DistribuovanΘ databßzovΘ systΘmy (DDBS) kombinujφ dv∞ technologie: databßze a komunikace. Vznik t∞chto architektur byl iniciovßn praxφ, kdy v typickΘm p°φpad∞ obsahoval podnikov² informaΦnφ systΘm izolovanΘ ostr∙vky dat, kterΘ bylo pro urΦitΘ u₧ivatelskΘ po₧adavky nutnΘ zpracovßvat najednou, tj. jakoby Ülo o jednu databßzi. Jin²mi slovy °eΦeno, databßze je v takovΘm p°φpad∞ rozlo₧ena na vφce v²poΦetnφch za°φzenφch se samostatn²mi procesory, magnetick²mi disky atd. Jejφ vznik je obvykle dßn zdola-nahoru, sm∞°uje se k integraci. Vedle toho existuje zp∙sob shora-dol∙, kdy projektant zaΦφnß jakoby ôna zelenΘ louceö, pracuje s globßlnφm konceptußlnφm schΘmatem, navrhuje distribuci dat atd. Tento, bohu₧el dnes mΘn∞ Φast² zp∙sob, nabφzφ naopak bohatou teorii, jeho aplikace v praxi vÜak nenφ p°φliÜ rozÜφ°enß.

Vφce procesor∙ ovÜem nenφ jedinou charakteristikou DDBS. Jsou-li procesory umφst∞ny fyzicky pohromad∞, hovo°φ se o paralelnφch architekturßch a dßle pak o paralelnφch databßzov²ch systΘmech. ┌Φel t∞chto systΘmu je takΘ jin² ne₧ u DDBS. Mφsto o integraci dat jde spφÜe o zv²Üenß v²konu centralizovanΘho poΦφtaΦe. Zde se budeme v∞novat p°φpadu DDBS, tj. variant∞, kdy jednotlivΘ procesory jsou fyzicky vzdßlenΘ, tj. umφst∞nΘ na jednotliv²ch mφstech, a s ka₧d²m procesorem je svßzßna n∞jakß dφlΦφ databßze s eventußln∞ nezßvisl²m, tj. autonomnφm provozem. Mφsta jsou propojena telekomunikaΦnφmi linkami. Je z°ejmΘ, ₧e i n∞kterΘ varianty architektury klient-server s daty distribuovan²m mezi server a klienty, lze pova₧ovat za jist² druh DDBS. S╪BD, kter² zabezpeΦuje °φzenφ DDBS se naz²vß distribuovan² S╪BD (DS╪BD).

Zp∙sob∙ jak navrhnout Φi hodnotit DDBS je mnoho. N∞kdy je u₧iteΦnΘ je charakterizovat ve t°ech dimenzφch: autonomie, transparence distribuce a heterogennost.

Autonomie se t²kß distribuce °φzenφ. M∙₧e jφt o t∞snΘ zapojenφ, voln∞jÜφ autonomii Φi ·plnou izolaci. V t∞snΘm spojenφ je distribuovanß databßze vybudovßna nad lokßlnφmi databßzemi. Ka₧dΘ mφsto mß ·plnou znalost o datech v celΘm DDBS a m∙₧e °φdit Φi zpracovßvat po₧adavky vyu₧φvajφcφ data na r∙zn²ch mφstech. P°i voln∞jÜφ autonomii participujφ jednotlivß mφsta ve federaci, tj. jen Φßst jejich dat je sdφlena. Typicky, lokßlnφ systΘm pot°ebuje jistΘ modifikace, aby si byl v∞dom ostatnφch mφst ve federaci. V ·plnΘ izolaci jsou mφsta autonomnφ, nevφ i o sob∞. DS╪BD tvo°φ specißlnφ vrstvu nad lokßlnφmi systΘmy. Schopnosti takovΘho systΘmu koordinovat a optimalizovat Φinnosti nad vφce mφsty jsou dost omezenΘ, Φasto se pracuje pouze s read-only po₧adavky. Ka₧dß z t∞chto variant vy₧aduje jin² p°φstup ke schΘmatu, prost°ednictvφm kterΘho lze klßst globßlnφ po₧adavky.

