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BASE DE DONNEES DISTRIBUE I. COUPLAGE DE STRUCTURES DE DONNÉES DISTRIBUÉES ET S

BASE DE DONNEES DISTRIBUE I. COUPLAGE DE STRUCTURES DE DONNÉES DISTRIBUÉES ET SCALABLES AVEC UN SGBD RELATIONNEL-OBJET....3 RÉSUMÉ :..........................................................................................................................................................................3 1. INTRODUCTION.............................................................................................................................................................3 2. STRUCTURES DE DONNÉES DISTRIBUÉES SCALABLES(SDDS)....................................................................................5 Principes de RP* :......................................................................................................................................................5 3. LE SGBD AMOS-2.......................................................................................................................................................6 4. LE SYSTÈME AMOS-SDDS.............................................................................................................................................7 4.1 Envoi et traitement de requêtes sur des sites distants :........................................................................................8 4.2 Terminaison des requêtes parallèles :..................................................................................................................9 5. ENVIRONNEMENT EXPÉRIMENTAL..............................................................................................................................10 5.1 Données stockées sur un fichier RP* :...............................................................................................................10 5.2 Fonctions externes définies sur le serveur :.......................................................................................................11 5.3 Fonctions externes définies sur le client :..........................................................................................................11 5.4 Requêtes sur le fichier SDDS :...........................................................................................................................12 5.5 Mesures de performance :..................................................................................................................................12 6 CONCLUSION...............................................................................................................................................................15 II. LE TRANSACTIONNEL RÉPARTI TRANSACTIONS ET ENVIRONNEMENTS CORBA....................................16 1. COHÉRENCE ET TRANSACTIONS.................................................................................................................................16 1.1 Système d'information.........................................................................................................................................16 1.2 Contrôle de cohérence........................................................................................................................................17 Cohérence sémantique..........................................................................................................................................................17 1.3 Principes du contrôle de cohérence....................................................................................................................18 1.4 Transaction.........................................................................................................................................................18 Exemple de transaction.........................................................................................................................................................19 1.5 Les propriétés des transactions..........................................................................................................................20 L'Atomicité..........................................................................................................................................................................20 Cohérence (Consistency)......................................................................................................................................................21 Isolation................................................................................................................................................................................21 Durabilité.............................................................................................................................................................................22 1.6 Maintien de la cohérence....................................................................................................................................22 1.7 Architecture d'un système transactionnel...........................................................................................................23 1.8 Définition de quelques concepts utiles pour la réalisation de transactions.......................................................24 2. CONTRÔLE DES ACCÈS CONCURRENTS.......................................................................................................................27 2.1 Conflit et dépendance.........................................................................................................................................28 Dépendances entre transactions............................................................................................................................................28 Construction du graphe de dépendances...............................................................................................................................28 Règles de création des dépendances.....................................................................................................................................29 Exemple de graphe de dépendance.......................................................................................................................................30 Graphe de dépendance sans circuit.......................................................................................................................................30 Dans un univers réparti.........................................................................................................................................................31 Graphe de dépendance en environnement réparti.................................................................................................................32 2.2 Présentation des techniques de contrôle............................................................................................................33 · Méthode de contrôle par certification (optimiste)...............................................................................................................33 2.3 Technique de verrouillage..................................................................................................................................34 · Principe de fonctionnement................................................................................................................................................34 · Détection des