Databázové systémy

Přednáška č. 6

Architektura databázových systémů,

Zálohování dat v databázi

Architektura databázových systémů

Typ architektury databázového systému by měl odpovídat:

• účelu a typu databáze

• technologickým a finančním možnostem

• počtu uživatelů sdílejících informace v databázi

• typu zpracovávaných informací

Základní dělení architektury databází je:

• Jednovrstvá centralizovaná architektura

• Dvouvrstvá architektura (Klient-Server, File-Server)

• Vícevrstvá architektura

Architektura databázových systémůJednovrstvá centralizovaná architektura

Architektura s použitím centrálního počítače Báze dat a systém řízení báze dat jsou společně na

centrálním počítači

Architektura databázových systémůJednovrstvá centralizovaná architektura

Ke zpracování požadavků a vstupních dat dochází na centrálním počítači.

Terminál pouze zajišťuje komunikaci uživatele s centrálním počítačem a zobrazení výsledků požadavků.

Architektura databázových systémůJednovrstvá centralizovaná architektura

Výhoda: Podpora víceuživatelského přístupu k datům. Nevýhoda: Vlivem centrálního zpracování dat a

víceuživatelského přístupu dochází ke zpracování více úloh najednou na úkor delší časové odezvy.

Architektura databázových systémůJednovrstvá architektura s lokální databází

V případě, že databázový systém poběží bez použití sdílení informací mezi více uživateli, pak lze použít jednovrstvou architekturu s lokální databází.

Výhody: Rychlost Není potřeba DB Server Není potřeba počítačová síť

Nevýhody: Omezené množství dat Omezený počet uživatelů

Architektura databázových systémůDvouvrstvá architektura

Rozdělení do dvou skupin:

Architektura File-Server

výkon spojený s aplikačními službami je na straně klienta

Architektura Klient-Server

výkon spojený s aplikačními službami je na straně serveru

Architektura databázových systémůDvouvrstvá architektura – File-Server

Databáze s daty je umístěna na serveru Poskytování a sdílení dat prostřednictvím sítě a SŘBD na

počítačích uživatelů Je nutné zajistit ochranu používaných záznamů z důvodu

současného přístupu více uživatelských SŘBD najednou

Architektura databázových systémůDvouvrstvá architektura – File-Server

Průběh komunikace mezi serverem a počítačem: uživatel vytvoří dotaz, SŘBD zpracuje dotaz a odešle konkrétní datový

požadavek na DB, File-Server odešle bloky dat na lokální uživatelský

počítač, kde SŘBD data dále zpracuje výsledky se uloží na PC, zobrazí na monitoru nebo

se vytisknou jako sestava.

Nevýhoda:

- velké nároky na kapacitu datových přenosů

Architektura databázových systémůDvouvrstvá architektura – Klient-Server

SŘBD běží na serveru, kde je umístěna i databáze Na počítačích uživatelů běží aplikace pro předávání

požadavků a zobrazení výsledků

Architektura databázových systémůDvouvrstvá architektura – Klient-Server

Průběh komunikace mezi serverem a počítačem: aplikace na počítači formuluje dotaz nebo

požadavek na data pomocí strukturovaného jazyka (SQL dotazu) a odešle jej na server,

server zpracuje dotaz, výsledek dotazu posléze odešle do počítače aplikace převede výsledek do výstupní podoby.

Architektura databázových systémůDvouvrstvá architektura – Klient-Server

K uživateli jsou přesunuty pouze uživatelské služby a získává pouze požadované informace.

Aplikační a datové služby probíhají na straně serveru.

Výhody: snížení množství dat pohybujících se v síti, minimální zatížení sítě, vysoká pružnost aplikací, rozdělení zpracování záznamů.

Architektura databázových systémůVícevrstvá architektura

Výkon spojený s aplikačními službami soustředěn na serveru a uživatel pracuje pouze s uživatelským rozhraním

Datové a aplikační služby jsou rozděleny do samostatných logických celků

Architektura databázových systémůVícevrstvá architektura

Výhoda: Zisk vyšší úrovně stability vlivem rozložení provozní

zátěže na dva nebo více serverů

Architektura databázových systémůArchitektura distribuovaných DBS

Data a databáze jsou rozděleny do několika částí a následně rozloženy v několika počítačích

Uživatelsky se databáze jeví jako celistvá

Architektura databázových systémůArchitektura distribuovaných DBS

Základní vlastnosti distribuované architektury:

Transparentnost - z pohledu klienta se zdá, že všechna data jsou zpracovávána na jednom serveru v lokální databázi.

Autonomnost - s každou lokální bází dat zapojenou do distribuované databáze je možno pracovat nezávisle na ostatních databázích.

Nezávislost na typu sítě - architektura podporuje různé typy sítí

Architektura databázových systémůArchitektura distribuovaných DBS

Architektura musí obsahovat Globální a Lokální SŘBD. Globální SŘBD eviduje umístění všech dat, zajišťuje

převod požadavků, referenční integritu a řízení sdíleného přístupu k datům.

Lokální SŘBD – vytváří exportní schéma, které definuje data sdílená s jinými uživateli

Kopie globálního SŘBD je umístěna na každé stanici pod názvem Distribuovaný SŘBD.