Transparence distribuce znamenß, do jakΘ mφry je distribuce dat v jednotliv²ch mφstech viditelnß u₧ivatel∙m, Φi aplikacφm. Existuje n∞kolik mo₧nostφ, jak distribuovat data:

• distribuce zßkladnφch relacφ databßze, tj. jednotkou distribuce je tabulka, kterß je v₧dy celß umφst∞na v mφst∞, kde se nejΦast∞ji pou₧φvß (obr. 1).
• distribuce odvozen²ch dat, tj. jednotkou distribuce je tabulka, kterß vznikne jako v²sledek dotazu (obr. 2). Je-li vytvo°ena a umφst∞na v danΘm mφst∞, nemß ji₧ ₧ßdnΘ napojenφ na zßkladnφ relace databßze (databßzφ).
• distribuce typu momentka (snapshot), kterß vznikß podobn∞ jako v p°edchozφm p°φpad∞, pouze s tφm rozdφlem, ₧e data v momentce jsou periodicky aktualizovßna znovuprovedenφm zdrojovΘho dotazu na aktußlnφch zßkladnφch relacφch (obr. 3). Jde o mechanismus podobn² pojmu pohled v SQL, data jsou zde vÜak materializovanß, tj. na danΘm mφst∞ skuteΦn∞ existujφ.
• replikovanΘ relace, kdy vφcenßsobnΘ kopie jednΘ (logickΘ) tabulky jsou umφst∞ny na r∙zn²ch mφstech v DDBS (obr. 4).
• fragmentovanΘ relace, kterΘ vzniknou bu∩ horizontßlnφm, vertikßlnφm Φi kombinovan²m rozd∞lenφm zßkladnφch relacφ. V prvnφm p°φpad∞ se relace rozlo₧φ do n∞kolika mno₧in °ßdk∙, v druhΘm p°φpad∞ do n∞kolika mno₧in sloupc∙, poslednφ p°φpad vyu₧φvß aplikaci obou technik (obr. 5). V p°φpad∞ horizontßlnφ fragmentace se pou₧ije pro rozd∞lenφ °ßdk∙ do skupin obvykle n∞jakß podmφnka (m∙₧e zapojit do procesu rozd∞lovßnφ i vzta₧enß data s dalÜφ relace). D∙le₧itΘ kritΘrium pro vertikßlnφ fragmentaci je, aby projekce zßkladnφ relace vedly k bezztrßtovΘ dekompozici relace. Jde o to, aby relaΦnφ spojenφ fragment∙ dalo op∞t p∙vodnφ tabulku. Toho lze dosßhnout nap°. tak, ₧e vÜechny vertikßlnφ fragmenty obsahujφ klφΦ p∙vodnφ tabulky.

DB R₁ DB R₃ R₃=f (R₁,R₂)

R₁ R₁

R₂ mφsto 2 R₂ mφsto 2

R₂ R₄ R ₄=g(R₁,R₂)

Obr.1: Distribuce relacφ Obr. 2: Distribuce odvozen²ch dat

mφsto 1 mφsto 1

DB f R₃ DB R₁

R₁ R₁ R₂

R₂ R₂ mφsto 2

g R₄ R₁

R₂

Obr. 3: Distribuce typu momentka

Obr. 4. ReplikovanΘ relace

mφsto 1

DB R₁₁

R₁ R₂₁

R₂ mφsto 2 R₁ = R₁₁ È R₁₂

R₁₂ R₂ = R₂₁ * R₂₂

R₂₂

Obr. 5: FragmentovanΘ relace

Heterogennost lze v DDBS chßpat r∙zn∞. M∙₧e jφt o r∙zn² hardware v jednotliv²ch mφstech, lokßlnφ S╪BD mohou b²t takΘ r∙zn²ch typ∙, nebo dokonce nad r∙zn²mi databßzov²mi modely. R∙znΘ mohou b²t i p°φsluÜnΘ operaΦnφ systΘmy, Φi komunikaΦnφ protokoly

P∙vodnφ p°φstup k DDBS veden² nßvrhem shora dol∙ nabφzφ rozsßhlou obecnou architekturu schΘmat (obr. 6), kterß je mo₧nΘ p°i nßvrhu vyu₧φt. Globßlnφ dotaz je formulovßn nad globßlnφm konceptußlnφm schΘmatem (resp. globßlnφm externφm schΘmatem), globßlnφ schΘma distribuce °φkß, na kter²ch mφstech a v jak²ch kopiφch jsou data distribuovßna, schΘma lokßlnφ reprezentace definuje, co se vlastn∞ exportuje z mφst do celku, lokßlnφ konceptußlnφ schΘmata (v event. r∙zn²ch modelech) popisujφ konceptußln∞ data v  mφstech, lokßlnφ internφ schΘma lze v mφst∞ ztoto₧nit nap°. s databßzov²m schΘmatem.

mφsto 1 mφsto n

Globßlnφ externφ schΘma ... Globßlnφ externφ schΘma

Globßlnφ konceptußlnφ schΘma

SchΘma lokßlnφ reprezentace SchΘma lokßlnφ reprezentace

Lokßlnφ konceptußlnφ schΘma Lokßlnφ konceptußlnφ schΘma

Lokßlnφ internφ schΘma Lokßlnφ internφ schΘma

Obr. 6 SchΘmata v DDBS

JakΘ charakteristiky by m∞l spl≥ovat ôopravdov²ö DS╪BD, popsal v roce 1987 snad nejznßm∞jÜφ databßzov² konzultant a publicista Chris Date. Jeho 12 pravidel lze rozlo₧it podle v²Üe uveden²ch dimenzφ, tj. autonomie (A), distribuce (D) a heterogennosti (H).

