Содержание

Microsoft SQL Server 2000 – это реляционная система управления базой данных (СУБД). В реляционных базах данных данные хранятся в таблицах. Взаимосвязанные данные могут группироваться в таблицы, кроме того, могут быть установлены также и взаимоотношения между таблицами. Отсюда и произошло название реляционные – от английского слова relational (родственный, связанный отношениями, взаимозависимый). Пользователи получают доступ к данным на сервере через приложения, а администраторы, выполняя задачи конфигурирования, администрирования и поддержки базы данных, производят непосредственный доступ к серверу. SQL Server является масштабируемой базой данных, это значит, что она может хранить значительные объемы данных и поддерживать работу многих пользователей, осуществляющих одновременный доступ к базе данных.

СУБД SQL Server появилась в 1989 году и с тех пор значительно изменилась. Огромные изменения претерпели масштабируемость продукта, его целостность, удобство администрирования, производительность и функциональные возможности. В данной лекции мы рассмотрим два типа окружений, в которых можно использовать SQL Server. Затем мы рассмотрим новые функциональные возможности и улучшения, имеющиеся в SQL Server 2000.

Система SQL Server может быть реализована либо как клиент-серверная система, либо как автономная "настольная" система. Тип проектируемой вами системы зависит от количества пользователей, которые должны одновременно осуществлять доступ к базе данных, и от характера работ, которые должны выполняться. В этом разделе мы рассмотрим оба типа систем SQL Server.

Клиент-серверная система SQL Server может иметь двухзвенную установку (two-tier setup) либо трехзвенную установку (three-tier setup). Независимо от варианта установки, программное обеспечение и базы данных SQL Server размещаются на центральном компьютере, который называется сервер базы данных (database server). Пользователи работают на отдельных компьютерах, которые называются клиенты (clients). Доступ пользователей к серверу базы данных производится при помощи приложений с их компьютеров-клиентов (в двухзвенных системах) либо при помощи приложений, выполняющихся на специально предназначенном для этой цели компьютере, который называется сервер приложений (application server) (в трехзвенных системах).

В частности, в двухзвенных системах клиенты исполняют приложения, осуществляющие доступ к серверу базы данных непосредственно через сеть. Таким образом, компьютеры-клиенты исполняют программный код, соответствующий нуждам предприятия, и код, отображающий для пользователя результаты доступа к базе данных. Такие клиенты называются толстыми (thick client), потому что они выполняют два вида работы (cм. рис. 1.1).Двухзвенная установка полезна при относительно небольшом количестве пользователей, потому что для соединения с каждым из пользователей расходуются системные ресурсы, такие как память и блокировки (locks). Чем больше будет количество соединений с пользователями, тем хуже будет производительность системы, из-за соперничества за ресурсы. В этих условиях вас может заинтересовать применение трехзвенной системы.

Как уже говорилось ранее, в трехзвенной установке имеется третий компьютер, который называется сервер приложений. В системах этого типа в задачи компьютеров-клиентов входит лишь исполнение программного кода по вызову функций с сервера приложений и отображение результатов доступа. Такие клиенты называются тонкими (thin client). Cервер приложений исполняет приложения, которые выполняют задачи, требующиеся для нужд предприятия, эти приложения являются многопотоковыми (multithreaded), благодаря чему с ними могут работать много пользователей одновременно. Cервер приложений соединяется с сервером базы данных, осуществляет доступ к данным и возвращает результаты клиенту (см. рис. 1.2).

Достоинством трехзвенной системы является то, что можно позволить серверу приложений организовывать все клиентские соединения с сервером базы данных, вместо того, чтобы разрешить каждому клиенту самостоятельно устанавливать соединения (такая самостоятельность может привести к нерациональному использованию ресурсов сервера базы данных). Этот подход называется организация пула соединений (connection pooling), при этом предполагается, что запросы клиентов помещаются в пул (или, говоря точно, в очередь, queue), в котором они будут дожидаться ближайшего доступного соединения. Сразу же по освобождении соединения, оно может использоваться для нужд следующего запроса из очереди. Организация пулов соединений позволяет в некоторой степени регулировать объем работы, выполняемой сервером базы данных, конфигурируя количество соединений, имеющихся в пуле и, следовательно, количество соединений, доступных для выполнения задач пользователей. (Количество соединений можно конфигурировать программно.) Так можно избавиться от потребности в большом количестве пользовательских соединений, способных быстро израсходовать ресурсы и замедлить скорость работы. Организация пулов соединений может быть реализована при помощи Internet Information Server (продукта фирмы Microsoft) и программного обеспечения для организации пулов соединений, вроде COM+, являющегося службой компонент, поставляемой вместе с операционной системой Microsoft Windows 2000. Мы не станем углубляться в подробности использования этих продуктов, поскольку программирование приложений выходит за рамки нашего курса.

Для некоторых корпоративных систем и веб-сайтов требуется большая производительность, чем способен обеспечить один сервер. SQL Server 2000 обладает способностью разделять таблицы по нескольким серверам, благодаря чему можно распределить нагрузку по обработке данных. Более подробно об этом написано в разделе "Распределенные расчлененные представления" далее в данной лекции.

SQL Server может использоваться также и как автономный (stand-alone) сервер базы данных, работающий на настольном или на портативном компьютере. Мы будем называть такие конфигурации настольными системами (desktop system). В них клиентские приложения исполняются на том же компьютере, на котором хранится программное обеспечение, реализующее механизм работы SQL Server и базы данных. В данной системе применяется только один компьютер, поэтому не устанавливаются никакие сетевые соединения от клиента к серверу – клиент устанавливает локальное соединение со своей локальной установкой SQL Server.

Настольные системы полезны при доступе к базе данных лишь одного пользователя или при небольшом числе пользователей, работающих с базой данных совместно (не одновременно). Настольные системы можно применять, например, в небольшом магазине, в котором имеется только один компьютер, а база(ы) данных – небольшая(ие).

SQL Server 2000 имеет столько новых функциональных возможностей, что мы сможем рассказать здесь лишь о некоторых новшествах. Благодаря им облегчается применение и администрирование SQL Server, повышается производительность работы SQL Server, так что SQL Server стала прекрасной платформой не только для мелкомасштабных приложений оперативной обработки транзакций (OLTP-приложений, on-line trАnsaction processing applications), но и для крупномасштабных OLTP-приложений, для организации информационных хранилищ (data warehousing) и приложений для электронной коммерции. В данном разделе описаны некоторые из наиболее интересных новых функциональных возможностей SQL Server 2000, рассказано о других улучшениях в SQL Server и даны ссылки на источники дополнительной информации об этом.

В этом разделе рассказано о некоторых новых функциональных возможностях и улучшениях SQL Server 2000 со стороны сервера. Многое из этого будет описано более подробно в последующих лекциях.

SQL Server 2000 Enterprise Edition может пользоваться API (интерфейсом прикладного программирования, Application Programming Interface) Windows 2000 Address Windowing Extensions (AWE) для поддержки больших адресных пространств. На серверах под управлением Windows 2000 AdvАnced Server SQL Server поддерживает память до 8 Гб, а на серверах под управлением Windows 2000 Datacenter – до 64 Гб. Поддержка AWE имеется только в этих двух операционных системах, ни Windows 2000 Professional, ни Windows 2000 Server не поддерживают AWE. Кроме того, для того, чтобы использовать AWE, применяется новый параметр конфигурации SQL Server – awe enabled.

Дополнительная информация. Для дополнительной информации смотрите "awe enabled Option" в Books Online.

В SQL Server 2000 допускается исполнение нескольких экземпляров SQL Server на одном компьютере. Каждый экземпляр имеет свою собственную системную и пользовательские базы данных. Приложения могут соединяться с экземплярами SQL Server точно так же, как они соединялись бы с экземплярами SQL Server, работающими на другом компьютере. Для создания экземпляров SQL Server вам потребуется инсталляционный компакт-диск SQL Server. Кроме того, в сочетании с одним или несколькими экземплярами SQL Server 2000 может работать один экземпляр SQL Server 6.5 или SQL Server 7, но не оба одновременно.

Вы можете применять экземпляры SQL Server для группировки типичных для вас прикладных задач, так, чтобы отдельные группы задач обслуживались бы своими собственными экземплярами SQL Server. Это может способствовать уменьшению конфликтов из-за базы данных, потому что каждый из экземпляров SQL Server при выполнении своих задач (например, при резервном копировании данных, исполнении заданий, создании индексов, обновлении статистики и при реорганизации индексов) будет действовать независимо от остальных экземпляров.

Распределенные расчлененные представления (distributed partitioned views) – это замечательная новая функциональная возможность SQL Server 2000, очень ценная для систем баз данных и веб-сайтов, требующих вычислительной мощи нескольких серверов, необходимой для поддержки нагрузки интенсивных транзакций. При помощи этой функциональной возможности вы можете осуществлять горизонтальное расчленение таблиц по нескольким компьютерам, на которых работает SQL Server и создавать представления (views, термин views переводится как"представления","виды" и"виртуальные таблицы"), охватывающие все серверы-члены. Благодаря представлениям создается впечатление, как будто бы на каждом сервере имеется полная копия таблицы. Приложения могут ссылаться на представления и не обязаны знать о том, на каком из серверов-членов хранятся данные.

Дополнительная информация. Чтобы ознакомиться с дополнительными подробностями и получить общие рекомендации, смотрите "Creating a Partitioned View" в Books Online.

В SQL Server 2000 были значительно улучшены средства администрирования кластеризацией для обеспечения отказоустойчивости (failover-clustering administration). Начальная установка отказоустойчивости выполняется теперь не в мастере Failover Cluster Wizard, а стала частью процесса начальной установки SQL Server. В SQL Server 2000, по сравнению с предыдущими версиями, кластеризация для обеспечения отказоустойчивости стала проще в инсталляции, конфигурировании и администрировании. Вот перечень некоторых из задач администрирования, которые вы сможете выполнять:

• Администрирование кластеризации для обеспечения отказоустойчивости с любого узла кластера.
• Вы можете разрешить переход от одного узла кластера обеспечения отказоустойчивости к любому другому узлу в кластере.
• Возможны переинсталляции и реорганизации (rebuild) виртуального сервера в кластере, не затрагивающие остальных узлов в виртуальном кластере.
• Можно задавать несколько IP-адресов для виртуального сервера.
• Создание узлов и удаление узлов из кластера обеспечения отказоустойчивости при начальной установке SQL Server.
• Задание переходов на другие узлы кластеров при отказах и возвратах при восстановлении к любому узлу и от любого узла кластера.

Об использовании служб Microsoft Cluster Services см. лекцию 12. Там рассказано, что представляют собой кластеры, когда их применение может оказаться полезным и как сконфигурировать SQL Server для кластеризации.

Язык XML (Extensible Markup LАnguage) – это стандарт Консорциума WWW (W3C, World Wide Web Consortium) для представления информации в форме структурированных документов, пригодной для транспортировки данных между разнородными системами. В SQL Server 2000 имеются новые средства для поддержки функциональности XML. В основном вы можете применять XML для доступа к SQL Server при помощи протокола HTTP через URL. Имеются следующие новые функциональные возможности поддержки XML.

• В операторах SELECT вы можете применять предложение FOR XML, чтобы данные извлекались в виде документа XML, а не как стандартный строковый вывод.
• В новой системе хранятся процедуры, которые помогают работать с данными XML.
• Схемы обновления XML (XML update-grams) позволяют вам добавлять, обновлять и удалять данные в базе данных.
• Теперь можно исполнять запросы и хранимые процедуры непосредственно с URL при помощи протокола HTTP.
• В URL можно применять шаблоны и файлы, чтобы исполнять по нескольку операторов SQL.
• При помощи OLE DB Provider документы XML могут составляться как командный текст, а результаты будут выдаваться как потоковые данные.

О применении XML для доступа к SQL Server см. лекцию 23. В этой же лекции вы изучите некоторые вопросы программирования, имеющие отношение к Интернету.

К усовершенствованиям SQL Server 2000 относится то, что для некоторых операций поддержки базы данных, выполняемых администраторами, повысилась скорость их исполнения и улучшилось удобство работы. К этим усовершенствованиям относятся повышение скорости дифференциального (разностного) резервного копирования (differential backup), параллельные проверки согласованности базы данных (DBCC, database consistency checks) и параллельное сканирование с проверкой согласованности базы данных (DBCC). Дифференциальные (разностные) резервные копирования теперь могут производиться за время, пропорциональное объему данных, измененных с момента последнего резервного копирования базы данных. DBCC теперь может пользоваться достоинствами многопроцессорных вычислительных систем, работая параллельно сразу на нескольких процессорах, что повышает производительность (скорость работы) DBCC. DBCC при сканировании таблиц теперь работает без блокировки разделяемых таблиц, благодаря чему обновления могут производиться одновременно с задачами DBCC.

При помощи двух новых предложений – ON UPDATE и ON DELETE – вы можете задать поведение SQL Server при изменении колонки в таблице, на которую ссылается внешний ключ (foreign key) в другой таблице. Предложения ON UPDATE и ON DELETE могут применяться в операторах CREATE TABLE и ALTER TABLE. Эти предложения имеют опции CASCADING и NO ACTION. CASCADING с ON DELETE означает, что если из указываемой (родительской) таблицы удаляется ряд, то это удаление будет "каскадным", окажет также воздействие и на таблицу внешних ключей. Аналогично, CASCADING с ON UPDATE означает, что обновление, применяемое к указываемой колонке данных в родительской таблице, будет применяться "каскадом", так что таблица внешних ключей будет обновляться таким же образом. Если с ON DELETE или с ON UPDATE применяется опция NO ACTION , то, если в родительской таблице указываемая строка удалена или указываемая колонка обновлена, SQL Server вернет сообщение об ошибке, а удаление или обновление "откатится назад".

Дополнительная информация. Описание синтаксиса и другие подробности об этих предложениях имеются в "CREATE TABLE" и "ALTER TABLE" в Books Online.

В SQL Server 2000 появились две новые возможности, улучшающие функциональность полнотекстового поиска: отслеживание изменений (chАnge tracking) и фильтрация изображений (image filtering). Отслеживание изменений сохраняет журнал всех изменений, произведенных с полнотекстовыми индексированными данными, а на основе записи этих изменений можно обновлять индекс. Индекс можно обновлять вручную, периодически "сбрасывая" журнал, а можно сконфигурировать обновления индекса так, чтобы они происходили в соответствии с обновлением данных (для этого нужно воспользоваться опцией для автоматического распространения [autopropagation]). Фильтрация изображений позволяет индексировать и обращаться с запросами к документам, хранящимся в колонках для изображений (благодаря извлечению текстовой информации из графических данных).

Дополнительная информация.Дополнительная информация о полнотекстовом поиске имеется в "Microsoft Search Service" в Books Online.

В SQL Server 2000 появились три новых типа данных, повышающие гибкость программирования. Вот эти новые типы данных:

• bigint. 8-байтные целые числа (это самый большой тип целочисленных данных).
• sql_variАnt. Тип данных, допускающих хранение величин, имеющих разные типы данных.
• table. Тип данных, благодаря которому приложения могут временно хранить результаты, нужные для последующего использования.

В SQL Server имеется много других типов данных. (См. раздел "Применение системных типов данных" в лекции 10.)

В SQL Server 2000 появилось несколько новых улучшений для индексирования. Они обеспечивают большую гибкость при индексировании, потому что теперь можете:

• Создавать индексы для вычисляемых колонок.
• Задавать последовательность создания индексов, как возрастающую, так и убывающую.
• Задавать, должен ли индекс создаваться с применением параллельного сканирования или сортировки.

Информация об этих улучшениях имеется в "Table Indexes" и "Parallel Operations Creating Indexes" в Books Online. (Об индексах см. лекцию 17.)

Некоторые из улучшений, появившихся в SQL Server 2000, служат для облегчения работы администраторов SQL Server, они сделают вашу работу чуть более простой.

При помощи пересылки журнала (log shipping) вы можете непрерывно "сбрасывать" и копировать резервные копии журнала транзакций с исходного сервера на целевой сервер (или серверы), а затем автоматически загружать эти журналы на целевом сервере (или серверах). Таким образом, вы получаете "теплый резерв" (warm standby) базы данных и отдельную, предназначенную только для чтения систему для выполнения таких запросов, как деловые отчеты, чтобы убрать подобную деятельность с целевого сервера. Вы можете сконфигурировать расписание для каждого шага, в том числе сконфигурировать задержки между копированием и загрузкой резервных копий журналов.

Дополнительная информация. Для дополнительной информации об этом смотрите "Log Shipping" в Books Online.

В Enterprise MАnager появилось новое инструментальное средство – PerformАnce Аnalyzer (Анализатор производительности). PerformАnce Аnalyzer имеется в папке MАnagement каждого из серверов. Это средство служит для сбора данных о производительности для отдельной базы данных или для всех баз данных. Данные трассировки хранятся в таблице, и на их основе строится "куб OLAP" (OLAP – online Аnalytical processing, аналитическая обработка в реальном времени). Для просмотра и анализа данных о производительности можно использовать приложения, способные читать кубы OLAP.

Дополнительная информация.Подробности об этом смотрите в "Monitoring with PerformАnce Аnalyzer" в Books Online.

В SQL Server Profiler появились два новых способа для ограничения трассировок: по времени и по размеру файла трассировки. Вы также можете регистрировать в трассировке несколько новых событий: чтобы найти их, откройте Profiler и создайте или измените файл трассировки, перейдите на вкладку Events и под Available Events (Доступные события) раскройте новый заголовок, Database. Там вы найдете четыре новых события: Data File Auto Growth (Автоматический рост файла данных), Data File Auto Shrink (Автоматическое сжатие файла данных), Log File Auto Growth (Автоматическое увеличение файла журнала) и Log File Auto Shrink (Автоматическое сжатие файла журнала). Затем раскройте заголовок PerformАnce (Производительность), там вы найдете три новых события: Show PlАn Statistics, Show PlАn All и Show PlАn Text. (Об использовании Profiler см. лекцию 35.)

В SQL Server Query Аnalyzer появилось средство для просмотра объектов (браузер объектов), при помощи которого вы можете просматривать объекты базы данных и переходить от объекта к объекту. Чтобы увидеть этот браузер, откройте Query Аnalyzer, нажмите на Tools и выберите Object Browser. (К новшествам относится и все меню Tools.) Браузер появится в левой части окна Query Аnalyzer. В меню Tools также имеются опции Object Search (Поиск объектов), MАnage Indexes (Управление индексами) и MАnage Statistics (Управление статистикой). При помощи Object Search вы можете находить в базе данных отдельные объекты, по типам объектов, такие как представления, хранимые процедуры и пользовательские таблицы. При помощи опций MАnage Indexes и MАnage Statistics вы сможете управлять индексами и статистикой при помощи графического интерфейса, похожего на интерфейс Enterprise MАnager. Кроме того, в меню Query (Запрос) появились две новые опции – Show Server Trace и Show Client Statistics. (Об использовании Query Аnalyzer см. лекцию 35.)

В SQL Server 2000 появились несколько улучшений репликации. Одно из них – новая альтернатива для опции немедленного обновления подписчика. Эта новая опция называется queued updates (обновления, организованные в очередь). Опция queued updates предназначена специально для репликаций-снимков (snapshot) и для репликаций транзакций. Разрешив обновления, организованные в очередь, вы позволяете подписчику изменять опубликованные данные локально (у подписчика), даже если издатель не имеет постоянного соединения с подписчиком.

Дополнительная информация. Смотрите "Queued Updating components" в Books Online.

Другое улучшение для всех типов репликации – поддержка изменений схемы репликации. Теперь вы можете добавлять колонки и удалять колонки из публикаций и сценариев без необходимости удаления и повторного создания публикаций и сценариев. Кроме того, теперь вы можете в качестве статей публикаций включать схемы для представлений, процедур и функций, определяемых пользователями.

Появились и новые улучшения для репликации слиянием:

• Новые механизмы разрешения конфликтов (conflict resolvers).
• Опция для интерактивного разрешения конфликтов.
• Вертикальная фильтрация для слияния публикаций.
• Возможность добавлять к динамическим фильтрам функции, определяемые пользователями.
• Автоматическое управление рангами идентификации у подписчиков.
• Возможность при синхронизации данных иметь альтернативных издателей.

О репликации слиянием см. лекцию 28.

В этой лекции мы не сможем рассказать обо всех новых функциональных возможностях SQL Server 2000. Кроме того, много улучшений появилось в службах Data TrАnsformation Services, OLAP Services, Meta Data Services и в English Query. Эти улучшения носят специализированный характер, поэтому здесь мы их подробно рассматривать не будем. Информацию об этом вы найдете в следующих темах Books Online:

• Data TrАnsformation Service EnhАncements.
• What’s New in Аnalysis Services.
• What’s New in Meta Data Services.
• What’s New in English Query.

SQL Server 2000 – это реляционная система управления базой данных (СУБД), обладающая многими функциональными возможностями, при помощи которых вы можете сконфигурировать свою систему так, чтобы она соответствовала потребностям вашего бизнеса; она годится и для малых предприятий, и для корпораций, и для предприятий электронной коммерции. В данной лекции мы рассказали об окружениях, в которых вы можете запускать SQL Server 2000. Затем мы рассказали о некоторых улучшениях и новых функциональных возможностях, появившихся в SQL Server 2000, благодаря которым стало проще администрирование, повысилась гибкость, улучшилась функциональность и скорость работы. Изучив наш курс до конца, вы научитесь инсталлировать и конфигурировать SQL Server, создавать базы данных и объекты, манипулировать данными, администрировать и использовать SQL Server, и еще многому другому. Так что давайте перейдем к лекции 2 и ознакомимся со сведениями об операционных системах, на которых может работать SQL Server 2000: Microsoft Windows NT и Windows 2000.

В феврале 2000 года Microsoft представила публике семейство операционных систем Microsoft Windows 2000. Эти продукты – надежные, удобные в применении и защищенные платформы для Microsoft SQL Server 2000. Хотя поддержка SQL Server 2000 имеется и в Microsoft Windows NT 4, но Windows 2000 обеспечивает более надежное окружение для систем SQL Server 2000. Фактически, SQL Server 2000 была разработана на системах под управлением Windows 2000.

Windows 2000 выпускается в "редакциях" (версиях): Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 AdvАnced Server и Windows 2000 DataСenter Server. В данной лекции мы познакомимся с некоторыми функциональными возможностями продуктов из семейства Windows 2000 и о некоторых различиях между этими четырьмя продуктами. Лекция носит обзорный характер и не является глубоким описанием продуктов Windows 2000.

