ACID в распределенной среде задешево – от переводчика
Распределенная среда систем и приложений баз данных стала, наконец, реальностью. Этому способствуют как широкая распространенность корпоративных кластерных технологий, так и развитие подхода "облачных" вычислений (cloud computing), обеспечивающего возможность аренды "кластера" произвольного масштаба в облачной инфрастуктуре.
Практически общепринятой точкой зрения на организацию распределенных систем баз данных стала ориентация на архитектуры без совместно используемых ресурсов (sharing nothing). В распределенных аналитических системах подобные архитектуры обеспечивают линейное масштабирование, и основной текущей проблемой технологии является обеспечение способов распараллеливания по данным серверных приложений баз данных. По этому поводу в последнюю пару лет выполнено много исследовательских проектов и написано много статей (см. например, мою обзорную статью ).
Естественный интерес вызывают и возможности применения распределенных систем баз данных в приложениях, которые традиционно назывались транзакционными (on-line analytical processing, OLTP). Использование распределенных систем баз данных в таких приложениях, вообще говоря, позволяет повысить производительность этих приложений, а также способствует увеличению уровней их надежности и доступности. Общим приемом для повышения производительности, надежности и доступности является разделение (partitioning) базы данных по нескольким узлам кластера, а также репликация (replication) отдельных частей базы данных в нескольких узлах.
Однако узким местом в таких системах становится управление распределенными транзакциями, в особенности фиксация (comiting) таких транзакций на основе традицонных двух- и трехфазных протоколов, вызывающих недопустимо большое число сетевых передач сообщений и приводящих к снижению уровня доступности приложений. В последнее время в связи с этой проблемой часто упоминается так называемая теорема CAP Эрика Брювера (Eric Brewer), в которой утверждается (говоря нестрого), что в разделенной системе баз данных, в которой допускается потеря связности узлов, невозможно одновременно обеспечить доступность и согласованность данных.
По моему мнению, наиболее интересные работы и публикации в области систем и приложений баз данных, выполненные под влиянием теоремы CAP, принадлежат Пэту Хелланду (Pat Helland) и Дональду Коссманну (Donald Kossmann). Здесь я не могу подробно остановиться на сути их работ, для этого требуется отдельная большая статья, которую я планирую написать. Для общего понимания стоит прочитать статьи:
;
и
.
Однако существует альтернативная точка зрения на проблему транзакционных разделенных систем баз данных и теорему CAP, четко выраженная в недавней заметке Майкла Стоунбрейкера (Michael Stonebraker) . В этой заметке Майкл утверждает, что случаи потери связности узлов в распределенных разделенных системах баз данных чрезвычайно редки, и что стремление к обеспечению высокого уровня доступности данных в ущерб их согласованности не является оправданным.
Эта заметка, с одной стороны, является вполне убедительной, а с другой стороны, как и все, что пишет Стоунбрейкер, она появилась совсем не случайно, поскольку именно в этом стиле действует новая компания Стоунбрейкера VoltDB, производящая одноименную распределенную СУБД с хранением данных в основной памяти. VoltDB в большой степени основана на университетском исследовательском проекте H-Store, о котором можно прочитать в статьях:
и
.
На самом деле, многие идеи H-Store казались мне несколько сомнительными (см., например, мою заметку , хотя и об этом следовало бы поговорить подробнее в отдельной статье). И, как показывает статья, перевод которой вам предлагается на этот раз, сомнения имелись и у авторов H-Store. Потому что теперь предлагается гораздо более понятный и практичный подход к обеспечению управления распределенными транзакциями, не противоречащий традиционным решениям, но существенно снижающим их накладные расходы.
Статья не очень простая (и не очень хорошо написана; кстати, по этой причине, ее перевод носит очень свободный характер, поскольку я старался сделать текст как можно более понятным), как и большинство публикаций, посвященных управлению транзакциями (хотя многие статьи написаны значительно более аккуратно и понятно). Но, на мой взгляд, она вносит существенный вклад в современную технологию транзакционных распределенных и разделенных систем баз данных. Рекомендую ее осилить, а для этого обновить свои представления о текущей транзакционной картине мира баз данных.