A1. Lokßlnφ autonomie. V ka₧dΘm mφst∞ jsou data °φzena lokßlnφm S╪BD, vΦetn∞ integrity, utajenφ apod.

A2. Ve vÜech slu₧bßch se nespolΘhß se na ₧ßdnΘ centrßlnφ mφsto. VÜe je distribuovanΘ.

A3. Kontinußlnost. Provoz v jednom mφst∞ (nap°. upgrade S╪BD, odstran∞nφ jednΘ tabulky apod.) by nem∞l p°φliÜ naruÜovat provoz DDBS jako celku.

D4. Nezßvislost na mφst∞. U₧ivatel nemusφ v∞d∞t, kde jsou ulo₧ena pot°ebnß data.

D5. Nezßvislost na fragmentaci. U₧ivatel nemusφ v∞d∞t, kde jsou ulo₧eny fragmenty relacφ, realizuje-li sv∙j po₧adavek. (Toto pravidlo m∙₧e b²t v konfliktu s A1).

D6. Nezßvislost na replikaci. Jde o podobnΘ zßsady jako D5.

D7. Mo₧nost distribuovanΘho zpracovßnφ dotazu. Nem∞lo by b²t nutnΘ p°esouvat zbyteΦn∞ data ke zpracovßnφ dotazu do jednoho mφsta.

D8. DistribuovanΘ zpracovßnφ transakcφ. Pou₧φvß se dvoufßzov² potvrzovacφ protokol (2PC) - viz Databßzovß abeceda CW51, 1996). Op∞t m∙₧e dojφt ke konfliktu s A1. Je toti₧ zv²Üen² tlak na blokovßnφ dat v danΘm mφst∞ kv∙li Φekßnφ na potvrzenφ dφlΦφch transakcφ v jin²ch mφstech.

H9. Nezßvislost na hardware.

H10. Nezßvislost na operaΦnφm systΘmu.

H11. Nezßvislost na sφti.

H12. Nezßvislost na S╪BD.

Vznik pojmu distribuovanΘho S╪BD se datuje do poΦßtku 70. let, do doby v²voje v²zkumnΘho projektu IBM - systΘmu R* . DalÜφ dodßvkou distribuovanΘ architektury IBM je DRDA (distributed relational data architecture). Jde o pokus integrovat data rozmφst∞na na poΦφtaΦφch pod r∙zn²mi verzemi S╪BD DB2. Prvnφm produktem v tΘto oblasti byl z°ejm∞ INGRES/Star, ohlßÜen² v r. 1987. I kdy₧ ORACLE pou₧φval distribuovanΘ rysy koncem 80. let, skuteΦnß podpora distribuovanΘho databßzovΘho zpracovßnφ je a₧ ve verzi ORACLE 7 z r. 1993.

Praxe ukßzala, ₧e tak jak jsou DDBS koncipovßny v Dateov²ch pravidlech a v teorii 70. a 80. let, vznikß °ada problΘm∙, jejich₧ d∙sledkem je implementace pouze torza p∙vodnφch idejφ. Pat°φ mezi n∞ nap°.: °φzenφ katalogu dat, umφst∞nφ (distribuce) schΘmatu, detekce Φi p°edchßzenφ uvßznutφ, synchronizace aktualizacφ. S poslednφm bodem souvisφ ji₧ zmφn∞n² populßrnφ mechanismus 2PC, kter² zamykß synchronn∞ vÜechny kopie nutnΘ pro spln∞nφ po₧adavku a₧ do okam₧iku, kdy odpov∞dnΘ mφsto neobdr₧φ zprßvu o potvrzenφ. SouΦasnΘ tzv. replikaΦnφ servery °eÜφ dan² problΘm mnohem voln∞ji a pro v∞tÜinu praxe postaΦujφcφm zp∙sobem. Zaslou₧φ si samostatnΘ heslo v n∞kterΘ z p°φÜtφch pokraΦovßnφ databßzovΘ abecedy.