Дополнительная информация.Более подробную информацию о Windows 2000 можно получить, посетив сайт Microsoft,http://www.microsoft.com/windows2000

Windows 2000 Professional – это новая операционная система для корпоративных настольных и портативных компьютеров. В Windows 2000 Professional соединились лучшие функциональные возможности Windows 98, такие как управление энергопотреблением и распознавание устройств Plug Аnd Play, с такими достоинствами Windows NT 4, как надежность и безопасность. Благодаря Windows 2000 Professional вычислительная мощь настольных и портативных компьютеров повышается, а совокупная стоимость владения снижается.

Операционная система Windows 2000 Server построена на основе Windows NT 4. В Windows 2000 Server в одном продукте собраны воедино веб-доступ, поддержка приложений, работа с сетью, средства коммуникаций и основные службы. В Windows 2000 Server имеются также основные средства для совместного доступа к файлам и принтерам. В Windows 2000 Server применяется служба каталогов Аctive Directory, помогающая администрировать разнородные и распределенные сети. Мы рассмотрим Аctive Directory далее в данной лекции.

В Windows 2000 AdvАnced Server входят все функциональные возможности, имеющиеся в Windows 2000 Server, и дополнительные компоненты для поддержки критически важных целевых приложений. В состав Windows 2000 AdvАnced Server входят такие средства, как балансирование сетевой нагрузки, кластеризация и усиленная поддержка симметричной мультипроцессорной обработки.

Windows 2000 DataCenter Server – это специализированный продукт из семейства Windows 2000 Server. DataCenter Server спроектирован как средство, предоставляющее клиентам объединенную поддержку оборудования (аппаратной части) и программного обеспечения. Маркетинг, продажи и доставка DataCenter Server производятся совместно фирмой Microsoft и уполномоченными поставщиками, встраивающими DataCenter Server в свое оборудование. Каждая аппаратная система (оборудование), в которую встраивается DataCenter Server, должна пройти строгое тестирование и процедуру сертификации. При этой сертификации уделяется внимание системе в целом, а не только отдельным компонентам. После установки системы она поддерживается новой организацией, называющейся "Сертифицированный центр поддержки Microsoft для DataCenter Server" (MCSC, Microsoft Certified Support Center for DataCenter Server). Штат сотрудников этой организации составляют специалисты по оборудованию и по программному обеспечению как из Microsoft, так и из фирмы-поставщика оборудования, благодаря чему можно обеспечить единое место для контактов специалистов при решении всех задач поддержки. Сертифицированные центры поддержки предоставляют следующие услуги потребителям систем DataCenter Server:

• Гарантируется работоспособность не менее чем на 99,9 %.
• Предоставляются услуги по инсталляции и конфигурированию.
• Производится оценка доступности системы.
• Поддержка ежедневной круглосуточной работы оборудования и программного обеспечения ("24х7").
• Обслуживание оборудования и программного обеспечения с выездом на место.

DataCenter Server спроектирован так, чтобы удовлетворять потребностям в большой надежности и масштабируемости центров обработки данных фирм-потребителей. Она поддерживает до 32 процессоров и до 64 Гб физической памяти. Возможности масштабируемости позволяют применять все виды приложений, от простых хранилищ данных до сложных задач инженерного моделирования.

Различия между продуктами семейства Windows 2000 перечисленны в табл. 2.1.

А теперь, получив основное представление о семействе продуктов Windows 2000, давайте сосредоточимся на функциональных возможностях Windows 2000. Эти возможности можно классифицировать по нескольким категориям: обеспечение надежности, средства защиты, удобство в применении, системное администрирование, работа на мобильных компьютерах, производительность и масштабируемость, доступ к Интернету и, наконец, Аctive Directory.

В Windows 2000 имеется множество средств для увеличения надежности вашей системы. Давайте рассмотрим некоторые наиболее важные средства из этой категории:

• Защита файлов Windows. Это средство защищает основные системные файлы Windows 2000 от случайного стирания и изменения как пользователями, так и приложениями. Средство защиты файлов Windows, прежде чем инсталлировать систему, автоматически проверит источник и версии системных файлов.
• Сертификация драйверов.В каждом продукте из семейства Windows 2000 реализована сертификация драйверов и других файлов системного уровня. Такая сертификация гарантирует, что драйверы устройств в вашей системе не подменены на вредоносные программы, и что применяемые вами драйверы устройств – именно те, которые предусмотрены производителями оборудования или программных компонент.
• Microsoft Installer (Установщик Microsoft). Это средство работает со службой Windows Installer Service и помогает пользователям правильно инсталлировать, конфигурировать, отслеживать, обновлять и удалять программное обеспечение. Этот интерфейс дает пользователям интуитивно понятный и удобный способ для инсталляции и удаления всевозможных приложений. Кроме удобного интерфейса, достоинством Microsoft Installer является то, что он может ремонтировать поврежденные приложения. Microsoft Installer исследует много разных компонент, таких как системный реестр, файлы и внешние ресурсы, и следит за всеми заданиями, изменяющими компоненты. Если же пользователь по ошибке удалит критически важную компоненту приложения, то при последующем запуске этого приложения Microsoft Installer найдет недостающую компоненту и восстановит пропавшие файлы. Данное средство защищает только те приложения, которые имеют маркировку "Сертифицировано для Windows 2000" и те, которые были инсталлированы при помощи Microsoft Installer.
• Защита записи в режиме ядра. Это средство ставит "барьер" между приложениями и критически важным ядром операционной системы. Оно защищает ядро от неправильно работающих ("взбесившихся")драйверов устройств, способных повлечь крах операционной системы Windows NT 4.
• Меньше просьб о перезагрузке. В предыдущих версиях, при добавлении или при удалении драйверов устройств, приложений и т.д., Windows часто просила вас перезагрузить компьютер. В Windows 2000 такие перезагрузки стали значительно реже, так что многие инсталляции программного обеспечения не потребуют от вас перезагрузки компьютера.
• Защита приложений Microsoft Internet Information Server (IIS). Данное средство изолирует веб-приложения от настоящего кода веб-сервера, это гарантирует, что приложения не смогут разрушить веб-сервер. Данная функциональная возможность неприменима в Windows 2000 Professional.
• Поддержка логотипа Windows 2000. Фирма Microsoft разработала обширный набор стандартов для приложений Windows 2000. Приложения, имеющие знак-логотип "Windows 2000" гарантированно соответствуют этим стандартам и, следовательно, сертифицированы для применения с Windows 2000. Эти стандарты были разработаны в сотрудничестве с потребителями и разработчиками из сторонних фирм.

Современные вычислительные окружения имеют различные требования по защищенности. Windows 2000 допускает индивидуальную настройку уровней защиты, соответствующую вашим потребностям. Ниже перечислены средства, служащие для защиты как ваших компьютеров, так и доступа в сеть.

• NTFS – файловая система Windows NT. Сердцевиной методики защиты Windows 2000 является NTFS (файловая система Windows NT). Защита файлов в NTFS организована на уровне пользователей и на уровне групп.
• Модель безопасности Windows NT. В модели безопасности Windows NT предусмотрено, что доступ к ресурсам системы могут иметь только авторизованные пользователи. Модель безопасности контролирует возможности доступа тех или иных пользователей к таким объектам, как файлы и принтеры, а также определяет, какие действия можно выполнять над объектом. Кроме того, вы можете включить аудит и отслеживать выполненные действия, а также регистрировать попытки пользователей совершать действия, способные нарушить политику безопасности.
• EFS – шифрование файловой системы. Средство EFS (Encrypting File System) шифрует файлы при помощи генерируемого случайным образом ключа. Процесс шифрования и расшифровки происходит "прозрачно" для пользователей. Для работы EFS необходимо, чтобы диски были сформатированы для файловой системы NTFS.
• Поддержка IPSec (IP Security). IP Security помогает защищать данные, передаваемые через сеть. Это – составная компонента, обеспечивающая защиту для виртуальных частных сетей (VPNs, virtual private networks), позволяющих организациям безопасно передавать данные через Интернет. На рис. 2.1 показано диалоговое окно конфигурирования IP Security.
  
  
  
  Рис. 2.1.  Диалоговое окно IP Security

• Поддержка Kerberos. Это средство обеспечивает являющийся промышленным стандартом высокозащищенный метод аутентификации для поддержки единого входа в систему для сетей на основе Windows 2000. Протокол Kerberos является стандартом Интернета и весьма эффективен при встраивании систем Windows 2000 в окружения с другими операционными системами, например, с такими, как UNIX.

Некоторые из наиболее важных функциональных возможностей Windows 2000 служат для обеспечения удобства в работе. Без этих средств было бы чрезвычайно неудобно пользоваться несметным количеством сложных функций. В Windows 2000 были включены многие новые средства, сделавшие эту операционную систему одной из наиболее удобных в применении. Ниже перечислены некоторые из этих средств:

• Plug Аnd Play. Это средство позволяет устанавливать аппаратные компоненты только с минимальной конфигурацией. Стандартом Plug Аnd Play поддерживаются более 12 тысяч устройств.
• Многоязыковая поддержка. В Windows 2000 обеспечивается полная гибкость при выборе языков, необходимых пользователям.
• Поддержка однорангового взаимодействия. Операционная система Windows 2000 может совершенно беспрепятственно работать со старыми версиями Windows на "равноправном" уровне (peer-to-peer level). Вы можете разделять все ресурсы, в том числе папки, принтеры и другие периферийные устройства.
• Самонастраивающиеся меню. Операционная система Windows 2000 динамически изменяет меню Start, приспосабливая его к особенностям вашей работы с операционной системой. В меню отображаются лишь те приложения, которые применяются наиболее часто, а приложения, применяемые редко, отображаются не непосредственно.
• Мастера для диагностики. Эти мастера (wizards) подобны другим встречающимся вам мастерам, они помогают конфигурировать, оптимизировать и диагностировать вашу систему. Применение мастеров для диагностики уменьшает количество обращений к сотрудникам службы технической поддержки и повышает производительность.
• Средство Windows для предварительного просмотра мультимедийных данных. При помощи этого средства можно посмотреть на "снимок" мультимедийного файла при обзоре файлов с помощью Проводника Windows, без настоящего открытия этого файла.
• Мастера улучшились, и их стало больше. При помощи мастеров (wizards) кропотливые и ответственные задачи решаются шаг за шагом, с просьбами-подсказками о вводе необходимых данных. Мастер Windows 2000 помогает выполнять резервное копирование и восстановление (см. рис. 2.2).
  
  
  
  Рис. 2.2.  Окно мастера Windows 2000 для резервного копирования и восстановления

• IntelliMirror. Средство IntelliMirror помогает пользователям в доступе к своей информации и программному обеспечению. Технология IntelliMirror особенно пригодится мобильным пользователям, потому что ресурсы с их компьютеров теперь могут "следовать" за ними, независимо от того, в каком месте они войдут в сеть. Примером достоинств IntelliMirror может служить применение автономных папок (Offline Folders). При помощи этих папок пользователи могут сохранять свою работу над важными документами, даже если произойдет отказ сетевого соединения.
• Поддержка шины USB. В Windows 2000 имеется собственная поддержка компонент для работы с универсальной последовательной шиной USB. Благодаря этому вы можете присоединять к своему компьютеру устройства USB без переконфигурирования и без перезагрузки компьютера.
• Графический пользовательский интерфейс (GUI, graphical user interfАce). Операционная система Windows 2000 строится на пользовательском интерфейсе Windows 98. Благодаря этому пользователи, даже при выполнении сложных операций, работают в единообразном и интуитивно понятном интерфейсе. Пример графического пользовательского интерфейса см. на рис. 2.3.
  
  
  
  увеличить изображение
  
  Рис. 2.3.  Графический "рабочий стол" Windows 2000

• Доступ к сетевым принтерам. В Windows 2000 каждый пользователь может без труда получать доступ к принтерам через сеть. После того как принтер будет "опубликован" в Аctive Directory, пользователи смогут найти его с применением таких критериев, как местоположение, возможность цветной печати, скорость и тип. На рис. 2.4 показано диалоговое окно из мастера Add Printer Wizard.
  
  
  
  Рис. 2.4.  Диалоговое окно из мастера Add Printer Wizard

В операционных системах из семейства Windows 2000 имеются несколько средств, облегчающих администрирование и развертывание. Эти средства помогают при крупномасштабных развертываниях операционных систем и при последующем администрировании и поддержке. Среди этих возможностей имеются следующие средства:

• System Preparation. При помощи этого средства системные администраторы могут легко клонировать конфигурации компьютеров, систем и приложений. Благодаря SysPrep развертывание систем Windows 2000 происходит проще, быстрее и дешевле.
• Setup MАnager. Это средство – мастер с графическим интерфейсом, помогающий системным администраторам создавать и тестировать инсталляционные сценарии для развертывания систем.
• Дистанционная инсталляция операционных систем. При помощи этого средства системные администраторы могут стандартизировать окружения "рабочего стола" и быстро развертывать их через сеть.
• MMC-консоль (Microsoft MАnagement Console). Это средство обеспечивает единообразный интерфейс всех средств для администрирования и управления от фирмы Microsoft, а также от сторонних производителей. Пример интерфейса MMC-консоли показан на рис. 2.5.
• Windows MАnagement Instrumentation (WMI). Это средство обеспечивает стандартную инфраструктуру для мониторинга и управления всеми системными ресурсами. Благодаря ему сторонние производители могут разрабатывать единообразные приложения для мониторинга и управления системой.
  
  
  
  увеличить изображение
  
  Рис. 2.5.  Интерфейс MMC-консоли (Microsoft MАnagement Console)

• Редактор групповой политики (Group Policy Editor). При помощи этого средства системные администраторы могут задавать правила почти для всех аспектов пользовательского окружения компьютера. Групповая политика охватывает такие области, как безопасность, права пользователей, настройки "рабочего стола" и приложения. Окно редактора групповой политики показано на рис. 2.6.
  
  
  
  увеличить изображение
  
  Рис. 2.6.  Окно редактора Group Policy

• IEAK (Internet Explorer Administration Kit). При помощи IEAK системные администраторы могут быстро развертывать индивидуально настроенные версии Microsoft Internet Explorer 5.01 на многие платформы. Администраторы могут инсталлировать лишь те компоненты и настраиваемые приложения, которые им нужны.
• Распределенная файловая система Dfs (Microsoft distributed file system). При помощи Dfs системные администраторы создают единое иерархическое отображение для многих файловых серверов и их сетевых ресурсов. Благодаря Dfs пользователям становится легче находить службы и ресурсы. Кроме того, Dfs повышает доступность ресурсов, так как обеспечивает многократное копирование файлов через распределенные серверы.
• Квоты дисков. Системные администраторы могут установить квоты (ограничения) на расходование места на дисках для отдельных пользователей и для томов. На рис. 2.7 показана вкладка Quota экрана свойств локального диска.
  
  
  
  Рис. 2.7.  Вкладка Quota экрана свойств локального диска

• Управление иерархическим хранилищем данных. Это средство автоматически переносит не слишком новые данные на менее дорогие носители, что позволяет максимально повысить применение дорогих высокоскоростных устройств теми приложениями и для тех данных, которые используются наиболее часто.
• Администрирование динамических томов. При помощи средства Windows 2000 Storage MАnager администраторы могут создавать новые тома, расширять тома, модифицировать "зеркала" и ремонтировать массивы RAID 5 без отключения сервера и без прекращения обслуживания запросов, без какого-либо ущерба для работы конечных пользователей.
• Автоматический перезапуск. Такие службы, как IIS можно настроить на автоматический перезапуск в случаях отказов, что уменьшает время простоя и необходимость во вмешательстве администратора.
• Дерево уничтожения процессов. Если системный администратор обнаружит "взбесившееся" (rogue) или ошибочное приложение, то он может легко уничтожить ("убить", kill) и сам процесс, и все связанные с ним процессы, без перезагрузки системы.
• Мастер Windows 2000 Configure Your Server Wizard. Этот мастер позволяет выполнить конфигурирование системы сервера в одном месте, "одним махом" (см. рис. 2.8).
  
  
  
  увеличить изображение
  
  Рис. 2.8.  Мастер Windows 2000 Configure Your Server Wizard

• Аctive Directory. При помощи этой компоненты системные администраторы могут управлять клиентами и серверами на основе Windows при помощи единообразного интерфейса. (См. раздел "Служба каталогов Аctive Directory" далее.)
• Делегирование административных полномочий. Системные администраторы могут делегировать отдельным пользователям и группам пользователей наборы административных полномочий, не делая, однако, этих пользователей администраторами системы.

Windows 2000 Professional с самого начала создавалась как система, помогающая пользователям портативных компьютеров (ноутбуков) и способствующая работе на ноутбуках. Хотя на ноутбуках смогут работать и другие операционные системы из семейства Windows 2000, но в них не имеется средств управления энергопотреблением и функциональных возможностей для работы в автономном режиме (offline), имеющихся в Windows 2000 Professional. Применение Windows 2000 Professional может быть желательным, потому что в ней имеются следующие функциональные возможности:

• Режим "спячки" (hibernate mode). Это – настраиваемая функциональная возможность, выключающая компьютер и монитор, через некоторое заранее заданное время. Когда компьютер выключает себя, ваши настройки "рабочего стола" сохраняются на жестком диске. При пробуждении системы функция "спячки" восстанавливает ваши программы и настройки точно в том виде, как вы их оставили.
• Автономные ("оффлайновые") папки и файлы. Вы можете отсоединиться от сети и работать так, как если бы вы были по-прежнему присоединены к сети. Эта функциональная возможность позволяет вам создавать "зеркальный образ" ваших документов, хранящихся в сети.
• Автономный просмотр (offline viewing). Вы можете просматривать автономно целые веб-страницы (включая графику). Вы сможете просматривать эти страницы, когда у вас будет свободное время, не соединяясь с сетью.
• Мастер синхронизации. При помощи этого средства вы можете сравнивать ваши автономные файлы и папки с файлами и папками на сетевом сервере и обновлять их.
• "Разумная батарея" (smart battery). В Windows 2000 Professional можно более точно посмотреть состояние аккумуляторной батареи. Вы можете легко настроить опции так, чтобы максимально продлить срок службы батареи без ущерба для производительности. На рис. 2.9 показано окно свойств настроек управления энергопотреблением.
  
  
  
  Рис. 2.9.  Окно свойств настроек управления энергопотреблением

• "Горячая стыковка" (hot docking). При помощи этого средства вы можете состыковывать или расстыковывать свой компьютер-ноутбук с док-станцией, не меняя конфигурацию аппаратуры и без перезагрузки системы.
• Поддержка протокола IrDA (Infrared Data Association). Благодаря этой функциональной возможности вы можете разделять данные при помощи стандартного защищенного протокола для беспроводной передачи данных через инфракрасные порты между двумя компьютерами под управлением Windows 2000.
• Поддержка цифровых устройств.Операционная система Windows 2000 Professional имеет поддержку съемных устройств хранения данных, таких как DVD-диски (digital video disk) и периферийные устройства Device Bay.

Windows 2000. И операционная система, и SQL Server подвергались обширному тестированию производительности. В Windows 2000 имеются такие функциональные возможности, относящиеся к производительности:

• Общее увеличение производительности. Производительность почти всех систем при использовании Windows 2000 повышается. Благодаря более экономной и эффективной работе с памятью Windows 2000 по сравнению с Windows NT 4 работает быстрее (выигрыш в производительности может достигать 250%).
• Ускорение многозадачности. В основе Windows 2000 лежит полностью 32-разрядная архитектура. Благодаря этой архитектуре вы лучше задействуете ресурсы компьютера и лучше управляете ими, поэтому вы сможете исполнять большее количество программ и исполнять больше задач одновременно.
• Масштабируемость памяти и процессоров. Операционные системы из семейства Windows 2000 поддерживают оперативную память до 64 Гб и до 32 процессоров.
• Службы кластеризации (Cluster Services) – доступны в Windows 2000 AdvАnced Server и в Windows 2000 DataCenter Server. Благодаря службам Cluster Services можно соединять воедино по нескольку систем, повышая тем самым доступность и производительность. В своей самой простейшей форме службы Cluster Services позволяют создать кластер из двух серверов, благодаря чему автоматически создается резервная копия на случай отказа одной из систем. Службы Cluster Services также могут быть сконфигурированы в режиме "scale-out", когда для получения большой процессорной мощности можно объединить до 32 серверов под управлением Windows 2000 Server.
• NLB (Network Load BalАncing, балансирование сетевой нагрузки). Операционные системы Windows 2000 AdvАnced Server и Windows 2000 DataCenter Server поддерживают балансирование сетевой нагрузки NLB (Network Load BalАncing). При помощи NLB операционная система может динамически и равномерно распределять входные запросы по кластеру серверов под управлением Windows 2000 Server. Когда большой объем рабочей нагрузки требует этого, администраторы могут повышать производительность своих систем, просто лишь добавляя серверы, сконфигурированные для работы с NLB. Конфигурация системы с NLB показана на рис. 2.10. В примере на рисунке четыре сервера под управлением Windows 2000 AdvАnced Server сконфигурированы как группа виртуальных серверов, на которой исполняются Internet Information Server 5 и NLB. Когда приходят запросы из Интернета, они распределяются по этим четырем серверам так, чтобы максимизировать производительность и оптимизировать загруженность оборудования.
  
  
  
  Рис. 2.10.  Пример конфигурации с балансированием сетевой нагрузки NLB

• Повышение производительности ASP (Аctive Server Pages). В составе IIS 5 (имеется в Windows 2000 Server, в Windows 2000 AdvАnced Server и в Windows 2000 DataCenter Server) имеются многие усовершенствования для обработки ASP ("активных серверных страниц", Аctive Server Pages). Движение ASP-веб-страницы через систему будет происходить лучше, а к страницам, не требующим исполнения каких-либо сценариев, добавляется "Fast Past".
• Ограничение в IIS на пользование центральным процессором. В конфигурациях, совмещающих веб-приложения и другие приложения, системные администраторы могут пожелать ограничить объем времени доступа веб-приложений к процессору. Благодаря этому все остальные приложения, работающие одновременно с веб-приложениями, всегда смогут получить доступ к процессору.

Еще одной ключевой особенностью операционных систем из семейства Windows 2000 является поддержка работы с Интернетом. Технологии для работы с Интернетом были разработаны как центральные компоненты операционных систем, это обеспечивает высокий уровень интеграции с Интернет и большую производительность. Ниже перечислены некоторые из функциональных возможностей Windows 2000 для работы с Интернетом:

• Операционные системы соединены воедино с Internet Explorer 5.01. Во все операционные системы из семейства Windows 2000 встроена последняя "инкарнация" браузера Internet Explorer.
• Internet Information Services 5. IIS 5 входит в состав Windows 2000 Server, Windows 2000 AdvАnced Server и Windows 2000 DataCenter Server. Благодаря этой компоненте, встроенной в операционные системы, пользователи могут с большим удобством размещать свои веб-сайты и управлять ими. Среди средств IIS 5 имеется Internet Information Services MАnager ("менеджер IIS") (см. рис. 2.11) – графический интерфейс для конфигурирования и управления одним или несколькими веб-сайтами.
  
