей, корректируют процесс обработки данных или моделирования или повторяют отдельные их этапы, выявляют события отказа управляющего процесса.
Недостатком указанного аналога является низкие возможности способа-аналога по влиянию на структуру данных. В результате этого, процесс изменения структур данных претерпевает существенные задержки.
Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям аналогом (прототипом) к заявляемому является система осуществления репликации информации в распределенной базе данных (патент №2315349 от 12.07.2006 года "Способ репликации информации в распределенных базах данных и система его осуществления"), заключающийся в том, что в процессе обмена реплицируемыми данными между узлами РБД формируют обменные файлы, которые пересылают между узлами РБД.
Недостатком прототипа является то, что в процессе репликации отсутствует возможность передачи между узлами РБД информации об изменении структуры данных на локальных узлах РБД, что ограничивает потенциальные возможности процесса функционирования распределенной базы данных с точки зрения времени изменения структуры данных РБД.
Задачей, решаемой настоящей полезной моделью, является создание системы децентрализованного управления структурой распределенной базы данных, позволяющей снизить затраты временных ресурсов на внесение изменений в структуру данных РБД, за счет введения дополнительной функции структурной обработки. Эта функция реализуется модулем структурной обработки, с применением которого возможно выполнить:
1) анализ структуры БД своего узла РБД;
2) передачу информации об изменениях структуры другим узлам РБД;
3) внесение изменений в структуру своего узла РБД при получении управляющей информации от других узлов РБД.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков обеспечивает возможность снижения затрат временных ресурсов на внесение изменений в структуру данных РБД.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Заявленное устройство поясняется чертежом, на котором показана общая структурная схема системы децентрализованного управления структурой распределенной базы данных.
Система децентрализованного структурного управления распределенной базой данных, представленная на чертеже, содержит: локальные базы данных (1.1, 1.2 … 1.n) и программные модули структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n), установленные на узлах РБД (4.1, 4.2 … 4.n). Каждый модуль взаимодействует с узлами РБД (4.1, 4.2 … 4.n) через установленную на узел СУБД (2.1, 2.2 … 2.n), а также с остальными модулями структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n), в соответствии с логической структурой РБД, через телекоммуникационную сеть (5).
Промышленная применимость изобретения обусловлена тем, что заявленная полезная модель системы децентрализованного управления структурой распределенной базы данных, может быть реализована на базе современной элементной базы, с достижением указанного в полезной модели назначения.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Каждый модуль структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n) периодически анализирует структуру своего узла РБД (4.1, 4.2 … 4.n), и фиксирует изменения в ней. При возникновении изменения в структуре своего узла РБД (4.1, 4.2 … 4.n), модуль структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n) отсылает, через телекоммуникационную сеть (5), новою структуру своего узла РБД (4.1, 4.2 … 4.n) в формализованном виде (например, XML) всем модулям структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n) других узлов РБД (4.1, 4.2 … 4.n), с которыми его узел РБД (4.1, 4.2 … 4.n) связан в соответствии с логической структурой РБД. Каждый модуль структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n), принявший данную информацию вносит изменения в структуру своего узла РБД (4.1, 4.2 … 4.n). В случае изменений в структуре своего узла РБД (4.1, 4.2 … 4.n), модуль структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n) рассылает новую структуру своей локальной БД (1.1, 1.2 … 1.n) в формализованном виде всем модулям структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n) других узлов РБД (4.1, 4.2 … 4.n), с которыми его узел РБД (4.1, 4.2 … 4.n) связан в соответствии с логической структурой РБД. Взаимодействие модулей структурной обработки (3.1, 3.2 … 3.n) со своими локальными БД (1.1, 1.2 … 1.n) осуществляется через СУБД (2.1, 2.2 … 2.n) своего узла.
Правомерность теоретических предпосылок проверялась с помощью имитационных моделей системы-прототипа и заявленной системы. Моделирование выполнялось в рамках теории массового обслуживания на базе языка моделирования GPSS. Эксперимент проводился в программной среде GPSS World при следующих условиях:
1) количество узлов РБД n=100;
и
и
и
и
и
и
2) загрузка узла РБД обработкой запросов на изменение структуры A=0,001, где A=λ·τ, при этом λ - интенсивность поступления запросов на изменение структуры, а τ - среднее время обработки запросов на изменение структуры;
q
q
q
q
q
q
3) загрузка узла РБД обработкой поисковых запросов A=0,1, где A=λ·τ, при этом λ - интенсивность поступления поисковых запросов, а τ - среднее время обработки поисковых запросов;
4) соотношение между затратами времени на обработку поискового запроса и запроса на изменение структуры γ=0,01.
Результаты эксперимента показывают, что применение заявленной системы дает выигрыш по времени изменений структуры данных РБД порядка 7-8% (в зависимости от интенсивности, поступающих в систему, запросов) по сравнению с системой-прототипом.