Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ структурных характеристик распределенных систем обработки информации и проблем управления выполнением транзакций в распределенных базах данных 11
1.1 .Предметная область 11
1.1.1.Распределенная система 12
1.1.2.Распределенная система обработки информации 14
1.1.3. Система распределенных баз данных 17
1.2.Общая характеристика распределенной системы обработки информации 21
1.2.1.Описание распределенной системы обработки информации 21
1.2.2.Структура распределенной системы обработки информации 23
1.2.3 .Характеристика распределенной системы обработки информации 24
1.2.4.Классификация распределенной системы обработки информации 26
1.3.Проблемы и задачи управления процессами, возникающими при выполнении и обслуживании распределенной системы обработки информации 28
1.3.1.Общая характеристика событий, возникающих при эксплуатации распределенной системы обработки информации 28
1.3.2.Структура транзакций в распределенной системы обработки информации 38
1.3.3.Общая характеристика проблем управления выполнением транзакций в распределенной системы обработки информации 39
1.3.4.Классификация проблем управления выполнением транзакций 39
1.3.6.Постановка задачи 41
1 4 Основные результаты по главе 1 42
Глава 2. Разработка метода и модели выявления конфликтов в распределенной базе данных 43
2.1.Средства и методы обработки и управления выполнением транзакций в РБД РСОИ 43
2.1.1.Методы и модели управлением выполнением транзакций современными системами управления базами данных 43
2.1.2,Обработкаи оптимизация запросов 48
2.1.3.Управление одновременным(доступом 50
2.1.4.Управление выполнением транзакций методами блокировок 50
2.1.5.Распределенная и параллельная обработка запросов 54
2.1.6.Распределенная и параллельная обработка транзакций 54
2.2.Разработка моделей анализа процессов разработки, обработки и выполнения транзакций в РБД 55
2.2.1.Инстументарные средства СУРБД управления транзакциями 55
2.2.2. Анализ процессов обработки и обслуживания транзакций методами исследования сетей Петри 57
2.3.Модели выявления конфликтных ситуаций на стадии разработки СРБД 62
2.3.1.Модели разработки отказоустойчивой многоуровневой СРБД с учетом иерархии и подчиненности компонентов 63
2.3.2.Модели анализа и исследования процессов разработки, оптимизации обработки и управления выполнением транзакций 66
2.3.3.Разработка алгоритмических методов анализа процессов выполнения и обслуживания транзакций в РБД 72
2.4.Основные результаты по главе 2 80
Глава 3. Разработка модели выбора допустимых путей выполнения транзакций для улучшения управляемости их выполнения в распределенных системах обработки информации 81
3.1.Роль теории и системы массового обслуживания в управление выполнением транзакций в РСОИ 81
3.2.Разработка методов и моделей улучшения управляемости выполнением и обработки транзакций в распределенных системах обработки информации 83
3.2.1. Разработка концептуальных моделей обслуживания транзакций 83
3.2.2.Разработка моделей выполнения транзакций на языке сетей Петри 91
3.2.3.Разработка моделей анализа и обслуживания транзакций на зыке сетей Петри 93
3.3. Разработка методов и моделей анализа процессов обслуживания и оптимизации обработки транзакций 96
3.4 Основные результаты по главе 3 98
Глава 4. Разработка методов и моделей исследования множества транзакций 99
4.1.Средства исследования обработки и диспетчеризации распределенных и параллельных транзакций в СРБД 99
4.2.Разработка алгоритмических методов обеспечения АСИД свойств 101
4.2.1.Методы обеспечения сериализации множества транзакций 103
4.2.2.Исследование методов обеспечения атомарности транзакций. 110
4.3.Концептуальные модели транзакции 113
4.4.Разработка методов и моделей исследования транзакционных серверов 116
4.4.1.Онтологическое основание модели страницы транзакционных серверов 118
4.2.2. Модель объекта транзакционных серверов 120
4.3. Основные результаты по главе 4 123
Основные результаты работы 124
Список литературы 127
- Система распределенных баз данных
- Анализ процессов обработки и обслуживания транзакций методами исследования сетей Петри
- Разработка концептуальных моделей обслуживания транзакций
- Модель объекта транзакционных серверов
Введение к работе
Актуальность темы. Системы распределенных баз данных, как
основный компонент распределенной системы обработки информации
играют важную роль в развитии современной экономики и бизнеса.