  
  
  увеличить изображение
  
  Рис. 2.11.  Средство Internet Information Services MАnager, входящее в состав Internet Information Services 5

• Мощные инструментальные средства для разработчиков. Internet Explorer поддерживает широкий спектр языков программирования для Интернета, в том числе Dynamic HTML, ASP, Java и XML.
• Автоматическая работа с прокси-сервером. Internet Explorer 5.01 будет автоматически находить ваш прокси-сервер и конфигурировать себя для соединения с Интернетом.
• Самозаполнение имен сайтов. Браузер вспоминает имена ранее посещенных сайтов и предлагает автоматически завершить ввод URL, после того, как вы введете несколько первых букв.
• Веб-папки. Эта функциональная возможность называется также WebDAV (Web Document Authoring Аnd Versioning, работа авторов с веб-документами и контроль версий). Благодаря этой технологии авторы содержимого Интернета могут опубликовывать веб-страницы в IIS 5, пользуясь только лишь навыками drug-Аnd-drop (перетаскивания информационных материалов мышкой).
• Поддержка печати в Интернете. В операционных системах семейства Windows 2000 системные администраторы могут организовать разделение ресурсов-принтеров через Интернет, так что пользователи могут печатать на принтерах через URL.

Служба каталогов Аctive Directory является новой функциональной возможностью Windows 2000 Server, это – центральная компонента для управления данными и ресурсами в сетях Windows 2000. В этом разделе дан обзор технологии Аctive Directory.

Аctive Directory представляет собой хранилище информации обо всех сущностях, участвующих в сети, таких как приложения, файлы, принтеры и люди. Аctive Directory дает согласованную методику для описания любых сущностей в сети, независимо от их разнообразной природы. Аctive Directory можно представить себе как "главный коммутатор",она является главной "властью", управляющей всеми взаимоотношениями между распределенными ресурсами в сети. Аctive Directory имеет как средства управления, так и средства защиты, благодаря которым обеспечивается полная целостность и приватность сети.

Аctive Directory является одновременно и административным, и пользовательским инструментальным средством. Аctive Directory обеспечивает единообразное взаимодействие пользователей с разнообразными и широко рассеянными по сети ресурсами и доступ к ним. Пользователям больше не надо заботиться об определении местоположения сетевых ресурсов и об их именах. При помощи Аctive Directory ресурсы "рекламируются" ("advertised") для пользователей, имеющих право на доступ к ним. Такая "реклама" ресурсов производится при помощи мастера Add/Remove Programs Wizard или мастера Add/Remove Printers Wizard.

Аctive Directory предоставляет системным администраторам набор согласованно работающих компонент и средств для управления сетевыми ресурсами. Аctive Directory упрощает управление большими разнородными сетями, усиливает общую защищенность системы, а также расширяет функциональную совместимость сетей.

Аctive Directory является "единой точкой" для управления всеми пользовательскими учетными записями Windows, компьютерами-клиентами, компьютерами-серверами и приложениями. Аctive Directory также помогает организовывать и интегрировать системы под управлением не Windows. При помощи Аctive Directory организации могут распространять свои системы в Интернет, причем с обеспечением защиты на высоком уровне.

Аctive Directory основывается на иерархической структуре (см. рис. 2.12). Объекты применяются для обозначения пользователей, групп пользователей, систем, устройств, приложений и других сущностей в сети. Объекты хранятся в контейнерах, которые применяются для обозначения организаций, например, "юридический отдел", или совокупностей взаимосвязанных объектов, например, принтеров.

Аctive Directory также управляет взаимоотношениями между различными объектами и контейнерами. Благодаря этому системные администраторы могут видеть всю сеть скорее как согласованные сущности, а не как ресурсы в одном месте и взаимоотношения между ресурсами – в другом месте.

Каждый объект в структуре Аctive Directory содержит атрибуты, которые могут описывать широкий диапазон характеристик. Эти атрибуты защищены, так что потенциально секретная информация может быть защищена от всех, кроме пользователей и администраторов, которые могут обращаться к ней. Каждый атрибут, соединенный с объектом может иметь назначенные ему права доступа. Кроме того, для объекта могут быть установлены настройки глобального доступа.

Чтобы отвечать требованиям высокой производительности, доступности и гибкости, Аctive Directory применяет репликацию с множественными контроллерами-хозяевами (multimaster replication). Администраторы могут создать многие копии каталога Аctive Directory, называющиеся "реплики каталога" и разместить их по разным местам из сети. Когда изменение применяется к любой какой-нибудь реплике каталога где-нибудь в сети, то это изменение автоматически реплицируется (копируется) по всей сети.

Мы уже сказали, что Аctive Directory упрощает управление, повышает защищенность сети и улучшает функциональную совместимость сетей. Давайте более подробно рассмотрим эти улучшения.

Аctive Directory упрощает управление

Современные сети зачастую охватывают большие географические зоны. Управление этими неоднородными и обширными сетями стало требовать больших затрат времени. Кроме того, поскольку сети сейчас распространяются на значительные расстояния (в географическом смысле), то административные функции часто дублируются в нескольких местах, что приводит к избыточности и несогласованности. А вот Аctive Directory становится "единой точкой" для управления разнообразными ресурсами сети.

Аctive Directory также помогает развертывать приложения и другое программное обеспечение на компьютеры пользователей. Раньше техникам приходилось подходить к каждой рабочей станции, нуждавшейся в добавлении программного обеспечения. Этот процесс был дорогостоящим и занимал много времени. Затем были разработаны средства, позволявшие развертывать приложения с центрального сервера. Хотя эта методика и была шагом вперед, но ей не хватало интегрированности, встроенности в общий процесс управления сетью. А при помощи Аctive Directory системные администраторы могут развертывать программное обеспечение, не выходя из существующих рамок организации безопасности и практики управления, что снимает хлопоты по применению "одиночных" инструментальных средств для развертывания и управления.

При помощи Аctive Directory администраторы, когда это бывает нужным, могут делегировать некоторые административные функции пользователям или подразделениям. Благодаря такому процессу "безопасного делегирования" можно позволить таким "продвинутым пользователям" проявлять свою компьютерную квалификацию в рамках своего отдела, освобождая профессионалов-компьютерщиков для других дел.

Аctive Directory повышает защищенность

Критически важными компонентами Аctive Directory являются ее службы безопасности. В Аctive Directory собраны данные для аутентификации пользователей и данные для администрирования. Аctive Directory реализует ролевую модель безопасности: пользователи и организации получают предварительно заданные роли (roles), которые, однако, можно редактировать, аспекты безопасности (security aspects) и правила (rules). Администраторы могут пожелать включить для некоторых пользователей или ресурсов строгие правила безопасности или же ослабить защиту, когда это имеет смысл. Модель безопасности, применяемая в Аctive Directory, поддерживает такие протоколы защиты, как Kerberos, сертификаты X.509 и технологию работы со смарт-картами. Эта модель безопасности также обеспечивает согласованную единообразную защиту как для локально подключенных к сети пользователей, так и для соединившихся через удаленное коммутируемое соединение.

Аctive Directory расширяет функциональную совместимость сетей

По мере того как происходило развитие сетей, вместе с ними развивались и сетевые технологии. Чтобы максимизировать отдачу от вложений в разработку и развертывание этих технологий, они должны работать совместно. Сейчас в окружениях большинства сетей имеются собрания разнородных несогласованных каталогов для электронной почты, приложений, сетевых устройств, брандмауэров для Интернета и внутренних сетей и приложения для электронной коммерции. Аctive Directory поможет навести порядок в этом разнообразии, задавая набор стандартных интерфейсов для интегрирования приложений и набор открытых механизмов синхронизации, гарантирующих возможность активной функциональной совместимости компонент операционной системы Windows с большим количеством устройств и приложений для других операционных систем (не Windows).

В данной лекции мы кратко рассмотрели операционные системы семейства Windows 2000. Каждая операционная система из этого семейства (Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 AdvАnced Server и Windows 2000 DataCenter Server) имеет специализированные функциональные возможности, призванные соответствовать множеству потребностей пользователей. Благодаря Windows 2000 вы можете иметь одинаковые окружения на ноутбуках и на высокопроизводительных 32-процессорных информационных центрах корпораций. Прочитав эту лекцию, вы без труда сможете выбрать подходящую платформу Windows 2000 для своей установки SQL Server 2000. В следующей лекции мы вернемся к SQL Server 2000 и познакомим вас с некоторыми обязанностями администратора базы данных.

У администраторов баз данных Microsoft SQL Server 2000 нет стандартного круга обязанностей. В каждой фирме имеются свои собственные штатные расписания для сотрудников, отвечающих за базу данных и различные требования к их квалификации. В некоторых фирмах имеется только один администратор баз данных, отвечающий за всю систему, от разработки до технической поддержки. В других фирмах служат сотни администраторов баз данных, и каждый из них отвечает лишь за небольшую часть работы системы. Нельзя сказать, что тот или иной способ лучше другого – каждая фирма должна находить решение, лучше всего соответствующее ее потребностям.

В наши дни администрирование баз данных является одним из наиболее востребованных и элитарных видов деятельности в области высоких технологий. Хорошие администраторы баз данных всегда нужны и, похоже, всегда будут в дефиците. Если вы будете стараться делать свою работу как можно лучше и не прекращать свое обучение, то будете становиться все более и более ценным работником.

В этой лекции вы узнаете некоторые хитрости, которые помогут вам стать самым лучшим администратором баз данных (в пределах ваших возможностей). Вы также познакомитесь с основными и с дополнительными обязанностями администратора баз данных SQL Server. Этот перечень обязанностей ни в коей мере не является исчерпывающим: вас могут привлечь и к выполнению многих других обязанностей. В любом случае, администратор баз данных должен обладать разносторонними навыками и самообладанием. Сейчас мы расскажем об обязанностях администратора баз данных и о том, как их выполнять наилучшим способом.

Администраторы баз данных могут иметь разные обязанности, в каждой фирме круг его обязанностей определяется по-своему. Есть, однако, некий набор основных обязанностей, выполняемых в большинстве случаев. Если эти обязанности не совпадают с вашими обязанностями по работе, не беспокойтесь, т.к. у каждого администратора баз данных могут быть свои собственные нестандартные задачи. В данной лекции вы познакомитесь с обязанностями, о которых вы могли не знать достаточно хорошо, вам откроется окно в мир администрирования баз данных. Обязанности и работы администратора баз данных SQL Server сгруппированы по категориям. Эти категории не упорядочены по важности или по объему затрачиваемого на них труда.

Администратора баз данных часто зовут, когда надо инсталлировать на компьютер новое программное обеспечение или чтобы сконфигурировать аппаратную часть либо программное обеспечение, или хотя бы для того, чтобы он принял участие в проекте. Иногда администратора баз данных приглашают только для создания спецификаций на инсталляцию и на конфигурацию. В любом случае, администратор баз данных должен участвовать в этом процессе, чтобы гарантировать правильность конфигурирования системы и базы данных. Часть работы администратора баз данных – убедиться в том, что система сконфигурирована оптимально для работы с SQL Server.

Администраторы баз данных должны участвовать не только в инсталляциях SQL Server, но и в инсталляциях Microsoft Windows 2000 и другого программного обеспечения. Вы должны проверять, чтобы опции были установлены правильно, а ненужные компоненты не были инсталлированы и сконфигурированы. Во время инсталляции Windows 2000 можно ненароком наустанавливать множество нежелательных компонент. Такие компоненты, как Internet Information Server (IIS), сервер протокола DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), Message Queuing и службы для доступа к файлам и принтерам являются слишком большой нагрузкой для системы, и особенно надо учитывать, что они могут никогда не понадобиться.

Неплохо было бы составить документ, описывающий инсталляцию Windows 2000, в котором был бы список компонент, которые вы хотите инсталлировать на компьютер. Этот документ пригодится еще не один раз при последующих инсталляциях Windows 2000, что очень способствует воспроизводимости и единообразию ваших инсталляций Windows 2000.

Кроме инсталляции Windows 2000 (или помощи при инсталляции Windows 2000), администраторы баз данных отвечают за правильную инсталляцию SQL Server 2000. Важно инсталлировать SQL Server 2000 правильно, потому что некоторые настройки, задаваемые в процессе инсталляции, можно поменять только лишь при полной переинсталляции программного обеспечения. К таким настройкам относится выбор местоположения двоичных файлов и файлов данных SQL Server. Если вы впервые инсталлируете SQL Server 2000, то будет неплохо для начала инсталлировать ее на тестовом компьютере, а затем уже выполнить инсталляцию на рабочем компьютере. Так вы сможете попробовать применять разные опции и приобрести навыки в процессе инсталляции. Как и в случае с инсталляцией Windows 2000, будет неплохо документировать процесс инсталляции SQL Server 2000.

Обычно администратору баз данных не приходится часто конфигурировать аппаратуру сервера, но в некоторых случаях вам придется заниматься этим. Как и в случае с инсталляцией, если вы не производите конфигурацию аппаратуры и программного обеспечения своими руками, вы должны принимать участие в этом процессе, чтобы гарантировать, что эти работы будут выполнены в соответствии с вашими спецификациями. Как администратор баз данных SQL Server, вы должны уметь указать количество дисков и контроллеров, а также задать спецификации всех RAID-контроллеров. Вы несете окончательную ответственность за производительность и стабильность системы, поэтому вы должны применить свой опыт и знания, чтобы оптимально сконфигурировать систему SQL Server, чтобы она была мощной, производительной, масштабируемой и способной к росту.

Важно документировать принятую вами конфигурацию, это относится и к случаю с инсталляцией программного обеспечения. Иногда полезно документировать и причины, по которым были приняты ваши решения. Возможность вспомнить, почему были приняты те или иные решения о конфигурации компонент, поможет при будущих изменениях и обновлениях. Не забудьте задокументировать все подробности, вроде какие были использованы шины PCI и как были сконфигурированы RAID-контроллеры. Чтобы узнать некоторые подробности о конфигурации (найти значения некоторых параметров), понадобится перезагрузка в диагностический режим, поэтому их документирование на этапе начальной установки программного обеспечения может избавить вас от напрасных усилий и потерь времени в будущем.

Помните, что ответственность за конфигурирование системы лежит, в конечном счете, на вас, так как вы отвечаете за производительность и стабильность базы данных SQL Server. Поэтому вы должны убедиться в том, что система была правильно сконфигурирована для работы SQL Server. Задокументировав причины выбора тех или иных настроек конфигурации, вы поможете другим людям понять и оценить правильность ваших решений.

Администратор баз данных также отвечает за безопасность (защиту) системы, он должен следить за этим и докладывать обо всех проблемах. Часто имеется эксперт по безопасности из вашей компании или из сторонней фирмы, которому, при необходимости, можно позвонить. Объем доступа к вашей системе определяет тип и степень защиты, требуемой для вашей базы данных. Система, доступ к которой имеют лишь немногие надежные сотрудники и не подключенная к Интернету, очевидно, нуждается в меньшей защите, чем база данных с доступом из Интернета.

Безопасность системы важна, потому что если кто-нибудь вторгнется в систему и разрушит или украдет данные, то ваша фирма понесет серьезный урон. Безопасность системы начинается с управления пользователями, о котором мы расскажем в следующем разделе. Кроме управления пользователями вы можете быть участниками разработки и реализации плана защиты вашей сети. Эта задача обычно поручается сотрудникам, имеющим богатый опыт в защите сетей. Если вы – такой сотрудник, то вы можете быть не только администратором баз данных, но и администратором защиты сети.

К задачам защиты сети относится приобретение, конфигурирование и развертывание сетевых прокси-серверов и защитных шлюзов. Подобные средства аппаратной/программной защиты поставляются многими фирмами. Человек, ответственный за безопасность сети компании, отвечает за изучение и выбор правильного решения. Защита сетей сама по себе может быть темой еще одной книги, поэтому мы не будем более вдаваться в этот предмет. А в рамках SQL Server основными задачами обеспечения защиты, в которых вы будете участвовать, являются аудит и управление пользователями.

Аудит системы включает в себя мониторинг (отслеживание) как ошибок в журнале ошибок SQL Server и в журнале событий Windows 2000, так и применение SQL Server Profiler для мониторинга деятельности внутри SQL Server. Журнал SQL Server и журнал событий содержат важную информацию о SQL Server, о Windows 2000 и о безопасности. Вы должны тщательно проверять эти журналы, следить, нет ли там каких-либо признаков, указывающих на проблемы.

Как уже говорилось, вы можете организовать аудит своей системы при помощи SQL Server Profiler. Можно создать профили, регистрирующие, например, такие события, как неуспешные попытки входа в систему. Кроме того, вы можете регистрировать такие события, как операторы языка описания данных ( DDL, data definition language ) и операторы INSERT, UPDATE и DELETE. Пользуясь SQL Server Profiler, вы сможете отслеживать определенные события, а также следить за временем входов в систему, за именами пользователей и за деятельностью.

Больше всего времени у администратора баз данных уходит на обычную ежедневную работу. Эта неблагодарная работа может иногда надоедать вам, но не забывайте, что именно эти задачи могут оказаться наиболее важными и необходимыми. Администратор баз данных отвечает за обеспечение работоспособности системы, а чтобы система обладала работоспособностью, чрезвычайно важно выполнять такие задачи, как резервное копирование и восстановление.

Многие считают, что наиболее ответственными обязанностями администратора баз данных являются резервное копирование и восстановление. Эти работы гарантируют сохранение базы данных при серьезных отказах оборудования. При таких отказах надежда оживить базу данных зависит только от резервной копии. Операции резервного копирования являются единообразными и понятными, но вы должны выполнять их достаточно часто. Чтобы гарантировать хорошее качество этих резервных копий вы также должны регулярно их тестировать и убеждаться в их пригодности. Уделяя надлежащее внимание этим работам, вы избежите ошибок и сможете гарантировать безопасность своей системы.

Еще одной повседневной задачей является управление пользователями. Оно заключается в администрировании входов в SQL Server и ролей базы данных. К важной обязанности администратора баз данных относится обеспечение авторизованными правами доступа всех желающих работать с базой данных. Такие права доступа предоставляются администратором баз данных обычно после одобрения отделом кадров. Обратите внимание, чтобы такое одобрение отдела кадров было получено до того, как вы предоставите доступ к любым из объектов базы данных, и предоставляйте лишь такие полномочия, которые понадобятся данному пользователю. Не поддавайтесь искушению предоставлять общий доступ к базе данных; чтобы предоставлять права доступа, соответствующие потребностям различных подразделений вашей фирмы, удобно пользоваться ролями базы данных.

К другим обычным работам можно отнести наблюдение за использованием места для хранения базы данных, реорганизация индексов, проверка достоверности объектов базы данных и мониторинг общего "состояния здоровья" системы. Важен мониторинг изменений в системе. Любое изменение, даже самое незначительное, может быть признаком надвигающихся проблем. Многие рутинные работы являются достаточно важными, чтобы вы внимательно следили за ними. Вы можете автоматизировать такие задачи, как реорганизация индексов или запуск проверок на непротиворечивость, но все же время от времени вы должны уделять им внимание.

Нужно следить, чтобы система обеспечивала определенный уровень качества обслуживания для важных задач. Этот уровень качества обслуживания, который должна обеспечивать ваша система, может определяться соглашением об уровне обслуживания (SLA, service level agreement). Даже если нет никакого контракта, все равно администратор баз данных должен обеспечивать наилучший уровень обслуживания. Этого можно добиться, стремясь к максимально большему времени работоспособности системы и к максимальной производительности, настраивая производительность и планируя мощность.

Вы должны постоянно следить за производительностью системы и делать заметки обо всех изменениях. Если время отклика системы вдруг становится больше, повышается объем использования центрального процессора, становится больше контекстных переключателей и т.д., то все это может быть признаками надвигающихся проблем. Вы должны следить отдельно за каждой системой, а также по-разному интерпретировать результаты этого мониторинга. Вы должны оценивать работу систем, хорошо ли они работают или нет. Если появились признаки проблем с производительностью, то надо диагностировать эти проблемы и найти их решения.

Вы должны периодически следить за использованием системных ресурсов и за производительностью. Если вы следите за состоянием системы, вы можете расширить систему до того, как произойдет снижение производительности. При достижении предела мощности системы ее расширение обойдется дороже (как в денежном выражении, так и по длительности простоя). SQL Server предлагает несколько инструментальных средств для мониторинга системы, перечисленных ниже вместе с другими средствами для мониторинга:

• System Monitor. Применяется для мониторинга использования ресурсов SQL Server и Windows 2000. System Monitor является средством Windows 2000, доступным из меню Start.
• SQL Server Enterprise MАnager. Предоставляет как информацию об использовании ресурсов, так и некоторую ограниченную информацию о производительности.
• Программы мониторинга систем управления реляционными базами данных от сторонних производителей. Эти средства имеют возможности для мониторинга систем управления реляционными базами данных (RDBMS, relational database mАnagement system) и для выдачи оповещений.
• Сетевые мониторы. Применяются при необходимости слежения за сетью. Это – SMS (Systems MАnagement Server) от фирмы Microsoft и утилиты от сторонних производителей.
• Общение с пользователями. Позволяют получить информацию о том, как пользователи оценивают производительность системы. Очень важно иметь контакт с коллективом пользователей и понимать, довольны ли они работой системы. Очень часто проблема заключается только в отсутствии взаимодействия между администратором баз данных и пользователями.
• Средства для мониторинга использования места на диске.Это – Проводник(Microsoft Windows Explorer) и средства для мониторинга от сторонних производителей. Некоторые средства могут следить и за Windows 2000, и за SQL Server.

Что же касается настройки системы, то эта работа может понадобиться при повышении рабочей нагрузки.

Кроме настройки и мониторинга системы вы будете отвечать за оценку того, будет ли система работать с предполагаемой нагрузкой. Регулярно выполняя задачи состава системы и планирования мощности, вы сможете хорошо планировать увеличения мощности еще до возникновения вероятных проблем. Состав системы и планирование мощности являются сложнымирБ¤ZQVрБ¤ZQVАИџZQV0:ўZQVXВ¤ZQVВ¤ZQV@В¤ZQVне знаете, как решить эту задачу, то вам следует обратиться к специалистам из сторонней организации.

