Паралельні бази даних - альтернатива багатовимірного представлення даних

Як перспективну альтернативу БСУБД та RОLАР баз даних для реалізації on-line-запитів до великих БД у динамічних аналітичних системах застосовують паралельні БД. У цьому разі обробка запитів ведеться безпосередньо на основі трансакційної, деталізованої бази даних.

У цей час існують промислові реалізації паралельних реляційних баз даних Теrаdata NCR, Таndem, ORACLE-nСUВЕ [23].

Апаратною платформою цих СУБД є кластери ЕОМ та МРР (Massively Parallel Processing)-системи - обчислювальні системи з масовим паралелізмом, які включають паралельні системи з серійних мікропроцесорів, мікросхем пам'яті, дешевих серійних дисків.

Для кластерів ЕОМ характерно таке:

• побудова систем на основі стандартних програмно-апарат­­них парадигм Ореп Software Foundation Distributed Computing

Environment (OSF DCE) та Ореп Network Computing (ОNС), які підтримують загальні імена та можливості доступу;

• узгодженість наборів прикладних програм, форматів даних;

• загальна для всіх ЕОМ-кластерів організація інформаційної безпеки, загальний алгоритм виявлення несправностей та реконфігурації для забезпечення функціонування за наявності відмов.

Перший чинник, який визначив появлення паралельних систем, - сумарний обсяг ОЗП всіх ЕОМ системи може досягати декількох терабайт при відносно низькій ціні. Розвиток комунікацій­них технологій з пропускною спроможністю на рівні 1 Гбайту в се­кунду дозволяє порівнювати по швидкодії розподілену пам'ять з пам'яттю окремого комп'ютера.

Другий чинник, який визначив появлення паралельних систем, - це розвиток і застосування 64-розрядних операційних сис­тем, що дозволило подолати обмеження на обсяг даних, які розміщуються в ОЗП.

Третім чинником (один із головних) вдалої реалізації СУБД на паралельних системах є використання реляційної моделі даних, яка допускає паралелізм обробки кортежів та атрибутів відношень.

Як розподілена, так і паралельна БД - це сукупність файлів БД, розподілених в комп'ютерній мережі, здатних виступати як інтегроване ціле, прозоре для користувачів. При цьому дані розподіляються по ЕОМ за допомогою фрагментації та тиражування (повного дублювання або реплікації).

Істинна розподілена/паралельна БД відповідає фундаменталь­ному принципу, або «правилу нуль» (Rule Zero): для користувача розподілена система має виглядати так само, як і нерозподілена.

У розподіленій СУБД клієнтські і серверні машини не розрізняються:: в ідеалі кожний вузол може виступати і як клієнт, і як сервер. Тут реалізований принцип взаємодії «рівний до рівного», який вимагає складних протоколів керування даними.

В СУБД паралельних БД виділяють такі види паралелізму:

• міжзапитний - при якому паралельно виконуються запити різних трансакцій;

• внутризапитний - при якому паралельно виконуються де­кілька операцій, які відносяться до одного запиту;

• внутріопераційний — при якому виконуються паралельно частини однієї операції.

Паралельна обробка взагалі подібна до розподіленої обробки. Вздовж виконання запиту використовується інформація про роз­поділ даних. Розподілені відношення реконструюються шляхом звертання операцій, які були використані при розподілі даних. При цьому до операцій реляційної алгебри додаються оператори прийо­му та пересилки повідомлень.

За наявності безлічі спільних рис між розподіленими та паралель­ними БД існує певна принципова відмінність: у розподіленій БД зас­тосовуються два перших види паралелізму, у паралельній - всі три.

Коректність сумісного виконання паралельної роботи забезпе­чується численними інструментальними засобами - моделями та програмними засобами виконання трансакцій та блокування. Оп­тимізація запитів пов'язана з пошуком варіанта, який вимагає най­меншого часу виконання всіх операцій з даними. Особливо важливо оптимізувати порядок виконання з'єднань (join).

Переваги паралельних систем баз даних:

а) утилізація дешевих процесорів, мікросхем пам'яті та диско­вих пристроїв;

б) використання переваг відомої реляційної моделі;

в) можливість організації зберігання баз даних великих обсягів (Very Large Data Base (VLDB));

г) можливість організації оперативної аналітичної обробки даних.