Обеспечение интенсивной динамичности выполнения процессов таких
систем - одна из самых трудоемких проблем эффективной реализации
бизнес процессов при эксплуатации банков данных. Создание надежных,
отказоустойчивых и эффективных средств обслуживания и управления
требует наличия высококвалифицированных специалистов, больших
финансовых и временных затрат, как для проектирования, разработки и
развертывания, так и для сопровождения, эксплуатации и
администрирования. Управление выполнением распределенных и
параллельных вычислительных процессов, определенных на стадии детальной разработки средств сопровождения и эксплуатации распределенной системы обработки информации в целом и их оптимизация в частности, всегда было и остается сложной и актуальной задачей.
Качественная оценка свойств распределенной системы обработки информации и прогнозирование динамического поведения вычислительных процессов, бизнес-процессов и потоков данных на этапах детальной разработки логики обслуживания и эксплуатации с учетом, по возможности их физической реализации, существенно и значительно уменьшает вероятность, долю или частоту сбоев и, соответственно, банкротство информационных и финансово-банковских инфраструктур. Полученные навыки, изобретения и достижения, нуждаются не только в усовершенствовании, но и во внедрении и создании новых методов и моделей, то есть новых технологий разработки средств сопровождения, администрирования, управления и исследования. Своевременное обнаружение, фиксация и устранение конфликтных ситуаций и противоречий данных, способных выводить системы из строя с наименьшими
финансовыми и временными затратами является одной из важных
характеристик управляемости и полезности системы распределенных баз
данных разного рода и назначения. Проблемы обслуживания и обеспечения
работоспособности распределенных систем обработки информации
(РСОИ), основанных на концепции распределенной системы баз данных (РБД), являются в настоящее время объектом все возрастающего интереса широкого круга специалистов в области обработки данных.
В связи с этими важным является создание и разработка методов и
моделей управления выполнением транзакций, позволяющих системным
администраторам отслеживать динамику обработки процессов,
контролировать работоспособность системы и устранять сбои, которые
могут возникать. Реализация процедур обслуживания должна предоставлять
возможность конфигурации системы по нуждам и требованиям
пользователей за счёт составления и генерации алгоритмов (протоколов) выполнения действий для решения конкретных задач в пределах поставленных целей. Поэтому, данное диссертационное исследование посвящено решению задачи разработки методов и моделей повышения управляемости обслуживанием и выполнением транзакций в РСОИ, на базе расширения результатов исследований современных ученых, таких как Кульба В.В., Ковалевский С.С, Косяченко С.А., Советов Б.Я., Чертовской В.Д., П.Чардин., G.Weikum., G. Vossen., Р.А. Bernstein и др.
Объектом исследования является система распределенных баз данных, как основной компонент распределенной системе обработки данных.
Предметом исследования является средства обработки и обслуживания транзакций распределенных баз данных, предназначенные для повышения управляемости выполнением процессов в распределенной системы обработки информации.
Цель диссертационной работы заключается в разработке метода,
алгоритмов и моделей управления выполнением транзакций,
обеспечивающих анализ, обработку, исследование, прогнозирование
поведения и обслуживание транзакций РСОИ на базе аппарата сетей Петри и примитивов управления транзакциями СУБД. Задачи исследования.
Анализ структурных характеристик распределенных систем обработки информации и проблем управления выполнением транзакций в распределенных базах данных.
Разработка метода и модели выявления конфликтов в распределенной базе данных.
Разработка методов и моделей улучшения управляемости выполнения транзакций в распределенных системах обработки информации.
Разработка методов и моделей исследования множества транзакций Методы исследования.
При решении основной задачи диссертационной работы использовались методы балансировки древовидных структур, конечные автоматы; функции управления объектами СУРБД SQL Server 2000; элементы теории графов сетей Петри с их методами анализа и исследования.
Основные положения, выносимые на защиту:
Метод обнаружения потенциальных конфликтных ситуаций по функциональной структуре РБД в РСОИ.
Модель выбора допустимых путей выполнения транзакций на базе основных типов операций над данными для разрешения несогласованности реализаций транзакций.