Как мы уже говорили, администратор баз данных отвечает и за обеспечение периодов работоспособности (uptime) системы. Если система не будет функционировать оптимально, то будут страдать потребители вашей работы (коллектив пользователей). Любой период неработоспособности (downtime) системы дорого обходится как вашей фирме, так и пользователям. Поэтому поддержание максимальной длительности работоспособного состояния системы является одной из ваших главных обязанностей.

Периоды неработоспособности можно сократить, если тщательно планировать их расписание. Если расписание периодов неработоспособности распланировать заранее, то это будет приемлемым предупреждением для коллектива пользователей и других сотрудников, так что они смогут к этому подготовиться. Планирование периодов неработоспособности должно производиться таким образом, чтобы хватило времени на выполнение всех необходимых работ. Кроме того, надо позаботиться, чтобы люди, которых это касается, были надлежащим образом извещены о предстоящем отключении. И конечно, если ваша база данных обслуживает Интернет, то могут понадобиться и еще некоторые приготовления.

Вы можете посчитать удобным устраивать периоды неработоспособности по определенному расписанию, например, в первое воскресенье каждого месяца. Тогда пользователи всегда будут знать о предстоящем отключении и смогут к нему подготовиться. Обычно такие отключения планируются на нерабочие часы, чтобы неудобства затронули как можно меньшее число людей.

Периоды неработоспособности можно также уменьшить благодаря подготовке к возможным авариям. Вы должны быть готовы восстанавливать систему даже при длительных выходах системы из строя. Аварии могут принимать разные формы. Система может "рухнуть" из-за отказа оборудования. Эти проблемы обычно решаются заменой отказавших компонент и перезагрузкой компьютера. Если же проблема связана с отказом диска, то безотказная работа может быть организована при помощи RAID-массивов. При отказе всего RAID-массива может потребоваться восстановление базы данных из резервной копии. В любом случае, данный тип отказов обычно исправляется в течение нескольких часов.

Если причиной отказа является программное обеспечение, то эти проблемы иногда могут быть исправлены перезагрузкой, а иногда может понадобиться восстановление базы данных, если произошло повреждение базы данных. Программное обеспечение редко отказывает именно таким образом, однако повреждение базы данных часто может оказаться разрушительным.

Более серьезной проблемой может стать разрушение вашего вычислительного центра. Это может случиться из-за природной катастрофы, например, землетрясения, наводнения или урагана. Это может привести к отказу работы компьютеров (и, возможно, отсутствию электропитания) на несколько дней или даже на несколько недель. Некоторые из таких проблем могут быть решены созданием резервного вычислительного центра. Если катастрофа выведет из строя ваш основной вычислительный центр, то благодаря резервному вычислительному центру ваша фирма сможет быстро вернуться в бизнес. Возможно, на резервном вычислительном центре не удастся восстановить все транзакции, поступившие на основной вычислительный центр в момент аварии, но вы, вероятно, все же сможете сохранить работоспособность вашего бизнеса в промежуток времени от аварии до восстановления основной базы данных. Администратор баз данных должен участвовать в планировании и реализации резервного вычислительного центра.

Администратор баз данных отвечает за документирование всех аспектов системы базы данных, в том числе за документирование конфигурации аппаратуры и программного обеспечения, процедур инсталляции, задач технической поддержки, обновления программного обеспечения, и документирование всех изменений в приложениях. Эти заметки могут пригодиться при восстановлении системы.

Документирование системы – дело неинтересное и требует большой дисциплинированности, но такие записи сведений о системе и составление планов в долгосрочной перспективе стоят потраченных усилий. Очень важно, чтобы все, кто участвует в разработке, развертывании и администрировании рабочей системы, документировали бы свою работу сразу же после ее выполнения. Благодаря такому порядку другие люди смогут понять, какова текущая конфигурация системы, а также какие изменения были выполнены в прошлом. Вы сможете пользоваться документацией при клонировании систем или при выполнении состава систем и планировании мощности. Вы также сможете пользоваться документацией как справочными материалами в случае, если понадобится воссоздать систему. Участие администратора баз данных может помочь в создании многих типов документации, о которых мы расскажем в этом разделе.

Документация может храниться как в бумажной, так и в электронной форме, и за решение вопроса об этом отвечает именно администратор баз данных. Вы можете воспользоваться такой методикой работы:

• Отдельный документ нужно завести для фирмы в целом. Этот документ должен содержать разделы про каждый из компьютеров, имеющихся в фирме. Системные администраторы, администраторы баз данных и системные операторы должны иметь доступ к этому документу и возможность его изменения.
• Для каждого компьютера фирмы нужно тоже завести по отдельному документу. И опять, каждый человек, имеющий отношение к этому компьютеру, должен иметь возможность записывать в этот документ свои заметки, так что будет вестись как бы журнал.
• Для системных администраторов, администраторов баз данных и системных операторов можно завести по отдельному файлу. Сотрудники из каждой категории администраторов должны иметь возможность изменять свой тип файла-журнала, но все они должны иметь возможность просматривать любые типы журналов.

Если произойдет сбой системы или потеря данных, то полная история системы поможет диагностировать, где произошел первоначальный сбой, а также поможет восстановить систему. И наконец, отслеживание сбоев нужно для предотвращения будущих сбоев. Но чтобы документирование было эффективным, оно должно быть полным. Никогда не уничтожайте документацию, а только накапливайте и добавляйте ее.

Приведенные ниже примерные перечни документации помогут вам эффективно организовать документирование. Основная масса документов относится к одной из двух категорий – либо документация о конфигурации, либо системные журналы.

В документации о конфигурации должна содержаться вся информация, необходимая для восстановления системы после серьезного разрушения. Эта информация должна содержать следующие сведения:

• Конфигурация аппаратуры. Подробные записи о том, какая аппаратура у вас имеется, как она сконфигурирована, и информация обо всей добавленной аппаратуре (например, о добавленных жестких дисках или о памяти).
• Программные компоненты. Подробные записи о том, какие программные компоненты были добавлены в систему и как была сконфигурирована каждая из этих компонент. Жизненно важны сведения о том, какие были установлены подкомпоненты и какие настройки (опции) были заданы.
• Конфигурация базы данных. Эта информация должна содержать компоновку и схему базы данных (database layout Аnd schema), имена и местоположения всех файлов данных, сведения о том, к каким группам относятся те или иные файлы, и сведения о том, как были созданы группы файлов. Эта информация позволит вам выяснить, какие именно группы файлов были потеряны при отказе массива дисков.
• Сведения о настройке программного обеспечения. Эта информация должна содержать сведения обо всех параметрах конфигурации системы и базы данных. При каждом изменении настроек здесь нужно регистрировать все новые настройки.

Системный журнал чрезвычайно важен при сбоях системы или при падении производительности. Ниже перечислена информация, которая поможет вам определить последовательность событий, приводящих к отказу, и помогающая восстановить систему:

• Результаты наблюдений. Важная часть работы администратора баз данных состоит в выявлении изменений системы и предугадывании проблем. При наблюдении необычной деятельности нужно сделать заметки об этом. Даже такой комментарий, вроде "Система ведет себя как будто вяло", может оказаться ключом к разгадке причины последующего отказа системы.
• Изменения системы. Администратор баз данных должен записывать все изменения, произошедшие с аппаратурой, с операционной системой и с системой базы данных. Записи должны следовать в хронологическом порядке и должны быть полными (но не содержать несущественных подробностей).
• Отказы системы. Каждый отказ диска или других компонент должен регистрироваться в системном журнале. Эта информация может быть ценной для понимания закономерностей отказов компонент.
• Операции резервного копирования и восстановления.Нет необходимости регистрировать каждое резервное копирование, но просьбы о восстановлении данных должны регистрироваться, чтобы понять тенденции в работе пользователей и слабые места в организации работы приложений и базы данных.
• Данные о регулярных работах. При выполнении работ на регулярной основе администратор баз данных должен составлять заметки о том, что было сделано в системе. Эта информация может быть отправной точкой при исследовании сбоя системы, произошедшего вскоре после планового обслуживания.

Сохранив данные о критически важных событиях и информацию о конфигурации, вы сможете найти причину возникновения проблемы и понять, каким образом можно вернуть систему к нужному состоянию.

В зависимости от того, как в вашей фирме организован отдел информационных технологий, вы, возможно, участвуете в проектировании первоначальной конструкции системы. В любом случае, вам следует хорошо знать проектную документацию системы, потому что она – справочник обо всех "что, где и когда" в вашей системе.

Обычные процедуры технического обслуживания (поддержки) должные быть тщательно документированы, чтобы у других администраторов баз данных или системных операторов не возникало трудностей при их выполнении. Во многих фирмах администраторы баз данных выполняют ежедневные процедуры по обслуживанию, такие как резервное копирование, восстановление и поддержка пользовательских учетных записей. В других фирмах эту работу выполняют системные операторы. В инструкциях должен понятно объясняться каждый шаг, чтобы они были совершенно понятны даже для новичков. Операции резервного копирования выполняются обычно в нерабочие часы. Вы, администратор баз данных, наверное, не хотели бы быть разбуженным посреди ночи и отвечать на вопросы о резервном копировании, поэтому написать максимально подробные инструкции – в ваших интересах.

Планы восстановления после аварий (чрезвычайные планы) представляют собой пособия, помогающие восстановить деятельность при потере основного рабочего сервера. Этот документ чрезвычайно важен для быстрого восстановления отказавшей системы. При любом отказе системы администратор баз данных отвечает за ее скорейший ввод в строй. Основная рабочая система может отказать в любой день в любое время. Если она откажет в выходные дни или вечером, когда вас не будет на рабочем месте, то план восстановления после аварий поможет другим администраторам баз данных или операторам восстановить систему как можно быстрее.

Чтобы написать план восстановления после аварий, вы должны проанализировать технические требования для периода работы системы и риск для системы. Для малых систем, для которых не требуется почти постоянная круглосуточная работа, там, где в случае серьезных отказов допустим некоторый нерабочий период, можно обойтись обычным резервным копированием и все восстановление будет основываться лишь на комплекте магнитных лент для восстановления. Те же системы, для которых требуется более надежное обеспечение непрерывной работы, нуждаются в решениях с большей отказоустойчивостью (например, можно запустить службы MSCS – Microsoft Cluster Services ). Для систем, простой которых стоит миллионы долларов в день, вы должны реализовать более объемлющие решения. Эти решения обычно подразумевают создание резервного (failover) сайта в другом географическом регионе страны, благодаря чему работа не прекратится даже в случае природной катастрофы. Резервные сайты могут обеспечивать работоспособность даже при выходе из строя основного центра обработки данных на дни и недели. Такие типы чрезвычайных планов документироваться должны тщательно, чтобы каждый техник смог осуществить перенос работы на резервный сервер.

В некоторых фирмах администраторы баз данных занимаются не только своими традиционными обязанностями, но занимаются также и разработкой системы. Администраторы баз данных хорошо знакомы с потребностями и особенностями работы своей системы и поэтому обладают хорошей интуицией в вопросах проектирования новой системы. Эти обязанности по проектированию и разработке системы могут включать в себя задачи, описанные в нескольких следующих подразделах:

Важной частью проектирования является создание модели данных. В состав этой работы входит проектирование логической структуры базы данных, в том числе и создание спецификаций на взаимоотношения данных и ограничений целостности ссылочных данных. Эту сложную работу проще выполнять, пользуясь графическими изображениями структурной схемы базы данных, – тогда вы сможете наглядно увидеть все взаимосвязи между отдельными компонентами. Модель данных показывает логическую структуру базы данных, которую можно затем воплотить в физическом проектировании базы данных. Создание хорошей модели базы данных (т.е. создание эффективной базы данных на логическом и физическом уровне) может значительно повысить производительность (скорость работы).

Проектирование баз данных выполняется обычно проектировщиками баз данных, но проектировщики обычно работают с учетом мнения администратора баз данных. Иногда администратор баз данных сам выполняет обязанности проектировщика баз данных. Ежедневная работа с базами данных дает администратору баз данных уникальный опыт, который помогает ему улучшать новые проекты баз данных.

Иногда администратору баз данных приходится проектировать и даже реализовывать хранимые процедуры (stored procedures). Поскольку администратор баз данных обладает хорошими знаниями базы данных и данных, то он отлично подходит для этой работы. В зависимости от применяемых приложений и потребностей вашей фирмы, хранимые процедуры должны быть как простыми, так и требующими значительного труда для их создания.

В некоторых фирмах администраторы баз данных участвуют в разработке приложений, осуществляющих доступ к базе данных фирмы. Эти приложения, как и хранимые процедуры, только улучшатся от вашего участия, так как вы хорошо знакомы с базой данных. Помогая создавать приложения для вашей фирмы, вы улучшите их качество и упростите доступ к данным.

Администратора баз данных могут просить консультировать разработчиков, проектировщиков и конечных пользователей. Эти консультации могут производиться по следующим вопросам:

• Индивидуальная помощь конечным пользователям при решении конкретных проблем, создание программ обучения и даже обучение пользователей в соответствии с этими программами. Во многих случаях применяется специально подобранный для этой цели SQL и пакетные запросы для систем поддержки принятия решений ( DSS, decision support systems ).
• Администраторы баз данных дают разработчикам информацию о том, как система использовалась в прошлом и какие улучшения работы пользователей могут появиться в результате новой разработки. Такое обсуждение может предшествовать информированию пользователей о новых доступных для них таблицах и индексах и обо всех других новых функциональных возможностях, которые могут оказаться полезными для пользователей.
• Администраторы баз данных могут рассказать проектировщикам о том, какие новые функциональные возможности могли бы быть полезны пользователям. В приложениях, созданных проектировщиками, может недоставать некоторых функциональных возможностей, нужных пользователям. Рассказав об этом проектировщикам, вы поможете им в будущих разработках. Если у пользователей возникнут вопросы о том, как применять те или иные функциональные возможности, они, скорее всего, обращаются именно к вам, поэтому для разработчиков вы – хороший источник "обратной связи".
• Вы анализируете, какие данные имеются в базе данных и как осуществляется доступ к этим данным. Данная информация может помочь вам при планировании мощности и настройке системы. Она также может помочь вам улучшить схему базы данных.

Иногда администратор баз данных должен выполнять еще некоторые другие обязанности, описанные в нескольких следующих подразделах:

Если у вас вместе с SQL Server работают и службы MSCS, то вам, вероятно, приходится выполнять поддержку кластера и выполнять задачи администрирования кластера. Работа кластера обычно вас не беспокоит, но иногда могут возникнуть задачи его администрирования, например, при изменениях кластера из-за добавления аппаратуры. В настоящее время кластеризация применяется для перехода на другой сервер при отказах серверов, но в будущих версиях Microsoft Windows и SQL Server станет возможна масштабируемая кластеризация. Эти возможности приведут к усложнению как начальной настройки, так и администрирования кластера. Но пока этого нет, администрирование кластера остается весьма простым и понятным.

Кроме вышеупомянутых обязанностей, администратор баз данных иногда обязан принимать участие в работе службы технических консультаций для пользователей. Обычно в службе технических консультаций работают специалисты по технической поддержке, но иногда вас могут попросить помочь. Администратор баз данных должен при необходимости уметь работать в службе технических консультаций, а может случиться так, что вас попросят подготовить специалистов для службы технических консультаций, которые будут обучать работе с новыми приложениями и с функциями базы данных.

Часто администраторы баз данных участвуют в оценке оборудования и программного обеспечения. При этом вам придется оценивать технические характеристики или создавать контрольные показатели. Часто вас будут просить достать копию программного обеспечения, установить его на тестовой системе и оценить этот продукт с учетом пользы для той или иной группы пользователей. В других случаях вас могут попросить посмотреть документы с техническими характеристиками оборудования или программного обеспечения и оценить продукты, основываясь лишь на этих технических характеристиках.

Администратор баз данных должен регулярно следить за системой и планировать ее рост. В некоторых случаях вы можете пригласить специалистов по увеличению мощности систем и провести учебные занятия по планированию увеличения мощности систем. Но обычно администратор баз данных сам должен решать, когда нужно увеличивать мощность системы (исчерпалась ли имеющаяся мощность), произошло ли падение производительности, произошло ли истощение ресурсов. Затем администратор баз данных дает рекомендации, какие дополнительные ресурсы необходимы для достижения желаемой производительности.

Если вы не спланируете все тщательно, то система может исчерпать ресурсы памяти или места на диске, и даже превысить возможности процессора. В любой из этих ситуаций будет страдать производительность. При полном исчерпании мощности системы обработка транзакций может прекратиться. Этих проблем можно избежать, если администратор баз данных будет прилежно следить за состоянием системы.

В небольших фирмах администратор баз данных зачастую обязан также обеспечивать работу веб-сайта фирмы. В больших фирмах часто работает много людей, занимающихся лишь поддержкой и развитием веб-сайта. Эта работа может быть далека от ваших обязанностей администратора баз данных или тесно взаимосвязана с ними, в зависимости от того, требуется ли доступ к базе данных через веб-сайт. SQL Server идеально подходит для обеспечения доступа к данным через веб-сайт, и для распространения информации таким способом в SQL Server и Windows 2000 имеется множество инструментальных средств и API (Application Programming InterfАce интерфейсов прикладного программирования).

Читая данную лекцию, вы, наверное, уже заметили, что у администратора баз данных имеется множество разных обязанностей. От того, насколько хорошо вы будете выполнять их, зависит мнение пользователей вашей фирмы об администраторах баз данных вашей фирмы и вообще об отделе информационных технологий. В этом разделе мы дадим советы, как показать себя перед пользователями и как следует вести себя в деликатных ситуациях. Описанные здесь методы работы и полезные советы могут не совпасть с ситуациями из вашей практики, поэтому вам следует применять их в соответствии со своим разумением.

Так как вы выполняете свои специфические обязанности, вам, возможно, не придется непосредственно общаться с коллективом пользователей. Но, скорее всего, вам иногда все же придется общаться с пользователями. В нескольких следующих подразделах описаны некоторые методики, позволяющие сделать общение с конечными пользователями более "гладким".

Потребитель всегда прав

Будьте дипломатичны. Даже если потребитель (пользователь) сообщает вам неверную информацию, не ведите с ними жарких споров. Конечный пользователь может не полностью понимать суть проблемы, либо ему трудно описать ситуацию правильно. В любом случае, не спорьте с пользователями, а относитесь к ним дружелюбно и, по возможности, научите их всему, что относится к данной проблеме. И наконец, наилучшим признаком появления проблем может оказаться реакция людей, ежедневно работающих с системой.

Умейте слушать

Прислушивайтесь к мнению коллектива пользователей. Познакомьтесь с пользователями, знайте, кто есть кто среди них и чем они занимаются. Хотя бы при случае зайдите к ним и спросите, каково их мнение о производительности системы. Часто бывает так, что пользователи первыми замечают падение производительности системы.

Следуйте Золотому Правилу

Как вы знаете, Золотое Правило гласит: "Относитесь к другим людям так, как хотите, чтобы относились к вам". Не унижайте никого и не спорьте с людьми на публике. В долгосрочной перспективе эти люди могут стать вашими союзниками, а не затаят на вас обиду. Такая политика поможет вам стать администратором баз данных, которого все уважают.

Важной обязанностью администратора баз данных является настройка системы (system tuning). Мы дадим здесь пару советов, которые помогут вам более эффективно настраивать и поддерживать систему. Запомните один совет: при настройке системы меняйте за один раз лишь что-нибудь одно. Тогда вам будет просто понять, какие изменения приводят к увеличению производительности системы, а какие могут привести к ее снижению. Для удобства настройки системы будет полезным вести хорошие заметки.

Когда падение производительности достигло угрожающих масштабов, первую из этих рекомендаций довольно трудно выполнить. В этих случаях часто приходится решать проблему "одним махом", когда изменяются одновременно сразу много компонент. Изменив несколько компонент одновременно, вы увеличиваете шансы добиться повышения производительности, но при этом вы не выясните причину возникновения проблемы. При таком подходе может случиться, что два или несколько изменений окажут противоположные воздействия на систему, из-за чего производительность и вовсе не увеличится.

Каждый администратор баз данных иногда попадает в кризисную ситуацию. Ниже даны некоторые советы о том, как следует себя при этом вести.

Не паникуйте

Проблемы, которые сперва кажутся катастрофами, при некотором исследовании не кажутся такими уж экстренными. Однако проблемы с производительностью часто становятся критически важными. Сохраняйте хладнокровие, тогда вы сможете избежать дорогостоящих ошибок. Иногда лучше отвлечься от проблемы на несколько часов и успокоиться, чем сделать ошибку, усугубляющую проблему. Не бойтесь попросить о помощи, если вы нуждаетесь в этом. Взявшись решать проблему, будучи неподготовленным, вы можете создать новые проблемы. Не волнуйтесь и не паникуйте.

Не делайте поспешных выводов

Лично убедитесь в наличии проблемы. Не делайте выводов лишь на основании слов других людей. Иногда бывает, что пока информация дойдет до вас, люди преувеличивают проблему или неправильно понимают ее суть. Не верить слепо всему, что вы прочтете в докладных записках, а проверить факты лично – в ваших интересах.

Пользуйтесь мерами предосторожности

Многие ошибки возникают из-за чрезмерного рвения людей, пытающихся решить проблему. Иногда неправильный ремонт даже хуже, чем первоначальная проблема. Не суетитесь. Вы можете усугубить проблему, если будете работать слишком быстро и недостаточно осторожно. Ваша главная задача – не усугубить проблему.

Отдыхайте

Не работайте без сна или с хроническим недосыпанием. Так можно и заболеть. Решать проблему лучше, будучи внимательным и с ясной головой. Перенапрягаясь на работе, можно создать проблему, более сложную, чем та, которую вы хотите решить. Заботьтесь о себе. Не доводите себя до изнеможения.

Обращайтесь за помощью

Если проблема оказалась слишком сложной и вы не можете ее решить, не бойтесь обратиться за помощью к другим людям. Имеется множество специалистов, которые обладают опытом помощи в кризисных ситуациях. Нет ничего стыдного в том, что вы обращаетесь за помощью. На самом деле, обращение к нужному эксперту, может даже улучшить вашу репутацию.

В данной лекции вы познакомились с кругом обязанностей администратора баз данных SQL Server. Конечно, в нашей книге вы не найдете точный перечень своих обязанностей. В некоторых фирмах имеются сотни администраторов баз данных, а в некоторых – лишь один или два. Так и их обязанности бывают разными в разных фирмах.

Некоторые администраторы баз данных, помимо каждодневных работ с базой данных, отвечают и за проектирование системы, и за разработку приложений. Обязанности администратора баз данных зависят как от потребностей фирмы, так и от его квалификации. Чем больше у вас будет знаний и опыта работы, тем более ценным работником вы станете для своей фирмы.

