Xreferat.com » Рефераты по информатике » Организация удаленного доступа к распределенным базам данных

Организация удаленного доступа к распределенным базам данных

В InterBase 4.0 предусмотрена специальная технология, которая называется обновлением кэша. Используя это средство, приложение IDAPI может идентифицировать диапазон интересующих его записей и регистрирует это на сервере. Когда в записи из этого диапазона происходит изменение (например, параллельно работающий пользователь модифицирует запись), сервер инициирует событие, которое уведомляет клиентское приложение с помощью механизмов уведомления о событиях - InterBase 4.0 Event Alerters. Клиентское приложение получает это событие и может либо игнорировать его, либо запросить изменение записей в данном диапазоне.

InterBase 4.0 допускает использование для хранения данных и работы с ними нескольких национальных наборов символов. Для всех строковых операций и операций с объектами BLOB поддерживаются как 8-битовые, так и 16-битовые наборы. Заданный по умолчанию набор символов и порядок сравнения можно определить для базы данных в целом. Сравнение можно также определить с помощью предложения Order By в операторе Select. Для спецификации символов национальных алфавитов можно использовать строковые литералы с префиксом имени набора символов. В стандартный комплект поставки включена поддержка кодовой таблицы ANSI 1251, являющейся стандартом при работе с русским языком в среде Windows.

2.5 Выбор средств разработки

            В качестве CASE-средства использован программный продукт ERWin 2.5 фирмы Logic Works. ERwin - средство разработки структуры базы данных. ERwin сочетает графический интерфейс Windows, инструменты для построения ER-диаграмм, редакторы для создания логического и физического описания модели данных и прозрачную поддержку ведущих реляционных СУБД и настольных баз данных. С помощью ERwin можно создавать или проводить обратное проектирование (реинжиниринг) баз данных.

Предыдущие версии ERwin - 1.5 и 2.1 - завоевали все возможные призы среди программ своего класса, в том числе DBMS Readers' Choice в 1992, 1993, 1994, 1995 годах, Software Development Productivity Award 1993, Data Based Advisor Readers' choice 1992 и 1994. Текущая версия продукта - 2.6.

ERWin позволяет проводить анализ системы как в стандарте IDEF1X, так и в стандарте IE, что увеличивает удобство работы с продуктом. ERwin объединяет логический и физический уровни представления модели в единую диаграмму, что позволяет провести анализ предметной области и полностью разработать структуры базы данных используя только один программный продукт. Выбор этого продукта обусловлен также возможностью легкого переноса разработанной  модели на другой сервер баз данных.

Для написания клиентской части приложений использована среда разработчика Borland Delphi C/S 2.01. Delphi относится к средствам быстрой разработки приложений (RAD - Rapid Applications Development). Определяющим фактором при выборе Delphi в качестве средства разработки клиентской части является наличие большой библиотеки объектов для быстрого построения приложений, работающих с базами данных. Кроме того,  Delphi поддерживает интерфейс PVCS, что позволяет вести параллельную разработку проекта несколькими программистами.

Для разработки процессов, функционирующих на стороне сервера использована среде разработки Microsoft Visual C 4.2 из пакета Microsoft Developer Studio. Эта среда сочетает в себе мощь языка C++, удобные средства отладки программ и навигации по тексту. Кроме того, она позволяет использовать в программах все возможности операционной системы (RPC, RAS, TAPI, сервисы Windows NT).

2.6 Организация взаимодействия между серверами

2.6.1 Выбор модели распределенной базы данных

            Так как для обмена данными между серверами предполагается использовать медленные асинхронные каналы связи, а также учитывая большое количество серверов в данной информационной системе использован механизм репликации данных. Недостатки этого механизма, такие как задержка синхронизации различных копий данных, для данной системы играют малую роль.

2.6.2 Модель взаимодействия

Для организации репликации данных и удаленного администрирования серверов в районах необходимо предусмотреть средства взаимодействия между серверами. При анализе процесса взаимодействия серверов можно выделить следующие компоненты системы:

·      Процесс-клиент (сервер 1)

·      Среда передачи данных

·      Процесс-сервер (сервер 2)

            В этой схеме в каждый конкретный момент времени в качестве клиента выступает один из взаимодействующих серверов. Таким образом, на каждом из серверов в любой момент времени должен быть запущен процесс, отвечающий за взаимодействие с удаленным узлом сети. В Windows NT в качестве такого процесса может выступать специально разработанный сервис операционной системы (system service). Он должен «уметь» обслуживать подключения удаленных клиентов, а также при необходимости сам выступать в роли клиента. Кроме того, на него можно возложить функции удаленного администрирования и резервного копирования данных.