Модели исследования множества транзакций, вовлеченных в процесс обработки и улучшения управляемости выполнения множества транзакций.
Научная новизна работы. 1. Разработанный метод обнаружения конфликтных ситуаций с учетом структуры РБД на основе методологии имитационного моделирования, отличается от существующих тем, что позволяет априори выявить и предсказать поведение транзакций.
Разработанная модель выбора допустимых путей выполнения транзакций отличается от известных использованием методов и математических моделей аппарата сетей Петри.
Предложенные модели исследования множества транзакций и улучшения управляемости выполнения множества транзакций, отличаются от известных использованием математической теории отношений над бинарным множеством примитивов операций. Достоверность научных результатов и выводов, полученных
автором диссертации, подтверждается корректностью использования математических аппаратов теории сетей Петри и графов, теории конечных автоматов, теории систем массового обслуживания, функций управления объектами СУРБД.
Научная и практическая ценность диссертационной работы
Научная значимость заключается: в разработке и обосновании теоретической основы прогнозирования функционального поведения вычислительных процессов РСОИ за счёт использования современного математического аппарата;
в развитии теории слияния и декомпозиции транзакций в виде деревьев по слоевой архитектуре серверов транзакций и теоретических методов оптимизации исследования транзакций, вовлеченных в обработку в транзакционных серверах.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты
экспериментальных и теоретических исследований существования
противоречий хранимых данных, функциональных конфликтов и
обслуживания транзакций и запросов в распределенных системах обработки информации могут быть использованы для:
своевременного предсказания системными администраторами
конфликтных ситуаций при эксплуатации и обслуживании системы;
декомпозиции, разбиения, слияния и отслеживания транзакций с целью оптимизации их выполнения и обработки;
многоуровневого отображения сложных транзакций с целью упрощения их функциональной и структурной сложности для детального анализа и исследования;
обслуживания множества транзакций и запросов в РБД.
Теоретические и практические результаты исследований внедрены в
курсе моделирования процессов систем реального времени и реализованы в виде ряда программных схем на различных продуктов инструментальных средств разработки, таких как, Visual Paradigm. Данные программные схемы используются для развертывания информационных управленческих систем и в качестве модулей системы анализа и исследования в системах поддержки принятия решений.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на:
Ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ (2008- 2010 гг);
XV и XVI Международных научно-методических конференциях «Современные технологии обучения» (2009- 2010 гг).
Публикации: По теме диссертации опубликовано 4 научных работы, из них - 2 статьи, среди которых 1 публикация в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК, 2 работы в материалах международных и всероссийских научно-технических конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами и заключения. Она изложена на 131 страницах машинописного текста, включает 37 рисунков, 4 таблицы и содержит список литератур из 67 наименований, среди которых 51 отечественных и 16 иностранных авторов.
Система распределенных баз данных
Распределенные базы данных реализуются в локальной или глобальной компьютерной сети. При этом части одной логической базы данных располагаются в разных узлах сети, возможно на разнотипных компьютерах с различными операционными системами. [33,34]. Они обеспечены соответствующие возможности для управления этими распределенными частями и имеют распределенные между взаимосвязями компьютеров вычислительные мощности и программное обеспечение. Основной целью системы распределенных баз данных является обеспечение управляемого доступа и независимого обращения к данным, распределенным в узлах баз данных сети. Под управляемым доступом понимается степень безопасности, необходимая для защиты данных от неавторизованного доступа, потеря данных и целостности данных, то ест протокол работы с базами данных без какого - либо повреждения при обработке, выполнении и обслуживании процессов и эксплуатации ресурсов системы. Независимость обращения, позволяет конечным пользователям получать доступ к данным через различные, удаленные методологии и вычислительные средства, такие как, технологии вызова удаленных методов и процедур (RMI, RPC)[32,37]. Сеть узлов баз данных представляет совокупность вычислительных средств и данных, связанных между собой высокоскоростными каналами связи. Для обеспечения прозрачности данных необходимо согласованное функционирование различных средств доступа и систем управления базами данных. Одна существующая технологическая проблема, затрагивающая функционирование распределенной системы в распределенных базах данных, является проблемой реализации.