Прежде чем начать устанавливать операционную систему и Microsoft SQL Server, вам нужно как следует продумать конструкцию своей системы SQL Server. Тщательное проектирование системы SQL Server позволит вам избежать дорогостоящих простоев, вызванных как реорганизацией системы, так и переинсталляцией SQL Server с другими настройками. Прочитав эту лекцию, вы узнаете, как производится проектирование системы SQL Server. В нашей книге термин система SQL Server обозначает аппаратуру и программное обеспечение, образующие компьютер, фактически осуществляющий работу с базой данных SQL Server. А под общим термином система мы будем иметь в виду аппаратуру и программное обеспечение, образующие все компьютеры, при помощи которых пользователи осуществляют доступ к данным, находящимся в одной или нескольких базах данных.

В этой лекции будет дана краткая вводная информация о версиях Microsoft Windows 2000 и SQL Server, которые вы можете выбрать для инсталляции. И наконец, вы получите сведения о типах внешних, интерфейсных (front-end) приложений для доступа к SQL Server, которые ваша фирма может приобрести или создать, а также о том, как архитектура приложений может влиять на перспективы масштабирования и производительности вашей системы.

Чтобы понять требования, предъявляемые ко всей системе, нужно выяснить функции системы. Когда вы имеете представление о назначении системы, то можно начать с поиска решения, как можно было бы добиться реализации системных требований при помощи одного или нескольких компьютеров. Вы можете решить, что одного компьютера будет достаточно, а можете посчитать, что для достижения ваших целей понадобится много компьютеров. В данной лекции мы дадим общий обзор этих вопросов. В лекциях 5 и 6 будут даны более подробные рекомендации по проектированию и конфигурированию аппаратуры.

А в данной лекции мы расскажем о функциональности системы и о том, какие решения о конфигурации можно принять на основе этой функциональности. Прежде чем рассматривать вопрос, как можно определить требования к уровню обслуживания, мы расскажем о типах приложений, которые могут работать в системе.

Что хорошего в базе данных SQL Server без приложения? Если не рассматривать случай, когда каждый работник в вашей фирме является специалистом в SQL и наслаждается составлением сложных запросов и просмотром данных в табличной форме, то пользы от нее немного. Приложение облегчает применение SQL Server. Некоторые приложения явно показывают, что вы работаете с базой данных, а некоторые – полностью скрывают это. В любом случае, важно спроектировать приложение так, чтобы пользователи могли получать необходимое им обслуживание с комфортом и своевременно. Во многих случаях пользователи бывают рБ¤ZQVрБ¤ZQVАИџZQV0:ўZQVXВ¤ZQVВ¤ZQV@В¤ZQVрять требованиям потребителей, они могут найти себе другую фирму, обеспечивающую более качественное обслуживание.

Приложения могут быть весьма разнообразными по выполняемым функциям. Можно обобщенно считать, что имеются три основные функции приложений: системы оперативной обработки транзакций ( OLTP, on-line transaction processing ), системы поддержки принятия решений ( DSS, decision support system ) и системы пакетной обработки данных ( batch processing ). Эти функции имеют различные требования и могут применять совершенно разные типы приложений.

Особенностью систем оперативной обработки транзакций (OLTP) является одновременный оперативный доступ многих пользователей к данным. И что более важно, эти пользователи ждут отклика от системы. Системы OLTP могут иметь множество форм, среди которых следующие:

• Онлайновые продажи. Этот вид систем OLTP получил широкое распространение из-за быстрого роста Интернет-коммерции. Покупая товары через Интернет, пользователям часто приходится терпеть задержки при передаче, доставке и обработке данных. Минимизируя длительность доступа к базе данных, вы уменьшаете общую длительность транзакций.
• Продажи в обычных магазинах. Когда кассир в магазине пробивает вашу кредитную карточку, происходит доступ к базе данных. Прежде чем запрос достигнет базы данных, транзакция пройдет через множество компьютеров.
• Системы для бизнеса. У каждой фирмы имеется какое-нибудь приложение для доступа к базам данных. Это может быть ваша платежная система, система для закупок, база данных кадровой службы, система для учета имущества или еще какая-нибудь другая система. Такие приложения могут быть созданы как приложения для внутренней сети, реализованы на языках программирования вроде C++ или Microsoft Visual Basic, или при помощи инструментального средства – языка четвертого поколения (4GL). В любом случае, в конечном итоге, данные поступают из базы данных.

Все системы OLTP обладают одной общей особенностью – пользователь должен ждать от них ответа. Ваша задача – спроектировать систему, которая будет адекватно обслуживать запросы пользователей за предусмотренное время ответа.

Системы поддержки принятия решений (DSS) помогают пользователям принимать важные решения, касающиеся их бизнеса, они выдают специфические результаты, относящиеся к бизнесу. Вот некоторые примеры вопросов про бизнес, на которые могут отвечать системы поддержки принятия решений:

• Кто является основными продавцами в том или ином районе? Какие товары они преимущественно продают?
• В какое время года лучше всего продаются те или иные товары?
• Как влияло понижение цены на продажи того или иного товара?
• Каковы средние размеры комиссионных для продавцов в том или ином районе?

Системы поддержки принятия решений отличаются от систем оперативной обработки транзакций (OLTP) тем, что пользователи систем поддержки принятия решений ожидают ответа на сложные запросы, для которых требуется значительное время ответа. Время ответа на запросы к системам поддержки принятия решений может составить от нескольких секунд до минут и даже часов. Это не значит, что в системах поддержки принятия решений время ответа не играет роли, но здесь можно пойти на компромисс между пропускной способностью (производительностью для всех пользователей) и временем ответа (производительностью для отдельных пользователей).

Системы пакетной обработки данных обрабатывают неоперативные (offline) задания обработки данных, не имеющие никаких компонент для работы с конечными пользователями. Вот типичные примеры таких систем:

• Ежедневное обновление данных. Для некоторых систем поддержки принятия решений требуется еженочная загрузка новых данных, и эта работа часто выполняется автоматически при помощи заданий пакетной обработки данных.
• Преобразование данных. Эта задача похожа на обновление данных, но сопровождается преобразованием данных.
• Очистка данных. При выполнении этой задачи происходит, например, удаление из базы данных дублирующихся записей.
• Автономное выписывание счетов. Эта задача может заключаться в еженочном выписывании счетов потребителям.

Системы для пакетной обработки обычно не имеют пользователей, ожидающих завершения заданий, но, как правило, они ограничены временными рамками, в пределах которых задачи должны быть завершены. Например, ночная загрузка данных не может захватывать время утренних входов в систему.

Как вы видите, прежде чем проектировать сервер базы данных, важно понять, какие типы приложений должны будут поддерживаться системой. Не зная требований к системе, вы не сможете эффективно проектировать систему. Из дальнейшего материала данной лекции и всей книги вы поймете, что каждая система имеет свои собственные требования, свои особенности. Эти требования могут подсказать те или иные проектировочные решения, например, вы можете решать, сколько компьютеров нужно использовать и нужна ли вам распределенная обработка транзакций.

К наиболее важным факторам, влияющим на проектирование вашей системы, относятся требования к уровню обслуживания. Эти требования к уровню обслуживания обычно формулируются в соглашении об уровне обслуживания (SLA, service level agreement). Соглашения об уровне обслуживания заключаются между поставщиками обслуживания (CIO, chief information officer, руководителями, отвечающими за информационные технологии) и потребителями (пользователями). Будет ли заключено формальное соглашение об уровне обслуживания или нет, зависит от того, кто является потребителем и каким образом осуществляется обслуживание.

Например, если вы заключили с другой фирмой контракт о предоставлении услуг доступа к базам данных, то, скорее всего, у вас будет иметься соглашение об уровне обслуживания. Фактически, чаще всего такие соглашения об уровне обслуживания являются контрактами, исполнение которых обязательно по закону. В любом случае, в соглашении об уровне обслуживания будет дано описание уровня обслуживания, гарантируемого потребителям. Там также могут быть определены санкции за несоответствие требованиям к уровню обслуживания. Более подробно про соглашения об уровне обслуживания будет рассказано в лекции 6.

Если имеются гарантии на уровень обслуживания, то вы должны спроектировать систему таким образом, чтобы обеспечивать этот уровень производительности. Мы обсудим здесь некоторые моменты, влияющие на проектирование системы: производительность, мощность и обеспечение работоспособности в течение суток.

Одним из наиболее важных условий, включаемых в соглашения об уровне обслуживания, является спецификация минимально допустимой производительности системы. Типичное соглашение об уровне обслуживания содержит схему различных транзакций, поддерживаемых приложением, значение допустимого наихудшего времени обслуживания для 100 процентов транзакций и, необязательно, более строгие требования к допустимому наихудшему времени обслуживания для 95 или 90 процентов транзакций. Например, в соглашении об уровне обслуживания может быть сказано, что 90 процентов транзакций "добавить нового потребителя" должно завершаться за время не более двух секунд, и что любые такие транзакции должны завершаться не более чем за три секунды.

Поставщик обслуживания должен поддерживать данный уровень обслуживания, а иначе к нему могут быть применены санкции. Как администратор баз данных вы отвечаете за такое администрирование системы, при котором будут соблюдаться данные уровни обслуживания. Кроме того, вы должны предвидеть проблемы, которые могут начать появляться и, при необходимости, увеличивать мощность системы. Чтобы соответствовать этой ответственности, вы должны постоянно следить за системой и периодически проводить работы по повышению мощности системы.

Кроме требований к производительности, соглашения об уровне обслуживания, могут содержать также требования к мощности. Мощность системы классифицируется по различным категориям, таким как мощность места на дисках, мощность пользователей, мощность сетевых соединений и т.д. К числу ваших обязанностей относится и поддержание системы в таком состоянии, чтобы она не выходила за установленные рамки требований к мощности.

Чтобы поддерживать мощность системы, вы должны непрерывно следить за ней и предпринимать действия, когда есть признаки, что мощность подходит к своему пределу. Как вы увидите в лекции 6, некоторый объем места на дисках должен оставаться всегда, чтобы обеспечить пиковые нагрузки при работе. Если этот резервный буфер начинает использоваться часто, то нужно добавить в систему дополнительные ресурсы. Это верно и в отношении использования центрального процессора.

Кроме спецификаций с требованиями к производительности и к мощности, в соглашения об уровне обслуживания обычно включаются также и спецификации с требованиями к обеспечению работоспособности системы. В спецификациях на обеспечение работоспособности системы утверждается, что система должна быть доступна для пользователей в некоторые заранее определенные периоды времени. В соглашении об уровне обслуживания может быть указано, что система должна быть работоспособной в течение 99,9% времени семь дней в неделю, 52 недели в году, либо может быть сказано, что система должна быть работоспособной восемь часов в день, пять дней в неделю, это зависит от потребностей вашей фирмы. Вы отвечаете за разработку плана регулярного резервного копирования и восстановления, а также за планы восстановления после аварий (чрезвычайные планы), чтобы обеспечить работоспособность системы во время, заданное спецификацией об уровне обслуживания.

Теперь, когда вы имеете краткое представление о типах доступных приложений и требований к уровню обслуживания, вы можете принять решение о том, какое программное обеспечение следует установить на вашей системе. Вы можете выбрать одну из четырех версий Windows 2000 и одну из трех версий SQL Server 2000. В данном разделе мы рассмотрим различия между этими версиями и причины, по которым вы можете предпочесть одни версии другим.

Для того чтобы вы могли выбрать программное обеспечение, соответствующее требующимся для вас приложениям, имеются четыре версии Windows 2000. Возможности операционных систем Windows 2000 растут при переходе от Windows 2000 Professional к Windows 2000 Server, затем к Windows 2000 Advanced Server и, наконец, к Windows 2000 Datacenter. Ниже будут даны описания возможностей каждой из версий Windows 2000. Следует выбирать ту версию Windows 2000, которая обеспечивает возможности, соответствующие вашим потребностям, а не просто покупать самую дорогую версию с наибольшими возможностями.

Windows 2000 Professional является, по существу, версией Windows 2000 для настольных компьютеров. Как правило, компьютер под управлением Windows 2000 Professional сможет воспользоваться возможностями лишь клиентских компонент SQL Server 2000. Однако если вам понадобится запустить на этом компьютере SQL Server, то вы сможете инсталлировать SQL Server 2000 Personal Edition. Версия Personal Edition позволяет только локальный доступ к базе данных. Доступ с других компьютеров не разрешается.

Примечание. В Windows 2000 Professional можно инсталлировать SQL Server Personal Edition и клиентские компоненты SQL Server.

Windows 2000 Server спроектирована как серверная операционная система. Это значит, что инсталлировав на компьютер Windows 2000 Server, вы позволите другим компьютерам осуществлять доступ к ресурсам этого компьютера. Windows 2000 Server поддерживает SQL Server 2000 Standard Edition. Windows 2000 Server не поддерживает компьютеры с более чем четырьмя центральными процессорами и более чем с 4 Гб оперативной памяти. SQL Server 2000 также позволяет удаленным клиентам осуществлять доступ к базе данных.

Примечание. На компьютеры под управлением Windows 2000 Server можно инсталлировать только SQL Server Standard Edition, SQL Server Personal  Edition и клиентские компоненты SQL Server.

Windows 2000 Advanced Server также является серверной операционной системой. Как и для компьютеров под управлением Windows 2000 Server, компьютеры под управлением Windows 2000 Advanced Server позволяют другим компьютерам осуществлять доступ к их системным ресурсам, а также к SQL Server. В дополнение к возможностям Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server поддерживает до восьми центральных процессоров и до 8 Гб оперативной памяти. Если вы хотите пользоваться службами MSCS (Microsoft Cluster Services) для поддержки перехода к другому узлу кластера при отказах, то вам следует применять Windows 2000 Advanced Server. Кроме поддержки MSCS, Windows 2000 Advanced Server вместе с SQL Server 2000 поддерживает новую технологию кластеризации SQL Server – "обновляемые распределенные представления" (updatable distributed views).

Примечание.Чтобы иметь возможность применять SQL Server 2000 с восемью центральными процессорами и 8 гигабайтами памяти, вы должны запускать SQL Server Enterprise Edition. Кроме того, на компьютерах под управлением Windows 2000 Advanced Server можно инсталлировать SQL Server Standard Edition, SQL Server Personal Edition и клиентские компоненты SQL Server.

Windows 2000 Datacenter – это "флагман" семейства операционных систем Windows 2000. Данная версия Windows 2000 поддерживает все компоненты, что и другие версии, а также может поддерживать до 64 центральных процессоров и до 64 Гб памяти. Поставки Windows 2000 Datacenter осуществляются только через поставщиков оборудования. Поставщики оборудования не только встраивают (интегрируют) Windows 2000 Datacenter в свое оборудование, но и обеспечивают наивысший уровень поддержки, доступный для операционных систем Windows 2000. Благодаря такой интеграции программного обеспечения и аппаратуры вы можете обращаться с вопросами технической поддержки аппаратуры и Windows 2000 в единую службу.

Примечание.Чтобы иметь возможность применять SQL Server 2000 с 64 центральными процессорами и 64 Гб памяти, вы должны запускать SQL Server Enterprise Edition. Кроме того, на компьютерах под управлением Windows 2000 Datacenter Server можно инсталлировать SQL Server Standard Edition, SQL Server Personal Edition и клиентские компоненты SQL Server.

Вы можете выбирать не только среди версий Windows 2000, но и среди нескольких версий (редакций, editions) SQL Server. Выбор версии SQL Server очень прост и зависит от необходимого для вас объема оперативной памяти и количества центральных процессоров. Ниже даны описания версий SQL Server.

Клиентские компоненты SQL Server 2000 состоят из сетевых библиотек и утилит, необходимых для доступа к удаленной или локальной системе SQL Server. Эти компоненты необходимы любой системе для доступа к SQL Server, и они одинаковые (не зависят от того, какая версия SQL Server инсталлирована).

Версия Personal Edition

Версия Personal Edition спроектирована для реализации небольших баз данных, доступных локально на компьютере-клиенте. SQL Server 2000 Personal Edition вполне может использоваться в качестве сервера для небольшой рабочей группы и допускает ограниченное (до 5) число клиентских подключений по сети.

Версия Standard Edition

Standard Edition является одной из двух серверных версий ("редакций") SQL Server 2000. Standard Edition обладает такими же функциональными возможностями, как и SQL Server Enterprise Edition, но не может работать более чем с четырьмя центральными процессорами и более чем с 4 Гб оперативной памяти.

Версия Enterprise Edition

Версия Enterprise Edition поддерживает все средства и функциональные возможности всех версий Windows 2000. Для работы SQL Server 2000 Enterprise Edition требуется Windows 2000 Advanced Server или Windows 2000 Datacenter. Кроме прочего, SQL Server 2000 Enterprise Edition поддерживает двухузловую кластеризацию с переходом к другому узлу кластера при отказах и обновляемые распределенные представления (updatable distributed views).

Возможности различных версий Windows 2000 и SQL Server 2000 перечислены в табл. 4.1.

Как видите, у вас есть из чего выбрать. Следует тщательно обдумать выбор приобретаемых продуктов. Если вы поменяете свое решение уже после того, как инсталлируете систему, то вам придется начинать всю работу с самого начала.

Кроме выбора версий SQL Server 2000 и Windows 2000 вы также можете воспользоваться еще некоторыми другими настройками. Эти настройки (опции) описаны ниже, они определяют применение кластеризации MSCS, репликацию SQL Server 2000 и обновляемые распределенные представления (эта новая возможность, появившаяся в SQL Server 2000 Enterprise Edition). Каждая из этих настроек имеет свои собственные возможности и требования и, следовательно, могут оказаться в вашей конфигурации полезными либо бесполезными. Мы расскажем об этом в нескольких абзацах ниже.

MSCS

Сокращение MSCS расшифровывается как Microsoft Cluster Services – "службы кластеризации Microsoft". Службы MSCS являются настройкой Windows 2000, работающей в сочетании с SQL Server. Благодаря MSCS компьютер может работать как резервный сервер (standby, failover server) для другого компьютера (сервер для перехода при отказе). Благодаря этому можно начинать процесс восстановления почти сразу же после случившегося аппаратного или даже программного отказа. Для MSCS требуется разделяемая дисковая подсистема, подключенная к обоим компьютерам кластера. Журнал транзакций SQL Server и файлы данных, а также исполняемые файлы должны размещаться на этой разделяемой дисковой подсистеме. В случае отказа, определяемого по отсутствию "сигнала пульса", резервный компьютер берет на себя функции SQL Server. Так как резервный компьютер захватывает себе IP-адрес и имя системы, то для внешнего мира он воспринимается просто как перезагрузившийся основной сервер базы данных.

Примечание.При переходе на другой кластер в случае отказа, после того как случится отказ, потребуется восстановление системы, такое же, как и при внезапной перезагрузке любого компьютера. MSCS обеспечивает не отказоустойчивость, а лишь возможность для быстрого восстановления.

Репликация SQL Server

Репликация SQL Server позволяет копировать данные из одной базы данных SQL Server на другие системы баз данных. Имеются разные схемы репликации –моментальная (snapshot replication), транзакционная (transactional replication) и репликация слиянием (merge replication), они будут описаны в нескольких абзацах ниже. Какая из схем репликации лучше всего подойдет вам – зависит от ваших предпочтений и от ваших потребностей. Репликация SQL Server работает по модели "опубликовать-подписаться" (publish-and-subscribe model), в которой издатель (publisher) публикует данные, а один или несколько подписчиков (subscribers) получают копии этих данных.

Моментальная репликация

При моментальной репликации периодически создается "картинка", "снимок" (snapshot) данных и предоставление этих данных в пользование другим системам. Моментальная репликации выполняется только во время создания и применения "снимков", поэтому при обычной работе она не затруднит вас дополнительными заботами. Недостатком моментальной репликации является то, что "свежесть" данных определяется последним "снимком", а он может быть довольно старым.

Транзакционная репликация

Транзакционная репликация начинается с моментальной репликации, но после этого производится непрерывное считывание журнала транзакций компьютера-издателя, и транзакции, применявшиеся к издателю, будут применены и к подписчику (подписчикам). Благодаря этому информация на подписчиках будет поддерживаться до некоторой степени "свежей". Конечно, все равно будет некоторая задержка между временем, когда транзакции поступают на компьютер-издатель и временем, когда транзакции применяются к подписчикам.

Репликация слиянием

Репликация слиянием отличается от транзакционной репликации и моментальной репликации тем, что обновления происходят и на компьютере-издателе, и на компьютерах-подписчиках. SQL Server применяет триггеры и метки времени (timestamps) для координации изменений между разными компьютерами, участвующими в репликации. Репликация слиянием полезна, когда требуется многонаправленная репликация, но по сравнению с транзакционной или моментальной репликацией она вызывает гораздо большую нагрузку.

В SQL Server появились обновляемые распределенные представления (updatable distributed views). Благодаря этой возможности системы SQL Server могут разделять (использовать совместно) логическую базу данных, что повышает масштабируемость. Логическая база данных может стать большой, и вы можете разместить ее на многих компьютерах, это позволяет повысить ее мощность. (Об обновляемых распределенных представлениях см. лекцию 18.)

Важной частью проектирования системы SQL Server является проектирование размещения базы данных (database layout). Под этим надо понимать физическое размещение журналов транзакций, файлов данных и т.д. Эта задача – одна из самых важных при проектировании системы, потому что изменить принятые ранее решения, относящиеся к размещению, будет очень сложно. В лекциях 5 и 6 будут даны советы о физическом размещении журнала транзакций и файлов данных.

Журнал транзакций критически важен для работы, для стабильности и производительности сервера базы данных. У каждой базы данных имеется свой собственный журнал транзакций, поэтому каждый журнал транзакций должен быть правильно размещен. Журнал транзакций используется для записи изменений в базу данных, что позволяет восстановить систему в случае отказа. Так как восстановление опирается на журнал транзакций, важно, чтобы эта компонента базы данных была защищена от возможных сбоев при помощи RAID-устройств. Журнал транзакций должен оставаться доступным даже при выходе диска из строя.

В дополнение к защите журнала транзакций от отказов дисков вам следует обеспечить размещение журнала транзакций на высокоскоростном устройстве. Если журнал транзакций будет размещен на слишком медленном устройстве, то транзакциям придется ждать, что сильно повлияет на производительность системы. Журнал транзакций должен быть также сконфигурирован так, чтобы обеспечивалась отказоустойчивость. Требования к размещению журнала транзакций рассмотрены подробно в следующей лекции.