conflits.........................................................................................................................................................34 Le principe du verrouillage à deux phases............................................................................................................................34 Remarques générales............................................................................................................................................................35 L'interblocage dans le verrouillage à deux phases................................................................................................................36 Plusieurs méthodes de détection de l'interblocage................................................................................................................36 Techniques de verrouillage (conclusion)..............................................................................................................................36 2.4 L'estampillage.....................................................................................................................................................37 Contrôle de concurrence (conclusion)..................................................................................................................................38 3. CONTRÔLE DE L'ATOMICITÉ.......................................................................................................................................38 Propriétés de la validation atomique répartie........................................................................................................................39 3.1 Principe de fonctionnement : validation et journal............................................................................................39 3.3 Diagramme d'état d'une transaction...................................................................................................................40 Caractérisation des défaillances............................................................................................................................................40 Principes des mécanismes de reprise :..................................................................................................................................41 3.4 Protocoles de validation.....................................................................................................................................41 · Protocole de validation à contrôle réparti..........................................................................................................................42 Le protocole de validation en deux phases ou Two Phase Commit (2PC)...............................................................43 Vérification des propriétés........................................................................................................................................44 Validation atomique en trois phases : 3PC..............................................................................................................44 1 BASE DE DONNEES DISTRIBUE · Cas de blocage du 2PC :........................................................................................................................................45 · Le schéma de communication du 3PC....................................................................................................................45 · Terminaison du 3PC...............................................................................................................................................45 · Reprise du 3PC.......................................................................................................................................................46 Contrôle de l'atomicité (conclusion).........................................................................................................................47 4. DÉVELOPPEMENTS AVANCÉS.....................................................................................................................................48 Transactions emboîtées.............................................................................................................................................48 Cohérence sémantique..............................................................................................................................................48 5. DIFFÉRENTES CATÉGORIES DE SYSTÈMES TRANSACTIONNELS...................................................................................49 Normes et standards de communication entre systèmes transactionnels.................................................................49 Les services transactionnels objets standards..........................................................................................................50 6. LE SERVICE TRANSACTIONNEL DE CORBA...............................................................................................................50 Une vue générale du modèle transactionnel.............................................................................................................51 Interfaces..................................................................................................................................................................52 Propagation du contexte...........................................................................................................................................52 INVOCATIONS DES TRANSACTIONS.................................................................................................................................52 Invocation directe.....................................................................................................................................................52 Invocation indirecte..................................................................................................................................................53 7. EJB ET TRANSACTIONS..............................................................................................................................................55 Objectifs des EJB......................................................................................................................................................55 Les fonctionnalités des EJB......................................................................................................................................55 Spécifications EJB....................................................................................................................................................55 Les Rôles...................................................................................................................................................................56 Les contrats...............................................................................................................................................................56 Bean..........................................................................................................................................................................58 Session Bean.............................................................................................................................................................58 Entity Bean................................................................................................................................................................59 Support