Способы обеспечения распределенной обработки и выполнения может отличаться от одной системы управления распределенной базы данных (СУРБД) к другой. Простейшим способом распределенной обработки данных является загрузка данных только на чтение для множества компьютеров, а обновление данных занимается только один компьютер. Хотя распределение данных приближает их к пользователю и увеличивает преимущества их использования, оно сопровождено с трудностью обеспечения координации (синхронизации), согласованности и контроля доступа, а также с опасностью одновременного поступления данных со стороны посторонних пользователей. Ниже представлена архитектурная структура распределенной системы обработки информации, работающей под параллельным режимом (рисунок 1.4) под распределенным режимом (рисунок 1.5).
Наличие в СУРБД методов и моделей оптимизации выполнения транзакций в распределенных базах данных, как показывает опыт и практика, окончательно не предотвращает возникновения [43,50]:
конфликтов распределенных обновлений;
отмены транзакций или их попадания в тупик;
тупиковых ситуаций или насыщенности трафики в сети;
угроз безопасности базы данных и её целостности.
Помимо этих проблем, при выполнении транзакций могут возникнуть:
бесконечные ожидания;
системные тупики;
конфликты обновления;
противоречивость хранимых данных.
Для того чтобы удовлетворять пользовательским требованиям и потребностям, помимо усложнения задач, связанных с конфликтными ситуациями, возникающими при выполнении, обработке и обслуживания транзакций, приходится совершенствовать существующие модели, методы и алгоритмы управления выполнением и обработкой вычислительных процессов распределенной системы обработки информации [50]. Решение некоторых, из выше перечисленных проблем, будет осуществлено с использованием методов анализа и исследования аппарата сетей Петри и, также, моделей транзакционных серверов, основанных на примитивах операции транзакции. Данное решение рассматривается и разрабатывается в разделе 3.
Анализ процессов обработки и обслуживания транзакций методами исследования сетей Петри
Сеть Петри состоит из четырех элементов: множества позиций Р, множества переходов Т, входной функции I и выходной функции О. Входная функция I отображает переход tj в. комплекты позиций I(tj), называемых входными позициями перехода. Выходная функция О отображает переход tj в комплекты позиций 0(tj), называемых выходными позициями перехода. Теория комплектов- является расширением или обобщением, теории множеств[28]. Основным понятием теории комплектов является функция числа экземпляров, определяющая число экземпляров элементов в комплекте.
Если А, В - некоторые комплекты, х — число экземпляров элементов, тогда #(х, А) — число экземпляров элемента х в комплекте А.
Произвольный элемент множества P обозначается символом р;, і = 1,...,п, а произвольный элемент множества Т обозначается символом tj, j = l,...,m. Позиция pi есть входная позиция перехода втом случае, если pi є I(tj); pi есть выходная позиция, если рі є O(tj). Графическим представлением сети Петри является помеченный ориентированный двудольный мультиграф. Все вершины графа относятся к одному из двух классов - позициям и переходам. Позиции изображаются окружностями, переходы - отрезками прямой. Дуги в сетях Петри - направленные. Причем каждая дуга связывает вершины, только разных классов.