Architektura databázových systémůArchitektura distribuovaných DBS

Výhody: zvýšená spolehlivost a míra dostupnosti dat místní řízení báze dat a snazší růst systému snazší implementaci dalších lokálních databází menší nároky a náklady na komunikaci rychlejší odezvy

Nevýhoda: méně snadná kontrola referenční integrity dat nebezpečí pomalé odezvy, pokud jsou data nevhodně

distribuována

Zálohování dat v databázi

je životně důležité pro minimalizaci rizika ztráty dat jde o denní, týdenní nebo měsíční uchování dat,

informací a vědomostí za účelem jejich obnovy provádí se na přepisovatelná média v určitých

intervalech stanovených zálohovací strategií

Jako zálohovací médium jsou používány:

• pásky,

• magneto-optický disk

• CD medium apod.

Zálohování dat v databázi

Nejčastější problémy, které mohou vést k výpadku:

• výpadek elektrického proudu

• chybně fungující nebo špatně nastavený záložní zdroj

• neregulerní chování jiného programu běžícího na serveru

• vadná součást počítače (paměť, pevný disk, nestabilní OS)

• chyba v aplikaci, která se projeví např. při nějaké velmi netypické konstelaci dat, se kterou vývojáři nepočítali apod.

Zálohování dat v databázi

Pro zálohování by mělo platit, že:zálohování je prováděno dostatečně často – 1x denně, zálohování probíhá v době nejmenšího provozu – v noci, záloha se vytváří na jiném počítači (externím disku), než na

kterém je provozován databázový server,zálohy databáze jsou uchovávány po určitou dobu a to:

•v rámci posledního týdne jsou uchovány zálohy každého dne

•v rámci posledního měsíce je uchována jedna záloha z každého týdne.

•v rámci posledního roku je uchována jedna záloha z každého měsíce.

Zálohování dat v databáziTechnologie zálohování – DAS (Direct Attach Storage)

disky či zálohovací zařízení jsou součástí datového případně zálohovacího serveru

není možné fyzicky oddělit data od samotného serveru potíže při migraci dat na jiný server - omezená kapacita disku nelze zajistit architekturu bez kritických subsystémů

Zálohování dat v databáziTechnologie zálohování – SAN (Storage Area Network)

Je vytvořena oddělená datová síť, která slouží pro připojení externích zařízení k serverům (disková pole, páskové knihovny apod.)

Zálohování dat v databáziTechnologie zálohování – SAN (Storage Area Network)

Výhody:

• fyzické oddělení dat a serverů

• sdílení zdrojů mezi jednotlivými servery

• vyšší propustnost

• umožnění definice redundantních cest ke zdrojům

• podpora pro architekturu "no single point of failure"

Zálohování dat v databáziOn-line zálohování

Zálohování serverů probíhá za pomoci tzv. zálohovacích agentů.

Agenti zálohují logické a žurnálové soubory spolu s daty a zajišťují tím integritu dat.

Zálohovat a obnovovat je možné také pouze vybrané databázové objekty.

Obnova poškozených databází nebo objektů může probíhat bez zastavení databázového serveru.

Zálohování dat v databáziOn-line zálohování

On-line zálohy jsou trojího typu:

• Úplná záloha – zálohují se všechny bloky databázového souboru

• Inkrementální záloha – zálohují se jen bloky, které byly změněny od poslední zálohy libovolného typu

• Kumulativní inkrementální záloha – zálohují se všechny bloky, které byly změněny od poslední úplné zálohy.

Zálohování dat v databáziŽurnálování – žurnálový soubor

Je velmi důležité pro zajištění logické integrity databáze.

Jde o binární soubor, ve kterém se ukládají informace o transakcích (např. zápis a čtení na disku, ukládání, aktualizace a vymazávání informací z databáze apod.)

je nutný kvůli chybám, které mohou nastat během výpadku serveru

Zálohování dat v databáziMetoda stínování

Stínování aktualizuje kopii databáze po každém zakončení transakce.

Při výpadku hlavního serveru, je možné přepnout se na databázi na záložním (tzv. stínovacím) serveru a pokračovat v práci do vyřešení problému na hlavním serveru.

Tato metoda nepracuje v realtime režimu a data se na stínovaný server dostávají s malým zpožděním.

Metoda stínování nezajistí integritu dat v případě výpadku.

Zálohování dat v databáziMetoda zrcadlení

Metoda je založena na udržování identických kopií dat na dvou či více discích – hovoříme o tzv. zastupitelnosti disků.

V případě kolize jednoho disku je databáze schopna pracovat s ostatními disky.

Po následné výměně za nový je provedena automatická synchronizace dat na discích

Časový interval, kdy jsou data nedostupná je téměř nulový.

Výhoda: rychlejší čtení (řadič může střídat požadavky mezi disky, “rozdávat práci”),

Nevýhoda: pomalejší zápis (zapisuje se 2x).

Zálohování dat v databáziStrategie zálohování

Individuální pracovní stanice Celý systém se zálohuje jednou za měsíc nebo před

instalací většího softwarového produktu.

Malá síť Je vhodné provádět měsíční zálohy celého systému

a týdenní kumulativní inkrementální zálohy. Je doporučeno měsíční zálohy uchovávat po celý

rok. Týdenní zálohy uchovávat měsíc.

Zálohování dat v databáziStrategie zálohování

Velká síť Jsou zde nutné aktuální a úplné zálohy, které je

možno okamžitě použít. Používá se síť, speciální disky a metoda zrcadlení Každý večer by se měl obsah celého disku zrcadlit

na vzdálené disky na jiném místě. Při výpadku hlavního systému, může naběhnout

systém vzdálený.