            Для организации обмена информацией в общем случае необходимо разработать протокол этого обмена, что само по себе является достаточно сложной задачей. Кроме того, необходимо реализовать поддержку сервисом различных транспортных протоколов (TCP/IP,  NetBIOS, IPX/SPX), что выливается в многократное дублирование программного кода. Для решения этой задачи использован слой вызова удаленных процедур Microsoft RPC (Microsoft Remote Procedure Call).

2.6.3 Использование слоя RPC для распределенной обработки данных на платформе Windows NT

            В соответствие с моделью RPC любой сервер может рассматриваться как  сервер вычислений, т.е. он может предоставлять свои вычислительные мощности клиентам. Рабочая станция может послать запрос серверу на выполнение определенных вычислений и возврат результатов. Используя RPC, клиент не только использует файлы и принтеры сервера, но и разделяет его центральный процессор с другими компьютерами в сети.

            Слой Microsoft RPC - только часть стандарта среды для распределенных вычислений, названной OSF (Open Software Foundation), разработанной группой компаний для определения компонентов сетевой среды, которая поддерживает распределенные вычисления.


2.6.4 Компоненты Microsoft RPC

Microsoft RPC включает следующие основные компоненты:

·      Компилятор MIDL (Microsoft IDL)

·      Библиотеки времени выполнения и заголовочные файлы.

·      Модули транспортного интерфейса

·      Сервис разрешения имен

·      Сервис поддержки конечной точки

            В модели PRC можно формально определить интерфейс для удаленной процедуры, используя язык, специально разработанный для этой цели. Этот язык – IDL (Interface Definition Language - язык определения интерфейсов). Диалект языка, реалиçованный фирмой Microsoft, назван MIDL (Microsoft IDL).

            После создания интерфейса его описание обрабатывается компилятором MIDL. MIDL компилятор генерирует «заглушки» (stubs), которые транслируют вызовы локальных процедур в вызовы процедур, находящихся на сервере. «Заглушка» -- это процедура-заполнитель, которая делает вызовы библиотечных функций RPC для управления вызовами удаленных процедур. Применение заглушек обеспечивает прозрачность сетевого уровня для распределенных приложений. Клиентская программа вызывает их как локальные процедуры,  весь код, который передает данные по сети и принимает результаты, генерируется MIDL компилятором и невидим для разработчика.

2.6.5 Механизм работы RPC

            RPC позволяет клиенту напрямую вызывать процедуры, находящиеся в программе на удаленном сервере. Клиент и сервер имеют различные адресные пространства; так, каждый имеет свою собственную память, в которой распределены данные, используемые процедурами. Следующий рисунок иллюстрирует архитектуру RPC:

Рис.2.3. Механизм работы RPC.

 

            Как показано на рис.2.3, клиентское приложение вызывает локальную заглушку вместо кода, непосредственно реализующего необходимую процедуру. Заглушка компилируется и линкуется с клиентским приложением. Заглушка клиента выполняет следующие действия:

·      Запрашивает необходимые параметры из адресного пространства клиента

·      Переводит параметры в стандартную форму представления данных в сети (NDR - standard network data representation)

·      Вызывает необходимые функции из библиотеки времени выполнения RPC для отсылки запроса с параметрами на сервер.

Заглушка сервера выполняет следующие шаги:

·      Библиотека времени выполнения RPC принимает запрос и вызывает процедуру заглушки сервера

·      Заглушка сервера принимает параметра из буфера и конвертирует их из формата NDR в формат, процедуры сервера.

·      Заглушка вызывает необходимую процедуру на сервере.


Удаленная процедура выполняется, генерирует выходные параметры и возвращаемое значение. Когда процедура завершена, следующие шаги возвращают данные клиенту:

·      Удаленная процедура возвращает данные заглушке сервера

·      Заглушка сервера конвертирует возвращаемые параметры в формат NDR и возвращает их функции библиотеки времени выполнения RPC

·      Библиотечные функции передают данные через сеть на клиентский компьютер

Клиент завершает процесс принятием данных из сети и их возвратом вызывающей функции:

·      Клиентская библиотека времени выполнения RPC принимает значения, возвращаемые удаленной процедурой и возвращает их заглушке

·      Заглушка клиента конвертирует данные из формата NDR в формат, используемый клиентским приложением

·      Приложение клиента продолжает свою работу.

