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25.03.1988 - 

Mehr Performance und Sicherheit durch DBMS Engine Technology:

LAN-Architektur mit DB-Power optimieren

In letzter Zeit wird das LAN-PC-Netz immer häufiger als Alternative zu den Abteilungsrechnerlösungen auf Unix-Basis angeboten. Die Gründe hierfür sind das verbesserte Preis/Leistungs-Verhältnis der PCs und Vorteile einer guten LAN-Architektur. Grundkriterium für deren Bewertung ist die Performance an den einzelnen PC-Arbeitsplätzen und das Maß der dort verfügbaren "lokalen Intelligenz".

Ein weiteres Argument für die Realisierung eines LAN-Konzeptes ist die in vielen Unternehmen bereits vorhandene Infrastruktur an PCs. Die Möglichkeit, die so entstandenen PC-lnsellösungen mit Hilfe eines LAN-Konzeptes wieder in das Gesamt-DV-Konzept einbinden zu können, erscheint vielen EDV-Verantwortlichen als reizvoll.

Auf seiten der Hardware ist die Verwirklichung dieses Konzeptes längst kein Problem mehr. Lediglich die Integration der Anwendungen in die Multiuser-Umgebung des LAN-Betriebes verursachte Kopfzerbrechen.

Auf Aufgabenteilung kommt es an

Eine der Möglichkeiten, Anwendungen innerhalb der LAN-Umgebung beherrschbar zu machen, ist der Einsatz eines Datenbanksystems und einer entsprechenden Anwendungsentwicklungs-Umgebung.

Im übrigen wird dieser Lösungsansatz auch in anderen HW-Umgebungen favorisiert. Im LAN muß man jedoch sehr genau "Datenbank" von Daten-Bank unterscheiden, weil die Architektur der DB die Leistungs- fähigkeit einer LAN-Anwendung entscheidend beeinflussen kann.

Weil derart spezifische Anforderungen bestehen, hat man nach einer DB-Architektur gesucht, die den speziellen Ansprüchen des LAN entspricht.

Diese neue Architektur, die unter der Bezeichnung "DBMS Engine Technology" operiert, soll hier vorgestellt werden.

Die DBMS Engine Technology baut auf der Überlegung auf,

daß bei einem zentral auf einem Knoten des LAN gehaltenen Datenbestandes (DB), die notwendigen operationalen Aufgaben in den Bereichen Zugriff auf Daten der DB und Zugriffskontrolle, Auflösung von Fehlersituationen (Fehlertoleranz), Erhaltung der Datenintegrität und DB-Recovery am effizientesten und sichersten von einem dedizierten DB-Server wahrgenommen werden können.

Im Gegensatz zu vielen Singleuser-PC-DB-Produkten kommt es also bei der DBMS Engine Technology zu einer klaren Aufteilung der Aufgaben beim Ablauf von Anwendungsprozessen im LAN. Die Verarbeitung der benötigten Daten erfolgt dezentral auf dem PC des Anwenders, unter Ausschöpfung der lokalen Intelligenz. Die benötigten Daten werden jedoch durch den dedizierten DB-Server gewährleistet.

Aber worin ist die Überlegenheit dieses Konzeptes begründet? Ein entscheidendes Kriterium jeder Anwendung ist die Performance. Für Anwendungen im LAN hat sich gezeigt, daß trotz der Übertragungsraten von 10 MBit die Kommunikation im Netz den entscheidenden Begrenzungsfaktor für die Performance darstellt. Ein Ansatzpunkt, um die Performance zu optimieren, ist, den Kommunikationsaufwand im Netz zu minimieren. Das wird sehr schnell deutlich, wenn man sich das explizite Beispiel vor Augen führt.

Optimierung durch Minimierung

Wird vom dezentralen Anwendungsprozeß ein bestimmter Satz der DB benötigt, läuft der Zugriff ohne DBMS Engine wie folgt ab:

Zunächst muß bestimmt werden, wo der benötigte Satz in der DB abgelegt ist. Dies wird durch ein- oder mehrstufiges Lesen von Indexinfor- mationen herausgefunden. Anschließend kann der entsprechende Block, der den benötigten Datensatz enthält, von der Platte gelesen werden.

Für diese Vorgehensweise bei einem indexsequentiellen Zugriff auf einen Datensatz wären also zwischen zwei und vier Netzwerkübertragungen von Informationen notwendig. Bei der Verwendung der DBMS-Engine-Architektur kommt es hingegen nach der Anforderung des Datensatzes durch den Anwendungsprozeß an den DB-Server, nur zur Übertragung eines einzigen - nämlich des benötigten - Datensatzes oder aber einer Nachricht, daß der Datensatz nicht verfügbar ist.