Построение сети Петри из данного мультиграфа является сложной задачей из за неоднозначности выбора множества позиций и множества переходов. Выполнением сети Петри управляют количество и распределение фишек(точек) в сети. Если количество фишек в позиции очень велико, то в месте изображения фишек кружками пишется число фишек в данной позиции. Каждой позиции pi сети ставится в соответствие натуральное число ц-і, указывающее количество фишек в данной позиции, называемое разметкой позиции, а совокупность таких чисел для всех позиций сети называют разметкой сети или-маркировкой сети Петри. Маркировка р есть присвоение фишек позициям сети Петри. Последовательное срабатывание переходов и соответствующее изменение маркировки сети с начального состояния называют процессом- функционирования или выполнения сети. Завершение процесса функционирования приводит сеть к конечной маркировке. Формально маркировка р, сети Петри С= Р, Т, I, 0 есть функция, отображающая множество позиций Р в множестве неотрицательных целых чисел N или n-вектор р. определен для каждой позиции є рі є Р е сети Петри как количество фишек в этой позиции. p.: P — N; или КРЇ)= МІ Маркировка сети Петри М = (С, ц. ) есть совокупность структуры сети Петри С = Р, Т, I, О и маркировки р. или М = Р, Т, І, О, ц . Множество всех маркировок сети Петри, обладающей п позициями, есть бесконечное счетное множество п-векторов, N п. В частности, если функция (х: Р —» {ОД}, то сети Петри с п позициями имеет точно 2П возможных маркировок [8]. Переход tj є Т с маркировкой сети Петри С = Р, Т, I, О с маркировкой р. разрешен, если для всех р,- є Р:
Переход tj сети Петри с маркировкой ц. может быть опущен всякий раз, когда он разрешен. В результате запуска разрешенного перехода tj образуется новая маркировка ц., определяемая следующим соотношением:
Состояние сети Петри определяется её маркировкой. Запуск перехода изменяет состояние посредством изменения маркировки сети. Предметом теоретического исследования сетей Петри является процесс их функционирования, т.е. возможные последовательности срабатывания переходов и свойства получаемых при этой маркировкой сети. Изменение в состоянии, вызванное запуском перехода, определяется функцией изменения 5 или функция следующего состояния. Если переход tj разрешен, то функция следующего состояния 8, применяемая к маркировке р., определена, в противном случае она не определена. Если tj разрешен, то 5(ц., tj) = и., где и. есть маркировка, полученная в результате удаления фишек из входов tj и добавления фишек в выходы t,. Функция следующего состояния 8: Nn х Т — Nn для сети Петри С = Р, Т, I, О с маркировкой ц. И переходом Ц є Т определена тогда и только тогда, когда ц(р; ) #(р,, I(tj)) для всех рі є Р .
Если 8(и, t,) определена, то 8(ц, t,) = \ї , где ц (р,) = ji(pO - #(Pi , I(t,-)) + #(pi, 0(tj), для всех р; є P.
Запуск переходов продолжается до тех пор, пока, в маркировке будет существовать хотя бы один разрешенный переход. При выполнении сети Петри получаются две последовательности: последовательность (ц.ь ц.2, ...,1 ) и последовательность переходов, которые были запущены (tjo,tji,tj2,...), связанные следующим отношением S(u.k, tjk) = u.k+1 для k = 0,1,2, ...п. Если существует переход tj є Т , такой что, 8(щ tj) = и., то ц, называется непосредственно ДОСТИЖИМОЙ ИЗ и..
Анализ сети Петри выполняется на основе дерева достижимости и матричных уравнений, являющимся основными моделью и методами анализа и обнаружения потенциальных конфликтных ситуаций при моделировании, разработке и обслуживании распределенных систем обработки информации. Практическая выгода использования аппарата сетей Петри получается применением расширенного понятия модели аппарата сетей Петри, именно подченные сети Петри[ 1,4,28,45,49,51,].
Разработка концептуальных моделей обслуживания транзакций
Анализ процессов обслуживания запросов пользователей и транзакций позволяет выделить четыре основных типов функциональных операций, выполняемых на БД: выборка данных из БД в соответствии с условиями запроса пользователя, обновление данных в БД; добавление (вставка) новых элементов в БД; удаление устаревших или ненужных элементов из БД. В моделях транзакционных серверов функциональные процедуры абстрагируются двумя операциями — операцией «чтения» и операцией «записи» в оперативной памяти и или на страницах внешних дисков.
Применение модели объекта - одна из моделей транзакционных серверов, позволяет корректно и отчетливо, генерировать, запускать, исследовать, обслуживать, администрировать и управлять БД с учетом особенности функционирования каждого слоя транзакционного сервера баз данных, инкапсулируя тем самым, эти четыре основных типа основных операций[52,55]. Необходимо разработать инструментальные средства, методы и алгоритмы оптимизации управления выполнением множества транзакций, на базе которых будет гарантированы согласованность, непротиворечивость данных, исключение системных тупиков-и конфликтов1 в использовании ими общих информационных ресурсов БД. Структура транзакций при их обслуживании представим в виде двудольного ориентированного графа Gk(R, F), где первому типу вершины графа — множеству R соответствуют логические записи, выбираемые при выполнения k-ой транзакции, а второму типу вершин -множеству F соответствуют типы операций! манипулирования данными (выборки, обновления, вставки и удаления), выполняемые над соответствующими записями БД. На рисунке 3.1, поток данных в графе определяется ориентацией дуг графа Gk(R, F). Направление дуги от элемента множества R к элементам множества F означает использование данных в конкретной операции, а формирование результатов выполнения той или иной операции, направлением дуг от элемента множества F к элементу (элементам) множества R.