Для Microsoft Windows и Windows NT библиотеки времени выполнения используются двумя путями: как статическая библиотека, линкуемая в приложение; и библиотека, реализованная как DLL.

            Серверное приложение содержит вызовы библиотеки времени выполнения сервера, которая регистрирует интерфейсы сервера и позволяет серверу принимать вызовы удаленных процедур. Серверное приложение также содержит специфичные для каждого приложения процедуры, которые вызываются с клиента.

            Таким образом, реализовав коммуникационный сервис на базе слоя RPC, можно существенно сэкономить время на разработке протоколов обмена информацией, а также получить систему, работающую по любым транспортным протоколам.


2.6.6 Организация логического канала передачи данных

            Другой компонент модели - среда передачи данных может быть реализована несколькими способами. В простейшем случае она может быть построена на базе асинхронных каналов связи с использованием протоколов PPP (Point to Point Protocol), а также на базе существующих сетей X.25. На системный сервис можно также возложить ответственность за установление логического канала между серверами.

В случае каналов X.25 для установления соединения используется специальная каналообразующая аппаратура (коммутаторы X.25).

Решением начального уровня может служить удаленный доступ по протоколу PPP (Point to Point Protocol). Организация удаленного доступа по асинхронным каналам связи по протоколу PPP рассмотрена ниже.

2.7 Организация доступа удаленных пользователей

2.7.1 Необходимость удаленного доступа

При реализации данной системы экономически целесообразно устанавливать серверы баз данных  только в тех районах республики, в которых количество абонентов достаточно велико. Для районов с малым числом абонентов наилучшим решением является использование сервера баз данных ближайшего РУС. Для этого необходимо организовать доступ операторов к территориально удаленному серверу. Средой передачи данных в этом случае являются телефонные линии, протоколом передачи на сетевом уровне - PPP (или SLIP).

2.7.2 Использование слоя RAS для удаленного доступа на платформе
Windows NT

            На платформе Windows NT задача удаленного доступа по протоколу PPP решается с помощью сервера RAS (Remote Access Server - сервер удаленного доступа). Сервер RAS - это процесс, который принимает и обрабатывает запросы клиентов на подключение через асинхронные линии и передачу данных. Схема взаимодействия удаленного клиента с сервером RAS приведена на рис.2.4.

Рис.2.4. Схема удаленного доступа с использованием RAS.

            В качестве транспортного протокола могут использоваться протоколы TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS. Подключение клиента через сервер удаленного доступа абсолютно прозрачно, т.е. клиент может работать с удаленными серверами так, как если бы он находился в локальной сети.

В системе Windows NT существует программный интерфейс приложений (Application Program Interface), который позволяет установить логический канал с удаленной сетью по асинхронному соединению. Он носит название RAS API (Remote Access Service API).

            Сервис удаленного доступа (RAS) позволяет удаленным пользователям получить доступ к одному или нескольким RAS серверам также, как и по локальной сети.

            Win32 RAS позволяет RAS-клиенту установить соединение, получить информацию о существующих соединениях и завершить соединение. Связь осуществляется по протоколам PPP или SLIP. В качестве транспортного протокола могут быть использованы стеки TCP/IP, IPX/SPX и NetBIOS.

            В Windows существуют стандартные программы для связи через RAS, таким образом для работы с удаленной базой данных можно использовать стандартные средства Windows.
2.7.3 Обеспечение информационной безопасности при удаленном доступе

            Учитывая то, что информация на серверах баз данных носит коммерческий характер, особую роль играет вопрос её защиты от несанкционированного доступа. Система Windows NT имеет сертификат соответствия уровню безопасности C2 Министерства обороны США. Данный уровень безопасности предполагает обязательную идентификацию пользователей системы для определения прав доступа к отдельным ресурсам системы. Удаленный вход в сеть также требует соответствующих привилегий, кроме того, все попытки удаленного доступа обязательно фиксируются в журнале событий. В систему Windows NT встроена возможность шифрования трафика в каналах передачи данных, таким образом злоумышленник, имеющий возможность перехвата данных в каналах связи, не получает доступа к жизненно важным данным (пароли и имена пользователей, финансовая информация).