Das bedeutet sowohl für die Anzahl als auch die Länge der zu übertragenden Nachrichten im LAN einen erheblich verminderten Aufwand - Reduzierungsfaktor vier bis fünf - und damit eine entsprechende Performanceverbesserung.

Noch dramatischer kann der Unterschied sein, wenn die Anwendung - bei einer Abfrage auf eine Relation - nur Sätze verarbeiten muß die ganz bestimmten Auswahlkriterien genügen. Ohne DBMS Engine muß der Auswahlprozeß auf dem Knoten, auf dem der Anwendungsprozeß läuft, stattfinden.

Deshalb wird in dieser Situation die komplette Relation aus der zentralen DB über das Netz zum PC, auf dem der Anwendungsprozeß läuft, übertragen.

Mit DBMS Engine werden bei einer Anforderung ganz bestimmter Sätze einer Relation auch nur diese übertragen.

LAN-Sicherheit durch Datenserver

Neben der Performance der LAN-Anwendung ist der stabile Betrieb ein weiterer Punkt, bei dem die DBMS Engine Technology grundsätzlich Vorteile bietet. Wichtig ist die Stabilität, weil bei einer LAN-Anwendung ein Bestand operationaler Daten, die für den Geschäftsbetrieb die Basis darstellen, zentral in einer DB gehalten werden. Kommt es während des Betriebes zu Störungen, die die Verfügbarkeit der Daten der DB einschränken - das kann bei vielen Systemen so weit gehen, daß die Datenbank zerstört wird - , sind sofort alle Benutzer des LANs betroffen.

Fehlerquellen, die derartige Situationen hervorrufen können, sind jede Art von Hardwarefehler, Softwarefehler - insbesondere hervorgerufen durch eine unzureichende Multuser-Fähigkeit des LAN-DB-Systems - und solche Fehler, die der LAN-Benutzer auslöst.

Eine LAN-Anwendung, deren DB durch solche Fehler unbrauchbar ge-macht werden kann, ist für jedes Unternehmen ein untragbares Risiko.

Um die LAN-Anwendung sicher zu machen, müssen Forderungen wie

Fehlertoleranz, Erhaltung der Datenintegrität der Datenbank, die korrekte Auflösung konkurrierender Zugriffe im Multiuser-Betrieb, Datensicherheit und Datenschutz durch das DB-System gewährleistet werden. Alle diese Forderungen sind nur dann erfüllbar, wenn die dadurch, entstehenden Aufgaben zentral wahrgenommen werden. Bei der DBMS Engine Technology übernimmt diese Aufgaben sinnvollerweise der dedizierte DB-Server.

Integrität der Datenbank bleibt erhalten

Da dieser dedizierte Server allein für die Bereitstellung der benötigten

Daten aus der DB für den LAN-Anwendungsprozeß zuständig ist, können entsprechende Mechanismen für die Abhandlung von konkurrierenden Zugriffen so zur Verfügung gestellt werden, daß sie für den Anwendungsprozeß völlig transparent bleiben.

Für die wichtigen Bereiche "Erhaltung der Datenbankintegrität " und

"Datensicherheit" sollen an dieser Stelle zwei Konzepte vorgestellt werden:

- "Before-lmaging" für die Datensicherheit des laufenden Betriebes und

- "After-lmaging" für die Protokollierung aller Änderungen nach der Datensicherung.

Im "Before-lmaging" wird ein Logbuch mitgeführt. Hier werden alle Änderungen festgehalten. Tritt während des Betriebes ein Fehler auf, bevor eine Transaktion beendet ist, wird dieses Logbuch herangezogen, um die DB auf den konsistenten Zustand zurückzubringen, der bei Beginn der Transaktion vorlag. Diese Technik, die übrigens auch im Mainframe-Bereich üblich ist, ermöglicht es, allen Fehlerarten - außer Mediafehlern - so entgegenzutreten, daß die Datenintegrität der Datenbank erhalten bleibt beziehungsweise automatisch wiederhergestellt werden kann.

Mediafehler - ein Defekt der Harddisk, auf dem die DB liegt - bedeuten bei vielen Systemen den Verlust des aktuellen Datenbestandes. In dieser Situation kann dann zumeist nur noch auf die letzte Datensicherung zurückgegriffen werden. Da diese Datensicherung aber nicht den aktuellen Datenbestand enthalten kann, müssen alle Änderungen die nach der Datensicherung gelaufen sind, nachvollzogen werden. Selbst wenn das möglich ist, sind doch erhebliche Störungen des Betriebes hinzunehmen.

Abhilfe schafft hier das Konzept des "After-lmaging". Dabei werden alle am Datenbestand der DB nach einer Datensicherung durchgeführten Änderungen in einem "After-lmage-Logbuch" festgehalten. Dieses wird auf einer anderen Harddisk oder einem Bandlaufwerk gehalten. Sollte nun die Harddisk, auf der sich die DB befindet, unbrauchbar werden, kann der Stand der letzten Datensicherung mit Hilfe des AI-Logbuchs durch einen Roll-Forward-Mechanismus auf den konsistenten Zustand gebracht werden, der vor dem Fehlerfall bestand.

Datenschutz wie bei den Mainframe

Außerdem kann durch die Ausnutzung des "After-Imaging" die Datensicherung einer großen DB im LAN flexibler gestaltet werden. Hier bietet sich die Alternative an - gegenüber zwei Komplettsicherungen - nur den Inhalt des "AI-Logbuchs" zu sichern. Besonders bei großen Datenbankbeständen ist diese Methode des "Incremental Backup" zeitsparend und gibt den Anwendern ein Höchstmaß an Sicherheit.

Ein weiterer Aspekt, dem anders als bei einer Standalone-PC-Lösung im LAN große Bedeutung zukommt, ist der Datenschutz.

Bei einem einzigen PC, der den Datenbestand auf seiner eigenen Festplatte verwaltet, genügt die Kontrolle des Zugangs zum Gerät.

In der Multiuser-Umgebung der LAN-Welt ist das anders. Hier muß der zentral gehaltene Datenbestand der DB grundsätzlich für jeden berechtigten Anwender zur Verfügung stehen.

Andererseits gibt es bestimmte "sensitive" Daten, die nur von einem bestimmten Benutzerkreis bearbeitet werden dürfen.

Leistungssprung bei LAN-Anwendungen

Ein funktionsfähiges Zugriffskontrollsystem muß demnach jede Anforderung von Daten aus der DB überwachen. Das läßt sich nur realisieren, wenn es auf dem gleichen Knoten des LAN arbeitet, auf dem auch die DB liegt. Daraus folgt ein absolutes "Muß" pro DBMS-Engine-Architektur.

Die DBMS Engine Technology ermöglicht einen Leistungssprung bei LAN-Anwendungen. Wichtig ist es aber, daß die LAN-Umgebung einfach nutzbar ist; möglichst genauso einfach wie die der einzelnen PCs.

Damit die DBMS Engine Technology nicht nur die entsprechenden Möglichkeiten auf seiten DB und DB-Server zur Verfügung stellt, ist für

eine Realisierung einer LAN-Anwendung auf der Grundlage dieser Technik

eine ebenso leistungsfähige Entwicklungsumgebung integriert.

Entwicklungswerkzeuge im 4GL-Standard bringen optimale Ergebnisse. Für den Anwendungsentwickler ist es wichtig, daß er sich einzig und allein auf die Anwendung konzentrieren kann - egal in welcher Hardwareumgebung diese später eingesetzt werden soll.

Windowing und Pop-Up-Menüs

Für die LAN-Umgebung bedeutet das, daß der Entwickler sich nicht um die Art und Weise kümmern muß, wie die spätere Kommunikation im Netz abläuft.

Auch sollte für ihn völlig transparent sein, wie die Mechanismen der Zugriffskontrolle und des Recordlocking die Betriebssicherheit der Anwendung in der Multiuser-Umgebung sicherstellen. Das gilt gleichermaßen für die Techniken "Before- und After-Imaging".

Ideal ist es, wenn der Anwendungsentwickler in einer 4GL-Umgebung alle diese Standardaufgaben vom Datenbankmanagement- und Entwicklungssystem erst einmal abgenommen bekommt.

Eine derart integrierte Entwicklungsumgebung, wie zum Beispiel die 4GI-RDBMS-Software "Progress" ermöglicht es auch, die für den PC-Benutzer gewohnt komfortable Bedieneroberfläche im Rahmen einer LAN-Anwendung zur Verfügung zu stellen. Beispielhaft seien die Möglichkeiten des "Windowing" und des "Pop-Up-Menüs" erwähnt.

Unabhängig von den vielen Hilfs-Utilities, die ein solcherart hochentwickeltes Datenbankmanagementsystem ständig bereit hält, sei die Dienstgeschwindigkeit und der hohe Bereitschaftsgrad erwähnt.

Durch die heute verfügbare DBMS-Architektur im LAN - in Verbindung mit einer integrierten 4GL-Softwareentwicklungsumgebung, ist es erstmals möglich, die tatsächlich bestehenden Möglichkeiten eines LAN-Netzes in größeren und anspruchsvolleren Konfigurationen zu nutzen, ohne daß man befürchten muß, daß durch Systemabsturz oder Bedienungsfehler ein nicht reparabler Schaden eintritt.

*Jörg Lemann ist Diplomökonom mit Schwerpunkt Informatik und arbeitet für die Progress Software GmbH als Vertriebsberater in München.