Для завершения транзакции представленной на рисунке требуются операции последовательной выборки из БД записей RiDB (операция fi), R2DB (операция f2) и R3DB (операция f3). Результатом операции fi является формирование в рабочей области оперативной памяти транзакции искомых записей Rj , результатом операции f2 - формирование искомых записей R2 , с учетом результатов операции і і(т.е. RiP) и R2DB, результатом операции f3 -формирование искомых записей RREP, С учетом результатов операции f2(T.e. R2 ) и Кзв. Сами операции выборки при: этом-включают определенную последовательность, процедур; ;. и- операторов; языка манипулирования данными? СУРБДі Єреди многих методов описания и анализа; дискретных параллельных систем,выделяетсяшодход, который;основан на использовании сетевых моделей; восходящих: к; сетям специального вида,, предложенным: Карлом Йетри для?моделированиятсинхронных информационных потоковш системах преобразования? данных № обработки; данных. Дляе исследования динамики: выполнения транзакций перейдем; от представления операций в виде двудольных графов ких представлению в виде моделей сетей-Петри [9,28].
Для. этого вначале создаются модели фрагментов реализации отделенных типов операций над записями і БД в виде соответствующих структур на языке сетей Петрж Общая модель структуры? запросов пользователей- получится-, путём композиции? её из типовых фрагментов с учетом последовательности реализации отдельных операций и используемых данных. Для построения моделей реализации отдельных типов операций в виде соответствующих фрагментов на., языке, сетей Петри, поставим в соответствие процедурам манипулирования, данными., множество.-F, такое что F = Г и О и Е=Т, где Т -множество переходов сетей Петри,, а используемыми записями- БД - множество R, назовём его; Р- которое. означает множество позиций сетей Петри,. т.е R=PI Следовательно, из заданного графа: Gk(R, F) сопоставим эквивалентный ему. классической структуре сети Петри состоящей- из четырех элементов: множества, позиций Р, множества переходов Т, множества I направленных дуг от элемента множества Р (множество входной функции I) и множества направленных дуг от элемента множества Т (множество выходной функции О) на базе, которой исследуются динамики выполнения транзакций БД.
Таким образом, на основания данной структуры изучаются и исследуются динамика выполнения транзакций БД, осуществляются генерация, создание, формирование, запуска, диспетчеризация и исследование действий операций, имеющих место в РБД.
Операция выборки. Операция выборки представляет собой процесс извлечения из БД требуемых данных и формирования искомого результата. Операция вставки состоит из чтения требуемых в запросе искомых записей БД в рабочее области запросов (прикладных программ), поиска искомых в запросе данных и формирования результатов операции выборки. Данная операция реализуется некой определенной последовательностью процедур. Модель операции выборки в виде сети Петри приведена на рисунке 3.2.
Входными позициями процедуры чтения записей (переход t являются параметры инициализации(запуска) операции выборки Pinpfck и считываемая из БД запись PDB. Выходной позицией PDB являются экземпляры записи PDB в оперативной памяти Р0Р, которые в дальнейшем используются в качестве входной позиции для процедуры поиска и формирования искомых результатов (переход IRE)- Выходной позицией перехода tRE является результат операции выборки Р1133.
Семантическая интерпретация транзакции в одном из уровней модели транзакций - модель страницы, базирующейся на элементарных операциях чтения (г(х)) и записи (w(x)) позволяет отчетливо, адекватно и эффективно определить, изучать и исследовать не только процессы выполнения и обслуживания множества запросов пользователей и транзакций, но и функционирования РБД, за счёт математической обоснованной теории, на базе, которой она построена. Об этом будет идти речь в раздели 3 четвертой главе.
Наличие фишек в позициях Ріпрьк и PDB означает готовность СУБД к реализации процедуры чтения из БД (готовность к срабатыванию перехода t .). Попадание фишки в позицию Рор свидетельствует о выполнении перехода tR, а попадание фишки в позицию Р означает завершение операции выборки. Обратная связь от перехода t к позиции PDB говорит о готовности соответствующей записи БД к использованию её в других запросах или прикладных программах. При этом готовность фиксируется попаданием фишки в PDB после реализации перехода t .
Рассмотренная модель операция выборки в виде сети Петри построена для случая, когда обработке подвергается только одна запись БД PDB. В случае последовательности реализации нескольких операций выборки данных с целью формирования искомого результата несколько записей БД, модель, представлена на рисунке 3.2. формируется для каждого типа используемых записей БД, а структура сети Петри для операции выборки представляется последовательной совокупностью взаимосвязанных фрагментов. Так, для запроса, включающего три записи соответствующая ему модель в виде сети Петри имеет вид показанный на рисунке 3.3. Начальная маркировка имеет вид Мю =(1,0,1,0).
Модель объекта транзакционных серверов
Модель объекта дает возможность представления вызовов любых методов доступных объектов в виде абстрактных типов данных. Реализация объекта и его операции требуют запроса некоторых типов объектов низшего уровня. Графическое представление транзакций имеет древовидную структуру с их вызываемыми операциями в качестве вершин[1. р.50]. Конечные вершины дерева транзакций являются элементарной операцией в смысле модели страницы. Это необходимо, чтобы обеспечить модульность структуры деревьев, отражение всех соответствующих аспектов операционного выполнения, строгость рассуждений о параллелизме между транзакциями. Дерево транзакции строится так, чтобы его «листья» дерева (конечные вершины) были бы элементарными операциями- чтения и записи на страницах. Формализация модели объекта транзакции проводится следующем образом: транзакция- / - конечное дерево помеченных вершин со, следующими характеристиками :
идентификацией транзакции, как метки корневой вершины дерева;
именами и параметрами вызываемых операций, как метки внутренних вершин;
моделью страницы, как метки конечных вершин (листьев);
отношением частичного порядка "р" на множестве Q конечных вершин , такое что, для всех конечных вершин операции р wq, где р имеет вид w(x) и q имеет вид т(х) или w(x), или наоборот, т.е.рр qVq pp."
Для изучения и исследования множественных транзакций, выполняемых параллельно, постановка задачи должна формироваться объединением, вовлеченных операционных деревьев транзакций в «лес» вложенных транзакций - и просмотра частичного порядка выполнения операций конечных вершин и неявно полученного частичного порядка выполнения относительно высокоуровневых операций. Частичный порядок выполнения операций определяется объединением1 конечных вершин всех вызванных деревьев .На рисунке 4.5 и 4.6 представлены структуры декомпозиции модели объекта транзакции в виде дерева.
Из слияния структур всех деревьев можно получить одно дерево транзакций, на основе которого лучше изучается внутренние упорядочение вершин операций исходных деревьев, получившихся из частичного порядка выполнения операций конечных вершин. Этот подход позволит нам исследовать не только "следы" операций на уровне конечных вершин, но также и параллелизм или последовательные упорядочения в среде операций высокого уровня. Суждение параллелизма на различных «древесных» уровнях действительно необходимо для эксплуатации объектной модели ради оптимизации производительности ]. Вложенные транзакции важны для распределенных систем, потому что они представляют естественный способ распределения транзакций по нескольким компьютерам и превращают работу исходной транзакции в логическую форму [32].
Транзакции играют важную роль в управлении вычислительными процессами распределенной системы баз данных, являясь связующим звеном между прикладной программой и рядом транзакционных серверов данных, обеспечивая объединение множества запросов на эти серверы в логические единицы. Транзакционная концепция облегчает работу разработчиков прикладных программ и снижает стоимость обслуживания. Высокий параллелизм, большая пропускная способность и быстрота восстановления от отказов является важными функциональными требованиями для современных распределенных информационных систем. Модели страницы и объекта являются не только теоретическим обоснованием данной проблематики, но и прикладным средством управления современных информационных систем. Абстрактное основание данных моделей может использоваться для получения конкретных алгоритмов параллельной обработки конкурентных транзакций и фактически жизнеспособных, ориентированных системных решений.