            Одним из способов ограничения доступа удаленных пользователей к ресурсам сети является использования так называемых серверов-барьеров (FireWalls) на стыке внутренней и внешней (какой в данном случае является удаленный пользователь) сетей. В данном случае можно гибко регулировать права удаленного пользователя на доступ к отдельным компьютерам в сети. Кроме того, серверы-барьеры скрывают топологию сети от внешнего пользователя. На платформе Windows NT функции сервера-барьера выполняет продукт Microsoft Proxy Server. Одним из побочных эффектов использования этого класса продуктов является экономия IP-адресов.

2.8 Проектирование структуры базы данных

            Построим информационную модель системы расчета с абонентами.

В ходе исследования существующей схемы расчетов были выявлены следующие основные сущности:

·      Клиент (абонент, владелец телефона)

·      Услуга

·      Подразделение

·      Начисление

·      Телефонный разговор, подлежащий повременной тарификации

·      Начисление за повременные разговоры (за один день)

·      Оплата

·      Категория клиента

·      Проведенные расчеты

IDEF1X-диаграмма взаимодействия между этими сущностями представлена в Приложении 6.

После нормализации данных и разрешения связей «многие ко многим» путем введения граничных сущностей диаграмма принимает вид, указанный в
Приложении 6. Кроме того, для сущностей «Подразделение» и «Категория абонента» введена обратная неидентифицирующая связь для иерархического представления данных.

Постановка задачи требует наличия механизма поддержки истории для сущностей, влияющих на результаты расчетов. К сущностям, для которых должен поддерживаться механизм регистрации изменений относятся:

·      Клиент (владелец телефона)

·      Услуга

·      Подразделение

·      Начисление

·      Постоянное начисление

·      Категория клиента

            Для регистрации изменений используется структура данных, представленная на рис.2.5.

Рис.2.5. Структура данных для поддержки механизма регистрации изменений


            Суть данной модели такова:

1.   Каждая сущность характеризуется набором состояний, изменяющихся во времени.

2.   Каждое состояние характеризуется набором атрибутов сущности, а также датой начала и датой окончания состояния.

3.   Сущность однозначно идентифицируется своим внешним ключом и актуальной датой.

4.   Дочерние таблицы ссылаются на сущность по её внешнему ключу.

5.   При смене состояния внешний ключ не меняется.

Целостность данных обеспечивается с помощью триггеров на сервере.

Для дальнейшего анализа выделим в структуре базы данных несколько подсистем:

·      Картотека абонентов

·      Начисления

·      Повременный учет

После определения атрибутов сущностей схема данных с учетом механизма поддержки истории принимает вид, приведенный в Приложении 6.

SQL-скрипт для генерации базы данных представлен в Приложении 1.


2.9 Схема репликации данных

Тиражирование данных в системе построено по схеме с одним сервером подписки (центральный сервер) и множеством серверов репликации (районы).

Рис.2.6. Организация репликации данных.

Данные на центральном сервере доступны только для чтения чтобы избежать конфликтов по модификации записи.

Рис.2.7. Подробная схема репликации данных.

Схема репликации приведена на рис.2.7. Рассмотрим процесс передачи изменений подробнее:

1.   При изменении данных в реплицируемой таблице новые данные через триггер записываются в журнал изменений. Кроме того, туда заносится  имя таблицы, код сделанного изменения и первичный ключ измененной записи.

2.   При возникновении в базе определенного события (например при большом количестве записей в журнале изменений) или в определенный момент времени коммуникационный сервис запускает процесс репликации.

3.   Процесс репликации устанавливает соединение с сервером подписки и начинает синхронизацию данных.

4.   Сервер подписки принимает измененную запись и модифицирует соответствующим образом таблицу на своей стороне.

5.   Если в процессе изменения записи был сгенерирован новый ключ, то он передается на сервер репликации.

6.   Сервер репликации заменяет первичный ключ реплицируемой записи на ключ, возвращаемый с сервера подписки и удаляет соответствующую запись из журнала изменений.

            При передаче изменений коммуникационным сервисом используется протокол двухфазной фиксации транзакций (Two-phase commit transactions), что позволяет застраховаться от ошибок.

            При синхронизации данных подобным методом процесс репликации может быть прерван в любой момент времени и продолжен позднее с той же точки. Данная особенность позволяет использовать такую

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: