ПРОЕКТ СОЗДАНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СУБД ОМЕГА НА БАЗЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРА МВС-100/1000

Л.Б. Соколинский, М.Л. Цымблер

Челябинский государственный университет

Челябинск

E-mail: sokolinsky@acm.org, mzym@csu.ac.ru

Суперкомпьютер МВС-100/1000 разработки НИИ "Квант", ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, ВНИИТФ и ИММ УрО РАН представляет собой многопроцессорную вычислительную систему с массивно-параллельной архитектурой. МВС строится по модульному принципу. Структурной единицей МВС является вычислительный модуль, выполненный на базе стандартных промышленных компонент. Вычислительный модуль состоит из вычислительного и коммуникационного процессоров, взаимодействующих через разделяемую память. Каждый вычислительный модуль имеет собственную оперативную память. Количество вычислительных модулей в одной системе может варьироваться от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч модулей.

МВС хорошо зарекомендовал себя при решении большого спектра вычислительных задач. Однако архитектура МВС допускает его потенциальное использование в качестве сверхмощного параллельного сервера баз данных. В 1996 г. в Челябинском государственном университете стартовал научный проект, целью которого является создание для МВС-100/1000 прототипа параллельной системы управления базами данных (СУБД). Данный проект получил название Омега [1]. В основе архитектуры СУБД Омега лежит принцип отсутствия совместного использования ресурсов. Процессорное поле вычислительной системы разбивается на части, называемые кластерами. Каждый кластер имеет однотипную сильно связанную структуру и состоит из четырех процессорных модулей и дисковой подсистемы. Каждый узел кластера связан с другими узлами кластера и дисковой подсистемой высокоскоростным каналом - линком. Дисковая подсистема включает в себя коммуникационный процессор и четыре дисковых накопителя на общей SCSI шине. За каждым процессорным модулем кластера закреплен отдельный дисковый накопитель.

Кроме МВС в состав комплекса Омега входит host-машина, соединенная с МВС высокоскоростным линком. Host-машина работает под управлением операционной системы Linux. На host-машине устанавливается СУБД Postgres [2]. Взаимодействие между Postgres и параллельным сервером баз данных Омега организуется на основе протокола удаленного вызова процедур. На Postgres реализуется клиентская часть приложения. Средствами Postgres организуется доступ к системе через Web-браузеры, что позволяет работать с базой данных по технологии Internet/intranet.

Структура СУБД Омега включает в себя аппаратно зависимый и аппаратно независимый уровни. Ядро СУБД, реализующее виртуальную машину баз данных, представляет собой аппаратно независимый уровень. Аппаратно-зависимый уровень делится на технологическое и системное окружение. Технологическое окружение содержит модули, обеспечивающие возможность эффективного профилирования и отладки системы. Данные модули используются на этапе разработки системы. На этапе сопровождения системы, в рабочем режиме, эти модули не используются. Однако они могут быть использованы вновь для локализации и устранения ошибок, выявленных на этапе сопровождения. Использование функций технологического окружения в исходных текстах других подсистем допускается только в рамках условной компиляции. Операционное окружение содержит подсистемы, обеспечивающие межкластерный и внутрикластерный обмен сообщениями, операции обмена с дисками и поддержку легковесных процессов. Операционное окружение является аппаратно-зависимой частью системы и абстрагирует ядро СУБД от особенностей аппаратной платформы. Операционное окружение является основой мобильности СУБД Омега при переходе на другие модификации аппаратных платформ.

СУБД Омега ориентирована прежде всего на задачи, связанные с хранением и обработкой сверхбольших объемов информации. СУБД Омега основана реляционной модели данных. При этом предусматривается поддержка объектов сложной структуры с сохранением функциональности, присущей реляционной модели. Это достигается введением для каждого структурного типа так называемого реализационного фрейма. Система, проводя диалог с программистом, заполняет реализационный фрейм, после чего новый структурный тип становится "понятным" для реляционной машины баз данных. Предложенный подход позволит использовать СУБД Омега для создания геоинформационных и картографических систем, а также для систем обработки мультимедийных данных и данных другой сложной структуры.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 97-07-90148).

ЛИТЕРАТУРА

  1. Sokolinsky L., Axenov O., Gutova S. Omega: The Highly Parallel Database System Project // Proceedings of the First East-European Symposium on Advances in Database and Information Systems (ADBIS'97), St.-Petersburg. September 2-5, 1997. Vol. 2. P. 88-90.
  2. Michael Stonebraker, Greg Kemnitz. The POSTGRES next generation database management system // Communications of the ACM. Oct. 1991. Vol. 34. No. 10. P. 78-92.