И наконец, нужно обеспечить достаточно места в журнале транзакций, чтобы система длительное время могла работать безостановочно. Когда журнал транзакций заполнится, обработка транзакций приостановится до тех пор, пока в журнале транзакций не появится свободное место. Место в журнале транзакций освобождается при резервном копировании журнала транзакций. Однако резервное копирование журнала транзакций может негативно повлиять на производительность. Некоторые администраторы баз данных предпочитают создавать достаточно большие журналы транзакций, чтобы было достаточно лишь одного резервного копирования в час или в день. Следует увеличивать размер журнала транзакций до такой степени, чтобы он мог применяться без резервного копирования не менее восьми часов.

Проектирование размещения файлов данных полностью отличается от проектирования размещения журнала транзакций. В зависимости от способа доступа к данным, вы должны разместить их на как можно большем количестве дисков, распределяя нагрузку ввода-вывода по всем этим дискам. Этот процесс описан более подробно в следующей лекции.

Вам следует увеличить размеры файлов данных так, чтобы было достаточно места, чтобы предусмотреть рост системы. Даже удивительно, насколько быстрым бывает иногда рост баз данных. При росте данных растут и индексы. Вам придется периодически проверять систему и выполнять работы по увеличению ее состава и планированию мощности.

Поэтому, чтобы вы смогли правильно спланировать размещение файлов данных, нужно оценить объем требуемого для них места и необходимую производительность и затем создать нужное количество дисков, применяя RAID-подсистему. В зависимости от ваших конкретных потребностей, можно применять либо не применять средства для отказоустойчивости. После того как решение о подсистеме ввода-вывода будет принято, следует равномерно разместить файлы данных по контроллерам и дискам.

Приложение является главной частью вашей системы, оно должно быть спроектировано так, чтобы работать хорошо не только в данный момент, но и в будущем. В этом разделе мы расскажем, как нужно проектировать приложение с учетом производительности, масштабируемости и возможностей для роста.

Основная архитектура приложения может принимать различные формы. Основные различия между архитектурами приложений состоят в количестве систем, участвующих в работе приложения. Эта классификация производится по количеству звеньев (tiers). Реклама многих наиболее популярных приложений основывается на количестве звеньев, которые могут в них содержаться.

Каждое приложение базы данных состоит из трех отдельных компонент:

• Службы базы данных (database services). Это – конечный сервер базы данных и данные, которые размещены в этой базе данных.
• Службы приложения (application services). Это – механизмы манипулирования данными, извлекаемыми из базы данных. Логика их работы определяется приложением или потребностями бизнеса.
• Службы представления (presentation services). Это – пользовательский интерфейс. Службы представления должны быть способными манипулировать данными таким образом, чтобы это было понятно пользователям.

Различие между однозвенной, двухзвенной и трехзвенной архитектурами зависит от того, каким образом разделяются на части эти компоненты. В однозвенной архитектуре они все являются частями одной программы. В двухзвенной архитектуре эти компоненты разделены на две отдельные части. В трехзвенной архитектуре компоненты разделены на три отдельные части (см. рис. 4.1). В последующих разделах даны более подробные объяснения.

Однозвенная (one-tier, single-tier) архитектура – это система, в которой все службы базы данных, приложения и представления (пользовательский интерфейс) размещены на одной системе. Системы такого типа не производят обработку вне тех компьютеров, на которых они исполняются. Примером однозвенной архитектуры может служить база данных Microsoft Аccess с локальными службами представления.

В наше время трудно встретить действительно однозвенную архитектуру, особенно на платформе Windows 2000. Тем не менее многие небольшие однопользовательские приложения являются однозвенными. Примером этому могут служить Microsoft Money, Quicken и TurboTax. Такие приложения обычно размещаются на том же компьютере, на котором они и исполняются. Пример однозвенной архитектуры с SQL Server найти гораздо труднее. Фактически, даже если вы можете исполнять Enterprise Manager на той же системе, где размещена и база данных, но на самом деле такое приложение не является однозвенным, потому что данное приложение пользуется сетевыми компонентами SQL Server. Тот факт, что вы вот взяли и запустили его на той же системе, является несущественным.

В двухзвенных приложениях службы представления и база данных размещаются на разных системах (компьютерах). Уровень служб представления (пользовательский интерфейс) обычно включает в себя логику работы приложения. Хорошим примером двухуровневого приложения является приложение, использующее SQL Server Enterprise Manager. У таких приложений пользовательский интерфейс и логика работы приложения размещаются в Enterprise Manager, но все данные, необходимые для функционирования приложения, находятся в базе данных SQL Server на другом компьютере.

Двухзвенные приложения встречаются чаще всего. Вы, наверное, уже работали со многими такими приложениями. Эти приложения обычно написаны на языках, поддерживающих API (интерфейсы прикладного программирования) для Windows, таких, как Microsoft Visual C++ или Visual Basic. При помощи двухзвенных приложений каждый пользователь может иметь одно или несколько соединений с базой данных SQL Server. Данная архитектура может стать неэффективной из-за того, что большинство этих соединений будут простаивать большую часть времени.

В трехзвенных приложениях уровень базы данных, уровень приложения и уровень служб представления выделены в три разные компоненты. В типичных трехзвенных приложениях используется промежуточный уровень для обслуживания многочисленных соединений от уровня служб представления, благодаря чему уменьшается количество соединений с SQL Server. Кроме того, этот промежуточный уровень может выполнять значительный объем работы, связанной с реализацией специфики целевых задач (логики предметной области), освобождая базу данных для решения тех задач, которые она выполняет лучше всего, – для доставки требуемых данных.

На вопрос, к какой категории – с двухзвенной или с трехзвенной архитектурой – можно отнести веб-приложение, ответить сразу бывает трудно. Можно воспользоваться простой проверкой: если данные, отображаемые уровнем служб представления, могут с той же легкостью применять и терминал или веб-браузер, то данное приложение, скорее всего, является двухзвенным.

Как вы могли убедиться, благодаря разделению компонент вы можете применять много компьютеров. Фактически, обычно системы начинаются с одного сервера базы данных, соединенного с несколькими серверами приложений, которые, в свою очередь, обслуживают много компьютеров-клиентов. Решения, принимаемые при проектировании системы, зависят от количества ее пользователей и выбранного вами приложения.

Когда вы разрабатываете приложение и схему базы данных, вам следует помнить о производительности и масштабируемости. На стадии проектирования приложения вы делаете выбор среди многих настроек, что может впоследствии повлиять на производительность и масштабируемость. Среди этих настроек имеются следующие:

• Использование временных рабочих таблиц. Для небольших баз данных временные рабочие таблицы оказываются эффективными, но с увеличением размера базы данных они перестают работать правильно.
• Использование агрегатных функций.Использование агрегатных функций (aggregate functions), таких как MIN( ), MAX( ) и AVG( ), сопоставимо с объемом используемых данных. Поэтому обратите внимание, чтобы ваш набор данных не стал со временем слишком громоздким.
• Использование индексов. По мере роста объема данных, использование индексов становится более важным (см. лекцию 17).
• Использование транзакций. Использование явных транзакций очень полезно, чтобы гарантировать атомарность операций. Однако, по мере роста числа одновременно работающих пользователей, важно ограничивать блокировки, насколько это окажется возможным.

Теперь вам понятно, что для проектирования системы, которая будет работать хорошо в условиях роста нагрузки, следует помнить о нескольких факторах. Применив методы оптимизации производительности еще на стадии проектирования, вы сможете создать масштабируемую систему.

Как вы поняли из данной лекции, при проектировании системы SQL Server следует помнить о многих вещах. К сожалению, невозможно просто взять и рассказать о том, как следует проектировать системы баз данных. Даже если вы проектируете системы для многих фирм, результаты обычно получаются разными, потому что у каждой фирмы имеются свои нужды и требования.

В данной лекции мы показали несколько ключевых моментов. Вы должны узнать требования вашей фирмы относительно расписания периодов работоспособности системы. Может быть, ваша система будет состоять из многих вычислительных центров, будет применять кластеризацию, подсистемы ввода-вывода с RAID-массивами или репликацию. Кроме того, на всю конструкцию системы окажут влияние требования, относящиеся к масштабируемости и производительности. Как вы поняли из данной лекции, здесь имеется множество вариантов настроек. Наконец, вы должны проектировать приложение, постоянно помня о производительности. Если вы сможете предвидеть вопросы, касающиеся производительности, то система не затормозится при росте объема данных и увеличении числа пользователей.

В следующей лекции будут развиты многие темы, поднятые в данной главе. В лекции 5 вы также узнаете, как работает подсистема ввода-вывода, какие моменты, связанные с производительностью и отказоустойчивостью вы должны учитывать, и как оптимально спланировать и сконфигурировать подсистему ввода-вывода.

Конфигурируя свою систему, вы должны специально позаботиться о том, чтобы правильно спроектировать и сконфигурировать подсистему ввода-вывода. Конфигурирование подсистемы ввода-вывода может как улучшить, так и ухудшить производительность вашей системы. Поняв ограничения, относящиеся к подсистеме ввода-вывода, и сконфигурировав свой сервер на оптимальную работу с учетом этих ограничений, вы сможете достичь требуемого уровня производительности.

В данной лекции мы изучим подсистему ввода-вывода. Мы начнем с описания работы устройств жестких дисков и расскажем, почему диски имеют фундаментальные ограничения производительности. Затем мы расскажем о разнообразных решениях при помощи доступных вам систем RAID и о характеристиках их производительности. Кроме того, вы научитесь идентифицировать и решать проблемы с производительностью ввода-вывода. В данной лекции также будет дано множество полезных советов и рекомендаций, относящихся к подсистеме ввода-вывода. И наконец, вы научитесь правильно конфигурировать Microsoft SQL Server 2000 так, чтобы вы смогли задействовать потенциал производительности вашей подсистемы ввода-вывода.

Дисковые накопители, называемые также "жесткие диски", являются одними из основных компонент компьютеров. Но, как ни удивительно, механическое устройство дисковых накопителей за последние 20 лет не поменялось радикально. По сравнению с первыми моделями, жесткие диски стали гораздо надежней и быстрей, но их основа осталась такой же. С точки зрения производительности, жесткие диски являются одними из наиболее важных аппаратных компонент, требующих настройки. Строго говоря, на самом деле вы не можете настраивать жесткие диски, но, зная характеристики их производительности и ограничения, вы можете конфигурировать свою систему с учетом данных ограничений, осуществляя, фактически, настройку подсистемы ввода-вывода.

В качестве компонент для хранения данных в накопителях на жестких дисках применяются одна или нескольких пластин (disk platters). Эти пластины покрыты веществом, способным хранить данные благодаря своим магнитным свойствам. Данные хранятся на дорожках (tracks), похожих на дорожки грампластинки (или компакт-диска – для тех, кто забыл, как выглядят грампластинки). Каждая дорожка, в свою очередь, состоит из нескольких секторов. Чем дальше от центра диска, тем больше секторов будет на каждой из дорожек. Типичная пластина жесткого диска показана на рис. 5.1.

Накопители на жестких дисках часто состоят не из одной, а из многих пластин, расположенных одна над другой (рис. 5.2). Данные считываются при помощи магнитных головок. Магнитные головки используются как для чтения, так и для записи данных на диск. Так как пластин несколько, то и головок должно быть несколько. Эти головки крепятся на коромыслах (armature), двигающихся внутрь пакета пластин и обратно из него, подобно тонарму с иглой у граммофона. Все головки и коромысла жестко соединены друг с другом, поэтому все головки в каждый из моментов времени находятся в одинаковых местах каждой из пластин. Из-за такой конструкции диска становится целесообразным одновременное чтение или запись сразу всеми его головками. Таким образом, данные записываются и считываются с диска одновременно всеми головками. Поскольку набор дорожек, охватываемых головками в любой из моментов времени, похож на цилиндр, мы говорим, что данные хранятся в цилиндрах (рис. 5.2).

Накопители на жестких дисках могут иметь только одну пластину, а могут – и более шести пластин. Плотность хранения данных на пластинах и количество пластин определяют максимальную емкость (вместимость) накопителя. Некоторые модели накопителей не отличаются почти ничем, кроме количества пластин. Распространенная модель накопителей имеет емкость 9 Гб и три пластины, а накопители модели, не отличающейся ничем, кроме емкости 18 Гб, имеют шесть пластин.

Теперь, когда у вас имеется представление о конструкции накопителя на жестких дисках, давайте ознакомимся с тем, как он работает. Сначала мы расскажем о характеристиках вращения жестких дисков, а затем вы узнаете, как зависит время поиска дорожки жестких дисков от производительности накопителя.

Многие высокопроизводительные жесткие диски вращаются со скоростью 10000 об/мин. Если для доступа к запрошенным данным потребуется полный оборот диска, то этот оборот диска займет приблизительно 6 мс, т.е. 0,006 секунд. Скорость вращения 10000 об/мин соответствует 166,7 оборотам в секунду, поэтому на один оборот требуется 1/166,7 секунды, т.е. около 6 мс.

Чтобы головки накопителя могли прочитать сектор данных, этот сектор должен находиться под головками. Поскольку диск всегда вращается, головка просто должна подождать, пока сектор не подойдет в позицию под нее. Время, необходимое для поворота диска в нужную позицию, когда нужный сектор подойдет под головку, называется задержкой вращения (rotational latency). Задержка вращения может достигать 6 мс (если необходим полный оборот диска), но в среднем она составляет 3 мс.

Задержка вращения добавляется к времени отклика доступа к диску. Поэтому, когда вы выбираете дисковые накопители для своей системы, с точки зрения производительности, длительность задержки вращения чрезвычайно важна. Как вы только что видели, для дисков со скоростью вращения 10000 об/мин, задержка вращения составляет около 3 мс. Диски предыдущего поколения вращались со скоростью 7200 об/мин, у них оборот совершался за 8,3 мс, а средняя задержка вращения составляет около 4,15 мс. Это увеличение средней задержки вращения кажется небольшим, но оно на 38% больше, чем у диска со скоростью вращения 10000 об/мин. Как вы узнаете далее в данной лекции, длительность времени отклика может значительно увеличить время доступа для ввода-вывода.

При доступе к данным, диск должен не только повернуться в такое положение, чтобы головки могли бы прочесть данные, но и головки должны передвинуться на дорожку, на которой находятся данные. Коромысла двигаются к центру диска и наружу, перемещая головки на цилиндр, содержащий нужные данные. Время, необходимое для перемещения головок к местоположению нужных данных, называется временем поиска дорожки или просто временем поиска (seek time), или временем подвода головки к требуемой дорожке диска (см.рис. 5.3).

Время, необходимое для поиска нужной дорожки, зависит, главным образом, от расстояния, которое должны пройти головки диска. Если накопитель осуществляет доступ к данным, хранящимся в последовательном порядке, головки должны перемещаться лишь на небольшое расстояние, и такое перемещение производится быстро. Если доступ производится к данным, располагающимся по всему диску, длительности поиска дорожек могут оказаться более продолжительными. В любом случае, добиваясь минимального времени поиска, вы улучшаете производительность вашей системы.

Время поиска и задержка вращения добавляются ко времени, необходимому для выполнения операции ввода-вывода и, следовательно, снижают производительность дискового накопителя. Для накопителей со скоростью вращения 10000 об/мин, задержка вращения составляет около 3 мс. Время поиска нужной дорожки зависит от размера и скорости дискового накопителя и варианта осуществляемого поиска.

Время перехода головки на соседнюю дорожку (track-to-track seek time) определяет время перехода на другую дорожку при осуществлении операций последовательного ввода-вывода. У типичных 9 Гб дисков со скоростью вращения 10000 об/мин время перехода головки с дорожки на дорожку составляет около 0,8 мс. Как видите, для дисков со временем перехода головок на соседнюю дорожку 0,8 мс, задержка вращения составляет около 3 мс и является более существенным фактором, оказывающим влияние на производительность дискового накопителя. Если операции ввода-вывода применяются к дисковому накопителю достаточно быстро, то накопитель сможет прочитывать за один раз соседние дорожки или даже прочитывать или записывать дорожку целиком за один раз. Однако так бывает не всегда. В некоторых ситуациях операции ввода-вывода запрашиваются недостаточно быстро, и на каждый запрос из серии последовательных запросов приходится по обороту диска. То, что будет происходить на самом деле, зависит от конструкции и от скорости контроллера дискового накопителя.

Среднее время поиска дорожки диска (average seek time) – это усредненное время, необходимое для перехода головок между двумя произвольно выбранными (random) дорожками диска. Исходя из таблиц с техническими характеристиками типичных дисков со скоростью вращения 10000 об/мин, их время поиска составляет около 6 мс. Поскольку почти все операции ввода-вывода, генерируемые SQL Server, будут относиться к произвольным участкам диска, то ваши дисковые накопители будут выполнять множество операций произвольного ввода-вывода.

Максимальное время поиска для дисков данного типа может достигать 13 мс. Поиск дорожки имеет максимальную длительность при переходе от самой внутренней дорожки пластины к самой внешней дорожке или наоборот. Такая ситуация называется поиск по всему диску (full-disk seek). Но при обычной работе поиск нужной дорожки не будет поиском по всему диску, особенно когда диск не заполнен до конца.

В данном разделе вы узнаете, насколько быстро дисковые накопители могут выполнять различные виды операций ввода-вывода. Чтобы оценить скорость выполнения операций ввода-вывода, необходимо знать некоторые сведения о дисковом накопителе. Большинство этих сведений можно найти в технических описаниях дисков, сообщаемых их производителями. В данной лекции в качестве примера будут взяты технические характеристики накопителя с емкостью 9,1 Гб и скоростью вращения 10000 об/мин. Другие технические характеристики этого типичного дискового накопителя перечислены в табл. 5.1.

А теперь мы расскажем, как при помощи подобных технических характеристик вы сможете оценить производительность накопителя на жестких дисках.

Продолжительность времени, необходимого для выполнения операции ввода-вывода, зависит от следующих факторов:

• времени, необходимого для поиска нужной дорожки (чтобы головки переместились к дорожке, на которой хранятся данные);
• задержки вращения (времени, необходимого для поворота диска, чтобы данные подошли к головкам);
• времени, необходимого электронным схемам для передачи данных с дискового накопителя на его контроллер.

Поэтому время, необходимое для выполнения операции ввода-вывода представляет собой сумму длительностей исполнения описанных здесь этапов плюс время для обработки дополнительных нагрузок в драйвере устройства и в операционной системе. Помните, что итоговая длительность операций ввода-вывода зависит главным образом от того, как производятся операции ввода-вывода: последовательно или произвольно. Производительность последовательных операций ввода-вывода зависит от длительности перехода на соседнюю дорожку. Производительность операций произвольного ввода-вывода зависит от среднего времени поиска.

При последовательном вводе-выводе происходит доступ к данным, расположенным на диске рядом с предыдущими данными. Так как переход головок к соседней дорожке выполняется гораздо быстрее, чем переход к произвольной дорожке, то при выполнении последовательного ввода-вывода можно достичь гораздо большей производительности. Чтобы вы представили себе возможную скорость выполнения последовательного ввода-вывода, рассмотрим пример.

Как мы уже упоминали, типичному дисковому накопителю для выполнения перехода головок к соседней дорожке потребуется около 0,9 мс. Прибавив это время к величине задержки вращения (2,99 мс), вы можете сделать вывод, что каждая операция ввода-вывода займет приблизительно 3,89 мс. Такая длительность теоретически позволяет выполнять 264 операции последовательного ввода-вывода в секунду, т.к. одна секунда содержит 264 интервала времени по 3,89 мс. Но на производительность последовательного ввода-вывода влияют и другие факторы, такие как ограничение пропускной способности интерфейса SCSI 40 Мб/с и компоненты операционной системы: файловая система и драйвер устройства. Эта дополнительная нагрузка определяет максимальную производительность последовательного ввода-вывода, допустимую для данного дискового накопителя, составляющую около 250 операций в секунду (это число зависит от размера передаваемых данных). Как вы узнаете в лекции 6, если ваш диск передает данные со скоростью, превышающей 85% от его производительности, то будут образовываться очереди, поэтому максимальная рекомендуемая производительность ввода-вывода составит 225 операций в секунду.

При произвольном вводе-выводе головки дискового накопителя должны считывать данные с произвольных участков диска. Из-за этих произвольных перемещений головок происходит снижение производительности. Давайте снова вернемся к нашему примеру дискового накопителя. Пусть теперь головки затрачивают не по 0,8 мс, переходя на соседние дорожки, а перемещаются произвольным образом по всему диску. Для поиска произвольной дорожки потребуется в среднем около 6 мс, что в 7,5 раза длительней перехода к соседней дорожке. Для типичной операции произвольного ввода-вывода понадобится примерно 6 мс (в среднем) на перемещение головок к дорожке с данными и еще 2,99 мс на задержку вращения, что составит в сумме 8,99 мс, т.е. теоретически максимально может производиться 111 операций ввода-вывода в секунду (т.к. в одной секунде содержится 111 интервалов времени по 8,99 мс). Далее, мы уже говорили, что если возможности ввода-вывода для диска задействуются более чем на 85%, то образуются очереди. Поэтому максимальная рекомендуемая производительность ввода-вывода составит 94 операции в секунду. А если согласиться с эмпирическим правилом для учета нагрузки на контроллер, то следует ограничить ввод-вывод для данного дискового накопителя 85 операциями ввода-вывода в секунду.

Когда дисковый накопитель выполняет произвольный ввод-вывод, нормальная задержка (время, необходимое для выполнения одной операции ввода-вывода) составит 8,99 мс. Если обращения к диску станут производиться чаще, чем он сможет их обрабатывать, то начнут образовываться очереди и задержка вырастет (см. рис. 5.4). Как видите, чем ближе количество операций в секунду к рекомендованной максимальной производительности накопителя, тем длительней будет задержка.

На самом деле, если вы достигните 100-процентного задействования возможностей диска, то очереди возникнут обязательно, а общая производительность резко снизится. Как вы прочтете в нашей книге позднее, SQL Server, как и любая другая система управления реляционными базами данных, очень сильно зависит от задержек ввода-вывода. Если для выполнения операций ввода-вывода требуется чрезмерно много времени, то производительность SQL Server сильно снизится (деградирует) и могут возникнуть такие проблемы, как блокировка (blocking) и зависание (deadlock). Когда поток ждет исполнения операции ввода-вывода, он может удерживать блокировки. До тех пор, пока операция ввода-вывода не будет исполнена, блокировка будет сохраняться, что и является причиной данных проблем.