Transactionnel.............................................................................................................................................59 III. Oracle : SQL..............................................................................................................................................................60 2 BASE DE DONNEES DISTRIBUE I. COUPLAGE DE STRUCTURES DE DONNÉES DISTRIBUÉES ET SCALABLES AVEC UN SGBD RELATIONNEL-OBJET Résumé : SDDS-2000 est un gestionnaire prototype de Structures de Données Scalables et Distribués (SDDSs) conçu pour des multi-ordinateurs Wintel. Une SDDS permet une répartition scalable de données, tout particulièrement en RAM distribuée et supporte des requêtes parallèles. Nous présentons un couplage entre un SGBD haute performance Amos-2 et SDDS-2000. Amos-2 est un système relationnel-objet conçu pour les données en RAM. Le couplage d’Amos-2 avec SDDS- 2000 permet de gérer des volumes de données scalables dépassant arbitrairement les capacités d’un Amos-2. Nous présentons l’architecture générale du système validée par des expérimentations avec des requêtes complexes. On montre une amélioration de temps de réponse de l’ordre de 30% même par rapport aux volumes de données qu’Amos peut encore traiter en local. Les résultats encouragent l’usage des multiordinateurs pour des applications modernes, notamment les SGBDs haut- performances. Mots clé : multi-ordinateur, données scalable et distribuées, exécution parallèle 1. Introduction Des avancées majeures ont été accomplies dans les performances des réseaux (standardisation de TCP/IP, Fast Ethernet, ATM, commutateurs larges bandes etc...). Un nouveau concept est apparu: celui de multi-ordinateur, qui est une collection de stations de travail interconnectés par un réseau local haute-vitesse, 10 Mb/s au moins. Les multiordinateurs offrent des capacités quasi illimitées de calcul, de mémoire vive et de stockage. Les multi-ordinateurs ont besoin de nouvelles structures de données spécifiques. Notre recherche concerne une nouvelle classe de structures de données dites Structures de Données Distribuées et Scalables (SDDS) conçues spécifiquement dans ce but[SND98], [LNS94]. Une SDDS contient des enregistrements identifiés chacun par une ou plusieurs clés. Les enregistrements sont stockés dans la mémoire distribuée du multi-ordinateur. La mémoire vive (RAM) est préférée, car elle est d’accès beaucoup plus rapide que les disques. Les sites qui stockent les données sont appelés serveurs. La mémoire d’un serveur stockant les données de la SDDS est dite case. Les opérations de manipulation (insertion, modification, suppression et recherche d’un enregistrement par sa clé) sont envoyées à partir de machines supportant les applications appelées clients. Un 3 BASE DE DONNEES DISTRIBUE fichier SDDS nouveau débute dans une case. Quand la case initiale déborde, la moitié des enregistrements est transférée à une autre case, allouée au fichier. Ce processus dit éclatement est répété pour d’autres cases quand le fichier devient surchargé par les insertions. Un fichier peut ainsi grandir sur un nombre quelconque de cases. Ceci rend sa capacité de stockage potentiellement illimitée. Plusieurs SDDS ont été proposées…1 Les SDDSs les plus connues sont le LH* réalisant le partitionnement scalable par hachage et le RP* réalisant le partitionnement par intervalle (ang. Range partitionning) [LNS93], [LNS94], [K98]. Le SGBD Relationnel-Objet hautes performances AMOS-2 est très connu [TG98]. Il est conçu pour une station de travail Wintel NT pour y gérer des données modernes nécessitant l’accès très rapide. Par exemple il peut s’agir de bases de données pour les télécommunications. Les données sont stockées pour le traitement en RAM. La capacité de celle-ci, ainsi que la puissance de la machine utilisée limitent la taille possible de la base et sa scalabilité. Une voie potentielle est dès lors une utilisation d’Amos-2 sur les sites serveurs d’un multi-ordinateur. Chaque Amos-2 gère alors une partie des données de l’application. Celle-ci appelle d’une manière transparente un Amos- 2 sur le site client. Cet Amos décompose la requête et l’envoie en parallèle par le déport de la fonction vers les Amos-2 serveurs. Un tel système nécessite un gestionnaire de données scalables et distribuées interfacé par les Amos-2 coopérants. Notre expérimentation consiste dans l'utilisation de la SDDS RP*. La conception du prototype a nécessité l’implémentation de fonctions nouvelles pour Amos. Nous avons appelé notre prototype Amos-SDDS. Nous présentons d’abord la SDDS RP*. Puis, nous décrivons l’architecture générale de Amos-SDDS. Ensuite, nous discutons la campagne de mesures qui a permis d’optimiser certains choix techniques et à valider notre prototype. Nous prouvons d’excellents temps d’accès aux données par des requêtes complexes comportant des jointures et des scans parallèles avec le déport de fonctions sur les serveurs. Notamment, on montre des temps d’accès de 30% meilleurs que ceux qu’Amos-2 pouvait offrir seul en local. L’ensemble prouve l’utilité des multi-ordinateurs pour les bases de données modernes qui nécessitent des performances de calcul et de stockage inatteignables par les SGBDs plus classiques. La section suivante présente la description plus détaillée des SDDS. La Section 3 présente Amos-2. La Section 4 présente le système Amos-sdds et ses principales fonctionnalités. L'environnement expérimental et les mesures de performances sont présentés dans la Section 5. La section 6 conclue ce document et présente les futures directions de recherche. 4 BASE DE DONNEES DISTRIBUE 2. Structures de Données Distribuées Scalables(SDDS) Les données d’une SDDS sont stockées sur des sites désignés serveurs. Les requêtes sont formulées à partir de sites autonomes désignés clients. Il n’y a pas de répertoire central d’accès. Chaque client dispose de son propre image de la structure du fichier. Des qu’un serveur déborde, il transfère la moitié de ses enregistrements vers un nouveau serveur. Les mises à jour de la structure d’une SDDS ne sont pas envoyées aux clients d’une manière synchrone. Un client peut faire des erreurs d’adressage par suite d’une image inadéquate de la structure de SDDS. Chaque serveur vérifie l’adresse de la requête et l’achemine vers un autre serveur si une erreur est détectée. Le serveur adéquat envoie alors un message correctif (IAM - Image Adjustment Message) au client ayant commis l’erreur d’adressage. Le client ajuste son image pour ne plus faire la même erreur. Les IAM font converger toute image d’un client vers celle actuelle. La répartition des données sur les sites de stockage peut se faire suivant plusieurs algorithmes. Nous nous concentrons sur la famille RP* qui fut proposée pour construire des fichiers dynamiques ordonnés. RP* réalise le partitionnement scalable par intervalle (Range Partitionning) et supporte, comme les arbres-B des requêtes par intervalle ou un parcours ordonné du fichier par rapport à la clé. Principes de RP* : Les algorithmes RP* permettent de créer un fichier qui peut s’étendre sur plusieurs cases qui sont les espaces mémoire allouées au fichier sur chaque ordinateur serveur de la SDDS. Ils maintiennent les enregistrements triés suivant la valeur de leur clé. Chaque case est munie d’un en- tête contenant deux valeurs et qui sont respectivement la clé minimale et la clé maximale des enregistrements pouvant être insérés dans la case. L’intervalle uploads/Management/ base-de-donnees-distribue.pdf