Как же можно преодолеть ограничения, связанные с производительностью дисковых накопителей? На самом деле, здесь нет ничего хитрого. Следуйте советам, приведенным ниже, и вы сможете создать подсистему ввода-вывода с оптимальной производительностью:

• Выделяйте отдельно операции последовательного ввода-вывода. Выделяйте отдельные дисковые накопители для тех компонент, которые по своей природе производят последовательный ввод-вывод, и тогда вы сможете воспользоваться этой их особенностью. Примером файла, доступ к которому осуществляется в последовательном порядке, является журнал транзакций. Если вы поместите на одном диске более одного файла, доступ к которому осуществляется в последовательном порядке, то операции ввода-вывода станут не последовательными (с переходом головок на соседнюю дорожку), а произвольными, т.к. дисковый накопитель будет производить поиск среди разнообразных фрагментов последовательных записей.
• Распределяйте операции произвольного ввода-вывода. Так как по своей сути операции ввода-вывода носят произвольный характер, то вы можете снизить нагрузку на подсистему ввода-вывода, добавляя дополнительные дисковые накопители. Если вы создадите систему с достаточно большим количеством дисковых накопителей для обслуживания операций произвольного ввода-вывода, то проблемы с производительностью не возникнут. В лекции 6 мы расскажем, как определить потребное количество дисков и как их следует конфигурировать.

Как вы понимаете, если просто добавлять в систему новые и новые дисковые накопители, то с нею будет очень сложно работать. Поэтому, вместо того, чтобы добавлять десятки или сотни отдельных дисковых накопителей, многие пользователи предпочитают применять массивы RAID (Redundant Array of Independent Disks, массивы независимых дисковых накопителей с избыточностью). Массивы RAID могут быть реализованы с использованием программных средств и имеющихся у вас устройств ввода-вывода, либо могут быть приобретены как аппаратные устройства RAID. В этом разделе мы познакомим вас с массивами RAID и расскажем о том, как они работают.

Как ясно из самого их названия, массивы RAID содержат в себе два или несколько дисковых накопителей, образуя тем самым массив дисковых накопителей. Операционная система воспринимает весь этот массив как один логический диск. Этот логический диск называют также дисковый том, потому что он является набором дисков, кажущихся одним диском. Для пользователей, для приложения и даже (если применяется аппаратный массив RAID) для Microsoft Windows 2000 массив RAID воспринимается как один диск. Во многих случаях, однако, этот один диск будет иметь гораздо больший объем, чем любой из дисков, имеющихся в продаже. Но благодаря массивам RAID можно создавать не только большие логические диски, но также, во многих из конфигураций RAID (уровнях RAID), обеспечивать также и отказоустойчивость логического диска. Эта отказоустойчивость позволяет диску RAID сохранять работоспособность даже при отказе одного или нескольких из отдельных дисковых накопителей, составляющих массив RAID. В следующих разделах мы покажем, как достигаются такие возможности, и расскажем о характеристиках различных уровней RAID.

Мы уже сказали, что массивы RAID могут быть реализованы программно; фактически, Windows 2000 поставляется вместе с программным обеспечением для RAID. Но в данной лекции мы в основном будем рассказывать об аппаратных реализациях RAID, потому что они обладают дополнительными функциональными возможностями. Мы расскажем об этих возможностях в следующих двух разделах и познакомим вас с функциональными возможностями и характеристиками различных уровней RAID.

Аппаратные контроллеры RAID обеспечивают не только основные функциональные возможности RAID, но и некоторые дополнительные средства. Среди этих дополнительных возможностей аппаратных реализаций RAID чаще всего встречается кэш контроллера. В этом разделе вы узнаете о кэше контроллера, кэшах дисковых накопителей и о разнице между внутренними и внешними массивами RAID. Кроме того, вы узнаете о новой технологии ввода-вывода – сетях хранения данных SAN (Storage Area Network). В данном разделе мы также рассмотрим некоторые разнообразные вопросы, имеющие отношение к контроллерам RAID, к дисковым накопителям и к пропускной способности устройств ввода-вывода.

Чтобы улучшить производительность ввода-вывода, многие производители поставляют контроллеры, имеющие кэши. Кэш контроллера – это оперативная память, установленная в контроллере дисковых накопителей. Этот кэш применяется для выполнения двух задач:

• Кэширование записи. Поскольку контроллер имеет свою собственную память, то контроллер может сообщать операционной системе (а следовательно, и SQL Server), что операция ввода-вывода завершилась, как только данные будут записаны в кэш, что значительно повышает производительность записи.
• Кэширование упреждающего чтения. Другой способ применения контроллера кэша – это чтение данных в дополнение к запрошенным данным. Это делается в предположении, что вскоре может поступить запрос на эти дополнительные данные. Если это случится, то время отклика резко сократится.

Как вы узнаете позднее в данной лекции, производительность записи может оказаться критически важной, особенно, когда вы применяете массивы RAID уровня 5. В большинстве случаев контроллер кэша является большим достоинством. Но есть два момента, о которых мы должны вас предостеречь:

• Не пользуйтесь кэшированием записи, если вы не имеете батарейную поддержку бесперебойного электропитания. Большинство контроллеров с кэшированием имеет батарею или предусматривает возможность применения батареи. Благодаря этой батарее данные в кэше не пропадут при отказе электропитания. Без батареи данные из кэша пропадут, что может повлечь повреждение базы данных.
• В редких случаях, когда массив RAID работает на грани своей мощности, кэширование записи может привести к ухудшению производительности чтения. Это происходит из-за того, что приоритет отдается контроллеру записи, для того, чтобы освободить кэш.

Большинство дисковых накопителей тоже содержит кэш с оперативной памятью. Этот кэш имеет меньший объем, чем кэш контроллера. Он может хранить одновременно немного запросов, благодаря чему дисковый накопитель может самостоятельно выполнить лифтовую сортировку (elevator sorting). Но так как этот кэш совсем маленький (обычно – только несколько килобайт), то он не может применяться для значительного упреждающего чтения или для кэширования значительных объемов данных. Многие поставщики контроллеров RAID и контроллеров SCSI не разрешают изменять состояние этого кэша, но, однако, некоторые производители массивов RAID все же разрешают пользователям включать либо выключать этот кэш.

Имеется два основных типа систем RAID: внутренние и внешние. Эти термины описывают, где находятся алгоритмы работы массивов RAID. В большинстве систем алгоритмы работы RAID находятся на контроллере, который установлен в стойке корпуса компьютера. Такие системы RAID называются внутренними. А у внешней RAID-системы алгоритмы работы находятся в запоминающем устройстве или в запоминающих устройствах, в которых размещены дисковые накопители. Это различие показано на рис. 5-5. Каждый тип систем имеет свои особенности и характеристики. Однако различия между внутренними и внешними системами RAID не будут играть значительную роль в материале данной лекции. Мы рассказали об этих двух разновидностях контроллеров RAID только для полноты изложения. В следующем разделе вы узнаете о различных уровнях RAID. Эти уровни значительно важнее в классификации контроллеров RAID.

Одной из новейших технологий, появившихся на рынке, является SAN (storage area network, сеть хранения данных). Основой SAN является большая внешняя система RAID, которой могут пользоваться совместно несколько компьютеров. Из-за этого в названии технологии появилось слово network – сеть. Благодаря SAN вы можете консолидировать (собрать воедино) все запоминающие устройства и снизить расходы, осуществляя работу с системой и поддержку системы в одном месте.

Технология SAN имеет довольно простую концепцию. Внешняя система RAID соединяет адаптер главной шины (HBA, host bus adapter) непосредственно с подсистемой RAID (см. рис. 5.6). В сети SAN происходит соединение нескольких адаптеров главной шины через коммутатор, по крайней мере, с одной внешней системой RAID. В такой конфигурации все компьютеры, входящие в сеть SAN, могут осуществлять доступ к подсистеме RAID.

Когда мы писали нашу книгу, несколько компьютеров не могли пользоваться совместно одним логическим диском в составе SAN. Программное обеспечение SAN производит сегментацию дисковой памяти, сопоставляя каждому из компьютеров свой логический диск. Однако у SAN имеются следующие достоинства:

• Кластеризация. Кластеризация в SAN очень проста, так как SAN уже является внешним RAID-контроллером.
• Консолидация запоминающих устройств. Благодаря наличию централизованного хранилища данных обслуживание запоминающих устройств становится проще.
• Более рациональное использование дисковой памяти. Вместо того чтобы резервировать дополнительные дисковые накопители на каждом из компьютеров, вы можете продуктивно пользоваться этой дисковой памятью со многих компьютеров.
• Отказоустойчивость. Все компьютеры, имеющие доступ к SAN, могут пользоваться подключенными к сети резервными дисковыми накопителями, которые немедленно вступают в строй вместо отказавших.

Вы должны оценить не только ограничения, связанные с дисковым накопителем, но и ограничения пропускной способности шины ввода-вывода (обычно это SCSI или Fibre Channel). Так как шины работают с заданной тактовой частотой и имеют определенное количество разрядов данных (32 бита, 64 бита и т.д.), то максимальная пропускная способность ограничена некоторым фиксированным значением. Ваши потребности могут достичь до пропускных способностей контроллера, шины PCI или шины ввода-вывода контроллера или превысить их. Вы можете избежать этого, распределив контроллеры по нескольким шинам PCI вашего компьютера. Большинство компьютеров сейчас выпускается с тремя и более шинами PCI.

Компании, которым необходимо обеспечивать доступность в течение 99,99% времени и более в сочетании с максимальной производительностью, часто обращаются к поставщикам вроде фирмы EMC. Такие поставщики предлагают сложные подсистемы ввода-вывода, содержащие кэши объемами в несколько Гб и множественные каналы для передачи данных от компьютеров к дисковым накопителям. Множественные каналы обеспечивают избыточность. Если какая-либо компонента системы откажет (например, откажет канал ввода-вывода, контроллер или кэш), то подсистема ввода-вывода не прекратит свое функционирование. При тщательном планировании состава таких подсистем ввода-вывода, они могут обеспечить высочайший уровень производительности и надежности.

Лифтовая сортировка (elevator sorting) – это метод для обеспечения большей эффективности операций произвольного ввода-вывода. Когда диск получает произвольные запросы ввода-вывода, головки должны перемещаться произвольным образом по дорожкам диска, внутрь и наружу. Из-за этих операций произвольного ввода-вывода возникают задержки, мы уже рассказывали вам об этом. Многие из RAID-контроллеров поддерживают лифтовую сортировку, благодаря которой поиск произвольных дорожек становится более эффективным. Когда на контроллере, поддерживающем лифтовую сортировку, собрались в очереди несколько запросов ввода-вывода, то операции ввода-вывода могут быть отсортированы таким образом, чтобы избавиться от лишних перемещений головок. Движения головок, оптимизированные при помощи лифтовой сортировки, напоминают движения лифта, забирающего попутных пассажиров при перемещении между этажами в нужном направлении.

Представьте, что было бы, если бы лифт обслуживал пассажиров строго в том порядке, в котором они нажимали бы на кнопки. Тогда лифт проезжал бы мимо нужных этажей, вместо того, чтобы остановиться и дать людям войти или выйти. Настоящий лифт работает более эффективно, потому что он делает остановки на нужных этажах. Алгоритмы лифтовой сортировки работают примерно так же. Если в очереди имеется более одной операции ввода-вывода, то контроллер найдет наиболее эффективный путь движения головок, который очистит очередь (рис. 5.7).

Как видите, благодаря лифтовой сортировке накопитель может более эффективно производить переход головок к нужным дорожкам. Общее время поиска дорожек сокращается (хотя время поиска дорожки для отдельных операций иногда может и увеличиться). Однако для работы лифтовой сортировки вы должны иметь на том контроллере или на дисковом накопителе, для которых она будет производиться, несколько или даже много операций ввода-вывода, ожидающих своего исполнения. Такая ситуация часто возникает при чрезмерной нагрузке на подсистему ввода-вывода. Диск, работающий оптимальным образом, во многих случаях имеет лишь одну или две операции ввода-вывода, ожидающие своего исполнения, что делает сомнительной полезность лифтовой сортировки.

Дисковые накопители являются одними из немногих компонент компьютера, имеющими подвижные детали. Диск вращается с большой скоростью и работает нагретым до высокой температуры. Среди деталей накопителя имеются несколько двигателей и подшипников, которые рано или поздно, но обязательно износятся. Среди технических характеристик дискового накопителя имеется средняя продолжительность наработки на отказ (MTBF, mean time between failures). Данная техническая характеристика показывает, сколько в среднем прослужит этот накопитель. Однако это число показывает лишь среднее время. При одинаковой средней продолжительности наработки на отказ срок службы у разных дисков будет неодинаковым. Типичные современные диски могут иметь среднюю продолжительности наработки на отказ равную миллиону часов, т.е. 114 годам. Это долгий срок, но некоторые диски с таким показателем MTBF прослужат гораздо дольше, а некоторые – сломаются очень быстро. Дело в том, что диски содержат подвижные детали, и поэтому они подвержены износу и могут ломаться.

Главной особенностью массивов RAID является то, что логический диск формируется из двух или нескольких физических дисковых накопителей и воспринимается Windows 2000 (и Performance Monitor) как один физический дисковый накопитель. Логический дисковый накопитель может содержать многие сотни Гб данных, хотя изготовлять дисковые накопители емкостью в 100 Гб не удается (пока что!).

Большинство уровней RAID, о которых мы вам расскажем, применяют расслоение данных (data striping), при помощи которого данные с двух или нескольких дисков объединяются в один большой логический RAID-диск. Это делается так: первый фрагмент данных берется с первого диска, второй кусок данных – со второго диска, и так далее. Эти фрагменты данных называются слои (stripes) или куски (chunks). Размер слоев данных задается контроллером. Некоторые контроллеры разрешают вам конфигурировать размеры слоев, а некоторые применяют слои фиксированного размера.

Название "слой" ("кусок") применяется как к фрагментам данных на каждом из отдельных дисков, так и к набору слоев (кусков) для всей совокупности дисков (рис. 5.8).

Таким образом, термин слой может применяться, когда речь идет о данных на каком-либо одном из дисковых накопителей (в этом случае говорят слой диска). Так говорят и о наборе связанных данных с разных дисков (а в этом случае говорят слой RAID ). Помните об этом, когда будете читать данную лекцию и другие места, где рассказывается о массивах RAID.

Уровень RAID – это обозначение типа конфигурации массива RAID, поэтому он определяет характеристики массива RAID, не описываемые алгоритмами, содержащимися во внутренних или внешних логических компонентах. Одной из наиболее важных характеристик, определяемых уровнем RAID, является отказоустойчивость. Отказоустойчивость – это способность системы RAID продолжать работать даже после отказов дисковых накопителей, входящих в ее состав. Отказоустойчивость является основной целью, ради которой создаются контроллеры RAID. Так как ваши данные представляют ценность, то вам следует защищать их от возможных отказов дисков. В данном разделе мы изучим наиболее широко применяемые уровни RAID: как они работают, какая у них отказоустойчивость и насколько быстро происходит ввод-вывод данных. Помимо этих уровней RAID, есть и другие, но они применяются редко и мы не будем их рассматривать. Мы расскажем лишь о наиболее широко применяемых уровнях RAID.

RAID 0 являются самым "фундаментальным" из уровней RAID, он обеспечивает только расслоение дисков. Куски данных создаются на каждом из дисковых накопителей, а размер кусков задается контроллером. Для составления большого логического диска применяется метод кругового распределения кусков данных по отдельным дискам массива RAID 0 (рис. 5.9).

Хотя RAID 0 и причисляется к массивам RAID, однако данный уровень RAID не обеспечивает избыточности (redundancy, вспомните расшифровку аббревиатуры RAID: Redundant Array of Independent Disks ). Раз избыточности нет, то и отказоустойчивость тоже отсутствует. Если в массиве RAID 0 откажет хотя бы один диск, то все данные будут потеряны. Отказ одного из дисков будет сравним с уничтожением каждого четвертого слова в книге. Если произойдет такая потеря данных, то массив RAID станет бесполезным.

Рекомендации по применению RAID 0

Как правило, нельзя рекомендовать применять RAID 0 для хранения файлов данных SQL Server. Так как данные в базе данных очень важны для вашего бизнеса, то их потеря может погубить вашу фирму. Массивы RAID 0 не защищают от отказов дисков, поэтому вам не следует применять их ни для каких критически важных компонент, таких как операционная система, журнал транзакций или файлы базы данных.

Примечание.Диски вращаются с большими скоростями и работают в условиях высоких температур. Так как они содержат подвижные детали, то когда-нибудь они обязательно сломаются. Поэтому важно, чтобы файлы данных SQL Server были бы защищены от отказов дисков при помощи отказоустойчивой системы.

RAID 1 являются "фундаментальным" уровнем RAID, обеспечивающим отказоустойчивость. В алгоритме RAID 1, называющемся также "зеркальное отражение", предусмотрено изготовление дублирующей копии вашего диска с данными. Дублирующая копия содержит ту же самую информацию, что имеется и на первоначальном диске (рис. 5.10). При отказе диска в строй вступит диск-дубль, и вы не потеряете данные. Так как на каждом диске (и на первоначальном, и на зеркале) хранятся все данные, то расслоение данных отсутствует. В RAID 1 второй диск применяется для дублирования первого, поэтому общий объем логического тома RAID 1 совпадает с объемом одного дискового накопителя. RAID 1 является дорогостоящим решением: при удвоении количества применяемых дисков вы взамен не получаете никакого увеличения объема дисковой памяти, но зато он обеспечивает высокий уровень отказоустойчивости.

Для томов RAID 1 операция ввода-вывода не считается завершенной, пока контроллер не запишет данные на оба дисковых накопителя. Пока этого не произойдет, нет и безопасности для данных при отказе одного из дисков. После того, как данные будут записаны на оба дисковых накопителя, восстановление данных станет возможным при отказе любого из дисков. Поэтому, если запись данных на один из дисков займет времени больше, чем запись этих же данных на другой диск, то общая задержка будет равна максимальной из двух задержек для разных дисков.

Запись данных на оба диска также снижает производительность логического дискового накопителя. При подсчете количества операций ввода-вывода, производимых на всех дисках массива, нужно умножать количество записей на 2. Чтение данных производится только с одного из дисков. Скорости работы дисков могут отличаться, потому что головки одного из дисков могут оказаться в другом положении, чем головки другого диска, и из-за этого время поиска нужной дорожки может оказаться более длительным. Положение головок может быть разным из-за функции уровня RAID 1, называющейся параллельный поиск (split seek).

Благодаря параллельному поиску, диски, входящие в состав массива RAID 1, могут производить чтение дисков независимо друг от друга. Параллельный поиск возможен потому, что чтение может производиться каждый раз лишь только на одном из дисков. Большинство из производителей контроллеров поддерживают параллельный поиск. Применение параллельного поиска повышает производительность, потому что обработка ввода-вывода распределяется по двум дискам, вместо одного диска. Но, из-за того, что головки движутся независимо, а запись должна быть выполнена обеими головками, общая задержка записи равна большей из двух задержек для каждого из отдельных дисков.

Рекомендации по применению RAID 1

RAID 1 обеспечивает высокую степень отказоустойчивости и высокую производительность. RAID 1 является прекрасным решением для случаев, когда все данные способны уместиться на одном диске. Ниже даны некоторые рекомендации по применению RAID 1:

• Применяйте RAID 1 для диска, на котором содержится ваша операционная система, потому что ее воссоздание занимает очень много времени. RAID 1 хорошо подходит для этой задачи еще и потому, что операционная система обычно может уместиться на одном диске.
• Применяйте RAID 1 для журнала транзакций. Обычно журнал транзакций SQL Server может уместиться на одном диске. Кроме того, для журнала транзакций применяется в основном последовательная запись. Чтение из журнала транзакций производиться только из-за операций отката. Поэтому, если вы выделите для журнала транзакций отдельный том RAID 1, то вы достигните высокой производительности.
• Для томов RAID 1 следует применять кэширование записи. Так как запись для RAID 1 не завершена до тех пор, пока не будет выполнена запись на обоих дисках, то производительность записи может быть повышена при помощи кэша записи. Но если вы применяете кэш записи, обязательно защищайте данные в нем при помощи бесперебойного электропитания.

Из дальнейшего материала в данной лекции вы узнаете, что в случаях, когда для хранения данных требуется более одного диска, можно применять и другие решения, обеспечивающие отказоустойчивость. RAID 1 является прекрасным решением для случаев, когда требуется отказоустойчивость и данные способны уместиться на одном диске.

RAID 5 являются отказоустойчивым уровнем RAID, в котором для защиты данных применяется контроль по четности. Каждый слой данных (stripe) RAID создает информацию для контроля по четности, хранимую на одном из дисков в составе слоя. В сочетании с другими дисками в составе слоя RAID, информация для контроля по четности может быть использована для воссоздания данных с любого из дисков слоя. Поэтому массивы RAID 5 устойчивы к отказу одного из дисковых накопителей, входящего в состав массива. Информация для контроля по четности распределяется поочередно по всем дискам массива RAID (рис. 5.11).

Достоинством RAID 5 является то, что дисковая память, доступная при применении этого уровня RAID, составляет (n-1)*(объем одного диска) где n равно количеству дисков в массиве. Так, массив RAID 5, составленный из 10 дисков, будет иметь объем, как у 9 дисков, что делает его экономичным и в то же время отказоустойчивым решением.

К сожалению, массивы RAID 5 имеют недостатки, связанные с производительностью. Обработка информации для контроля по четности приводит к дополнительной нагрузке на компьютер. При записи данных в массив RAID 5 требуется чтение как слоя данных с целевого диска, так и слоя с информацией для контроля по четности, затем потребуется перерасчет информации контроля по четности, а затем должна быть произведена запись обоих слоев данных. Таким образом, как видите, запись в массив RAID 5 производит фактически четыре физических операции ввода-вывода.

В массивах RAID 5 для данных каждого из слоев на каждом из дисковых накопителей создается бит контроля по четности. Бит контроля по четности является дополнительным элементом данных, благодаря которому, имея биты из набора данных, по которому он был создан, можно узнать другие биты из набора данных. Бит контроля по четности создается так: все остальные биты суммируются, а затем определяется, какое значение он должен иметь, чтобы получилось четное (или нечетное число). Бит контроля по четности, в сочетании с остальными битами, может применяться, чтобы восстановить значение потерянного бита.

Давайте разберем работу контроля по четности на примере. В нашем примере мы будем считать, что система RAID 5 содержит пять дисковых накопителей.

Каждый дисковый накопитель, по существу, составлен из некоторого количества битов, от начала до конца слоя диска. Бит четности создается в зависимости от значений битов с каждого из дисковых накопителей.

В нашем примере будем считать, что контроль по четности должен обеспечить четность суммы битов, т.е. сумма всех битов должна давать результат 0 (имеется в виду сложение по модулю 2, т.е. результат сложения битов должен быть четным. – Прим. пер.). Если первый бит первого диска равен 0, первый бит второго диска равен 1, первый бит третьего диска равен 1, первый бит четвертого диска равен 1, то бит контроля по четности для этих битов должен быть равен 1, чтобы дополнить эти биты до четного числа (см. табл. 5.2).

Контроль по четности следует понимать как действия, применяемые к отдельным битам. Хотя слой диска содержит много битов, контроль по четности для отдельных битов позволит восстановить все данные. Биты контроля по четности, перечисленные в табл. 5.2, создаются на самом деле по отдельным битам, составляющим слои данных. Несмотря на то, что дисковые накопители разбиваются на куски данных (слои), с возможными размерами по 64 Кб и более, но контроль по четности, как мы вам показали, может быть произведен на уровне отдельных битов. На самом деле контроль по четности вычисляется при помощи алгоритмов более сложных, чем тот, который мы сейчас описали.

Давайте теперь предположим, что диск 3 сломался. В этом случае бит контроля по четности вместе с битами других дисков может быть использован для восстановления отсутствующего бита диска 3, потому что их сумма должна дополнять неизвестный бит диска 3 до четного числа.

Как мы уже объяснили в данном разделе, данные контроля по четности, применяемые в массивах RAID 5, составляются из битов, дополняющих до четного числа сумму одинаково отстоящих от начала битов всех дисковых накопителей. Но вам, конечно,понятно, что было бы непрактичным, чтобы контроллер массива считывал бы все данные со всех дисковых накопителей при каждой операции ввода-вывода. Это было бы неэффективно и медленно.

При создании массива RAID 5 происходит первоначальное обнуление данных и создание битов контроля по четности. В результате создается набор дисковых накопителей без данных, но с полным набором битов контроля по четности.

С этого момента, всякий раз при записи данных на дисковый накопитель, должно производиться чтение данных с диска данных и с диска контроля по четности. Новые данные должны сравниваться со старыми данными, и если какой-либо бит данных поменялся, то данные контроля по четности для этого бита тоже должны быть изменены. Эта проверка производится при помощи логической операции "исключающее ИЛИ" ( XOR, exclusive OR ).Поэтому требуется чтение данных только с диска данных и диска контроля по четности, а не со всех дисков массива. Как только описанная операция вычисления изменений данных контроля по четности будет завершена, запись должна быть произведена на оба диска, т.к. операция с данными контроля по четности затрагивает весь слой данных. Таким образом, для выполнения каждой записи в том RAID 5 производятся четыре физических операции ввода-вывода: два чтения (одно – чтение с диска данных, другое – чтение с диска контроля по четности) и две записи (сами данные и данные контроля по четности). Но в массивах RAID 5 данные контроля по четности равномерно распределены по всем дисковым накопителям, поэтому и нагрузка на накопители будет распределена равномерно.

Рекомендации по применению RAID 5

Так как запись в массив RAID 5 требует дополнительных операций ввода-вывода, то этот уровень RAID можно рекомендовать для дисковых томов, используемых преимущественно для чтения. Поскольку данные контроля по четности равномерно распределены по многим дискам массива, то для операций чтения используются все диски. С учетом этих особенностей можно дать следующие рекомендации:

• Применяйте RAID 5 для томов, предназначенных только для чтения. Любой том дисков, операции записи на котором превышают 10% от объема ввода-вывода, не следует реализовывать как RAID 5.
• Применяйте кэширование записи для томов RAID 5. Так как запись для RAID 5 не завершена до тех пор, пока не будут выполнены два чтения и две записи, то при использовании кэша записи время отклика для записи может быть сокращено. (Используя кэш записи, обязательно применяйте батарею для бесперебойного электропитания.) Но надо отметить, что если поток записываемых данных превысит производительность записи дисков, то кэширование записи вам не поможет. В любом случае, вы не должны превышать пропускную способность дисков.

Как видите, RAID 5 является экономичным решением, но вы расплачиваетесь за это производительностью. А насколько велика может быть эта цена, вы узнаете из дальнейшего материала данной лекции.

RAID 10 является комбинацией RAID 0 и RAID 1. В RAID 10 применяется зеркальное дублирование слоев данных дисков. Для каждого диска создается дубль, но каждый диск содержит только часть всех данных (рис. 5.12). Этот уровень RAID обеспечивает отказоустойчивость, как у RAID 1, а удобства и производительность, как у RAID 0.

Как и у RAID 1, каждая операция записи RAID 10 потребует двух физических операций ввода-вывода – по одной операции записи на каждый диск зеркальной пары. Поэтому, при подсчете количества операций ввода-вывода в расчете на один диск, нужно умножать количество записей на 2. Как и для массивов RAID 1, для RAID 10 операции записи не считаются завершенными, пока не будут выполнены обе записи, это может увеличить длительность задержки записи. Но так же, как и для RAID 1, большинство контроллеров поддерживает параллельный поиск для RAID 10.

RAID 10 обеспечивает высокую степень отказоустойчивости. На самом деле, массив может остаться работоспособным даже при отказе более чем одного диска. Конечно, отказ дисков, входящих в зеркальную пару, приведет к потере данных. Если диски, входящие в разные зеркальные пары смонтированы по разным стойкам для оборудования, то отказ даже всей стойки не приведет к потере данных.

Рекомендации по применению RAID 10

RAID 10 обеспечивает высокую производительность и высокую степень отказоустойчивости. Уровень RAID 10 следует применять, когда нужна работа с большими томами, для которых операции записи составляют более 10% от общего объема операций ввода-вывода. Можно дать следующие рекомендации по применению RAID 10:

• Применяйте RAID 10 всякий раз, когда операции записи составляют более 10% от общего объема операций ввода-вывода для массива RAID.
• Применяйте RAID 10, когда производительность является критически важной. Так как в RAID 10 применяется расслоение данных, то вы будете иметь превосходную производительность.
• Для томов RAID 10 следует применять кэширование записи. Так как запись для RAID 10 не завершена до тех пор, пока не будут выполнены обе операции записи, то благодаря применению кэша время записи может быть сокращено. Кэширование записи безопасно только когда вы применяете батарею для бесперебойного электропитания для защиты кэша.

Уровень RAID 10 является наилучшим отказоустойчивым решением, он обеспечивает хорошую защиту данных и высокую производительность, однако затраты на него тоже большие. Вам придется приобрести диски в двойном количестве, по сравнению с RAID 0. Если же ваш том служит главным образом для чтения данных, то можно применять RAID 5.

Для правильного конфигурирования и настройки вашей системы RAID, вам нужно понимать различия в производительности различных уровней RAID, о которых мы рассказали в предыдущем разделе. Если вы будете понимать, как работает система RAID и какие действия она осуществляет в различных ситуациях, вы лучше сможете настраивать свою подсистему ввода-вывода. В данном разделе мы внимательно сравним различные показатели производительности, с которыми вы познакомились в предыдущем разделе. В наших примерах мы будем считать, что отдельный дисковый накопитель может выполнять 85 операций произвольного ввода-вывода в секунду.

Производительность чтения не сильно зависит от выбранного вами уровня RAID. Когда операция чтения применяется к массиву RAID, то каждый диск вносит свой вклад в производительность по чтению. Так как для высокой производительности основным препятствием являются операции произвольного ввода-вывода, то мы сейчас рассмотрим эту тему. Вы можете максимально повысить производительность последовательного ввода-вывода, выделив их на отдельный том. Давайте посмотрим, как происходит произвольный ввод-вывод для различных уровней RAID:

• В томах RAID 0 данные распределены равномерно по всем дискам массива. Поэтому и операции произвольного ввода-вывода должны быть равномерно распределены по всем дискам системы. Тогда, с учетом нашего предположения, что отдельный дисковый накопитель может выполнять 85 операций произвольного ввода-вывода в секунду, массив RAID 0 из десяти дисков сможет выполнять 850 операций в секунду.
• Тома RAID 1 поддерживают параллельный поиск, при котором операции чтения производятся обоими дисковыми накопителями. Поэтому RAID 1 может выполнять в два раза больше операций чтения, чем одиночный диск, т.е. 170 операций ввода-вывода в секунду. Если же операции чтения будут производиться чаще, то производительность снизится.
• В системах RAID 5 данные распределяются равномерно по всем дисковым накопителям, входящим в состав массива. Даже несмотря на то, что один дисковый накопитель в каждом слое данных служит для хранения данных контроля по четности, из-за произвольных по своей природе операций ввода-вывода, используются обычно все дисковые накопители. Поэтому, как и для массива RAID 0, темп (производительность) чтения массива RAID 5 составит n*85 операций в секунду, где n – количество дисковых накопителей в массиве. Если операции чтения будут производиться в большем темпе, то производительность SQL Server снизится.
• Массивы RAID 0, как и массивы RAID 1, поддерживают параллельный поиск. Поэтому для них максимальная производительность чтения составит n*85 операций в секунду, где n – количество дисковых накопителей. Вы могли бы инициировать запуск операций ввода-вывода с более высоким темпом, но в этом темпе исполняться они не смогут.

Как видите, подсчитать производительность чтения массивов RAID совсем просто. Добавляя достаточное количество дисковых накопителей, так чтобы ваши потребности в производительности ввода-вывода соответствовали этим ограничениям, вы сможете оптимизировать производительность вашей системы.

Производительность записи очень сильно зависит от выбранного вами уровня RAID. И снова, поскольку основные трудности возникают из-за операций произвольного ввода-вывода, то мы их сейчас и рассмотрим. Вы можете максимально повысить производительность последовательного ввода-вывода, выделив их на отдельный том или тома. Давайте посмотрим, как происходит запись произвольных данных для различных уровней RAID:

• Уровень RAID 0 лучше всего подходит для обработки операций записи без ущерба для производительности, но вы расплачиваетесь за это отказоустойчивостью. Так как в RAID 0 не применяется зеркальное дублирование или контроль по четности, то производительность RAID 0 равна просто сумме производительностей отдельных дисковых накопителей. Поэтому массив RAID 0, состоящий из десяти дисков, сможет выполнять 850 операций в секунду (с учетом нашего предположения о производительности отдельного накопителя).
• Тома RAID 1 должны выполнять зеркальное дублирование всех данных, записываемых в массив, из-за чего одна запись в массив RAID 1 порождает две операции ввода-вывода на дисковые накопители. Поэтому массив RAID 1 имеет темп записи такой же, как и у одиночного дискового накопителя, т.е. 85 операций ввода-вывода в секунду.
• Операции записи в массивы RAID 5 происходят еще медленней. Запись в RAID 5 порождает четыре физических операции ввода-вывода на диски. Поэтому производительность записи в массив RAID 5 в четыре раза меньше производительности записи отдельных дисковых накопителей в составе массива.
• Массивы RAID 10 имеют такие же показатели производительности записи, как и массивы RAID 1. Каждая запись в массив RAID 10 порождает две физических операции записи. Поэтому производительность записи в массив RAID 10 в два раза меньше производительности записи отдельных дисковых накопителей в составе массива.

Как видите, вычислить производительность записи массивов RAID довольно сложно. Добавляя достаточное количество дисковых накопителей, так чтобы ваши потребности в производительности ввода-вывода соответствовали этим ограничениям, вы сможете оптимизировать производительность вашей системы. В следующем разделе вы узнаете, как можно подсчитать количество операций ввода-вывода на один диск в различных обстоятельствах.

Чтобы определить объем нагрузки, приходящейся на отдельные дисковые накопители системы, вам придется выполнить некоторые расчеты. Если вы пользуетесь аппаратным контроллером RAID, то количество операций ввода-вывода в секунду, показываемое монитором производительности Performance Monitor означает количество операций ввода-вывода, выполняемых массивом как единым целым. Вы не увидите сведений о дополнительных операциях ввода-вывода, генерируемых контроллером и служащих для обеспечения отказоустойчивости. Фактически, Windows 2000 не замечает их выполнения, но вы должны знать о них, чтобы правильно определить количество дисковых накопителей, необходимое для обеспечения оптимальной производительности.

RAID 0

В массивах RAID 0 темп операций ввода-вывода на один диск вычисляется как сумма всех операций чтения и записи для массива, деленная на количество дисков в массиве. Для RAID 0 нужна лишь одна простая и понятная формула:

количество операций на диск = (чтения + записи) / количество дисков

RAID 1

Для массивов RAID 1 вычисления будут несколько более сложными. Так как количество записей удваивается, то число операций ввода-вывода на один диск в секунду равно сумме количества операций чтения и удвоенного количества операций записи для массива, деленной на количество дисков в массиве (для RAID 0 – два). Нужно применять такую формулу:

количество операций на диск = (чтения + (2 * записи)) / 2

Запись в массивы RAID 1 происходит медленней, но они обеспечивают лучшую отказоустойчивость.

RAID 5

Массивы RAID 5 обеспечивают отказоустойчивость, но при записи у них получается очень большая нагрузка на диски. Операции чтения в массивах RAID 5 распределены по многим дисковым накопителям массива, но для записи приходится выполнять четыре физических операции ввода-вывода. Чтобы подсчитать количество операций ввода-вывода, приходящихся на один дисковый накопитель, надо сложить количество операций чтения и учетверенное количество операций записи, а затем разделить на количество дисков в массиве. Поэтому формула для RAID 5 будет такой:

количество операций на диск = (чтения + (4 * записи)) / количество дисков

RAID 10

Скорость записи в массивы RAID 10 такая же, как в RAID 1, но зато RAID 10 обеспечивает высокую степень отказоустойчивости. Расчет для RAID 10 аналогичен расчету для RAID 1. Поскольку количество записей удваивается, то число операций ввода-вывода на один диск равно сумме количества операций чтения и удвоенного количества операций записи для массива, деленной на количество дисков в массиве. Формула для RAID 10 будет такой:

количество операций на диск = (чтения + (2 * записи)) / количество дисков

Давайте сравним разные уровни RAID. Тогда вам станет легче понять, какой уровень RAID лучше подходит для вашей системы. Когда вы сравниваете производительность работы разных уровней RAID, одним из наиболее важных факторов, оказывающих влияние на нее, является соотношение чтения и записи. При выполнении операций чтения производительность различных уровней RAID отличается не сильно, различия относятся в основном к производительности операций записи. Также нужно учитывать, нужна ли вашей системе отказоустойчивость. И наконец, вам следует оценить соотношение стоимости системы и ее емкости. Характеристики для различных уровней RAID перечисленны в табл. 5.3.

Как видите, наилучший вариант зависит от ваших потребностей. Чтобы понять различие между производительностью RAID 5 и RAID 10 при разных соотношениях чтения и записи, посмотрите табл. 5.4, в которой показаны данные для массивов RAID 5 и RAID 10, выполняющих 500 операций ввода-вывода в секунду на 10 дисковых накопителях при разных соотношениях чтения и записи.

Как видите, когда соотношение чтения к записи составляет 90%:10%, нагрузка на диски для RAID 5 и RAID 10 почти не отличается. Но когда запись составляет более высокий процент в операциях ввода-вывода, нагрузка на диски массивов RAID 5 становится гораздо больше.

SQL Server очень чувствительна к задержкам ввода-вывода, потому что транзакции обрабатываются алгоритмом SQL Server одновременно. При обычной работе база данных SQL Server взаимодействует с десятками и сотнями приложений. Чтобы поддерживать эту одновременную работу, SQL Server имеет сложную систему блокировок (замков) строк, страниц, экстентов и таблиц, с которой вы познакомитесь в нашей книге. При блокировке каких-либо данных или ресурсов SQL Server, другие процессы должны ждать, пока эти данные или ресурсы не будут разблокированы.

Если длительность выполнения операций ввода-вывода слишком велика, то эти ресурсы будут блокированы недопустимо долго, еще сильнее замедляя работу системы. Кроме того, это повышает вероятность тупиковых ситуаций (взаимоблокировок). Чем дольше выполняются операции ввода-вывода, тем дольше длятся и блокировки и тем серьезнее становятся эти проблемы. И в результате отдельные задержки могут сложиться, вызвать "эффект снежного кома" и испортить работу системы.

Кроме того, обработка запросов станет очень медленной. Например, если на вашей системе выполняется сканирование больших таблиц, то для выполнения таких задач часто требуется чтение сотен, тысяч и даже миллионов строк в базах данных. Для миллиона операций ввода-вывода даже небольшие изменения производительности становятся очень важными. Выполнение одного миллиона операций по 10 мс займет около 2,8 часа. А если ваша подсистема ввода-вывода оказалась перегружена и каждая операция ввода-вывода требует 40 мс, то выполнение такого же запроса займет уже более 11 часов.

Как видите, производительность SQL Server может очень сильно пострадать из-за плохого начального проектирования или плохого конфигурирования подсистемы ввода-вывода. Если вы спроектируете свою подсистему ввода-вывода так, что она будет вписываться в возможности отдельных компонент, то производительность вашей системы будет оптимальной.

Из материала данной лекции ясно, что вы должны правильно спланировать свою систему ввода-вывода, чтобы не допускать ее перегрузки. Перегрузка подсистемы ввода-вывода повлечет увеличение задержек ввода-вывода и падение производительности SQL Server. В данном разделе вы изучите, как построить систему SQL Server, способную работать в рамках ограничений вашей подсистемы. Сначала вы научитесь определять требования вашей системы к вводу-выводу. Затем вы изучите планирование системы, а последним этапом будет само создание вашей системы.

Определение требований к вводу-выводу системы, существующей еще только в виде концепции, может оказаться хоть и сложным, но вполне возможным делом. Однако если у вас нет конкретных данных, на основе которых можно определить требования к вводу-выводу, то вы должны смочь собрать достаточно данных, чтобы можно было сделать обоснованное предположение. В любой ситуации, создание подсистемы ввода-вывода, неспособной к росту, будет ошибкой. Всегда предусматривайте резервы для необходимого роста мощности и производительности, рано или поздно они вам понадобятся. Вы должны спроектировать систему так, чтобы она удовлетворяла бы минимальным требованиям к объему дисковой памяти, необходимой для хранения данных, и к необходимому для вас уровню производительности. В следующем разделе вы узнаете, как определить какое количество дисков потребуется для удовлетворения этим условиям.

Определить, сколько места на дисках потребуется для ваших данных, достаточно просто. Объем необходимого места равен сумме следующих величин:

• Дисковой памяти, необходимой для данных.
• Дисковой памяти, необходимой для индексов.
• Дисковой памяти, необходимой для временных данных.
• Дисковой памяти, необходимой для журнала транзакций.

Дисковая память, отводимая для данных, должна иметь достаточно места для хранения данных, которые будут добавлены в вашу базу данных. Рост базы данных в значительной степени определяется вашим бизнесом и вашими клиентами. Чтобы оценить рост вашей системы, можно проводить регулярные проверки существующей базы данных и подсчитывать, как изменился объем дисковой памяти, занимаемой базой данных. Темп роста базы данных должен измеряться несколько месяцев, чтобы можно было определить его закономерности. Рост базы данных может оказаться таким, что удивит вас.

Для новой системы, не имеющей истории, при оценке роста, среди прочих критериев, вы можете воспользоваться количеством заказов на продукцию, умноженным на размер строки. Взяв эти показатели для нескольких периодов времени (например, месяцев или лет), вы получите грубую оценку о скорости роста файлов с данными. Это не даст вам информации о росте индексов. Объем дисковой памяти, необходимой для индексов в расчете на одну строку данных, зависит от конструкции индексов и от объема данных. Для сложного индекса требуется больше места в расчете на одну строку данных, чем для простого индекса. И решение о том, сколько времени система должна существовать в условиях роста – два года, пять лет или дольше, – принимаете вы. Вот так производится оценка, с каким объемом дисковой памяти должна быть сконфигурирована ваша подсистема ввода-вывода.

Определившись с объемом данных, объемом индексов, объемом временной базы данных и с темпом роста, вы можете определить, сколько места на дисках вам потребуется. Затем вы должны учесть место, необходимое для обеспечения отказоустойчивости в массивах RAID. Помните, что в массивах RAID 1 и RAID 10 (с зеркальным дублированием данных) для обеспечения отказоустойчивости тратится половина физического места на дисках. В массивах RAID 5 для обеспечения отказоустойчивости тратится один дисковый накопитель, входящий в состав массива. Также помните, что объем дисков, указываемый изготовителями, обозначает емкость неотформатированного диска. Неотформатированный дисковый накопитель, маркированный, как имеющий емкость 9,1 Гб, после форматирования будет вмещать на самом деле 8,6 Гб.

И когда вы подсчитаете объем дисковой памяти, необходимой в данный момент, и объем дисковой памяти, необходимой для будущего роста, тогда вы сможете перейти к следующему этапу: оценке производительности. Для правильного конфигурирования подсистемы ввода-вывода нужно оценивать и объем необходимой дисковой памяти, и требования к производительности.

Недостаточно просто сконфигурировать систему так, чтобы она отвечала требованиям к объему необходимой дисковой памяти. Как вы уже знаете из материала данной лекции, конфигурация подсистемы ввода-вывода может серьезно ухудшить или значительно улучшить производительность вашей системы. Однако оценка требований к производительности совсем не так проста, как оценка требований к объему дисковой памяти.

Наилучшим способом оценки производительности является изучение аналогичных приложений или систем. Эти данные могут стать отправной точкой для оценки будущих требований. Дополнительную информацию об этом вы получите в лекции 6. Предположим, что вы нашли похожую систему. Тогда для определения необходимого количества дисков вы можете воспользоваться данными, собранными при исследовании этой системы, и информацией, которую вы знаете из данной лекции. Не забудьте учесть влияние уровня RAID, применяемого в той подсистеме ввода-вывода. Следующим этапом станет планирование размещения дисков SQL Server, а после этого можно будет осуществить реализацию вашего решения.

При планировании размещения дисков принимаются решения о том, как данные должны быть размещены на дисках, а затем пишутся сценарии SQL, которые создадут базу данных. Достоинством создания базы данных при помощи сценариев SQL, а не при помощи SQL Server Enterprise Manager является то, что вы можете пользоваться ими многократно и вносить в них изменения.

В сценариях должно быть отражено количество логических томов, которое имеет ваша система, а также количество физических дисков в этих томах. Важно сбалансировать базу данных так, чтобы все дисковые накопители обрабатывали приблизительно равные количества операций ввода-вывода в секунду. Производительность несбалансированной системы будет ограничена возможностями самого медленного из томов. Вы должны позаботиться, чтобы журнал транзакций и файлы данных были распределены по дисковым накопителям так, чтобы обеспечивалась оптимальная производительность.

Планирование размещения журнала транзакций очень простое. Часто наилучшим решением является использование для журнала транзакций только одного файла данных. Если вам придется добавлять к своей базе данных дополнительные файлы журналов транзакций, не забудьте, что их следует размещать на томах RAID 1 или RAID 10. Также не забудьте, что файлы журналов транзакций должны храниться отдельно от данных и от других журналов транзакций.

Самый простой способ сконфигурировать вашу подсистему ввода-вывода для файлов данных – это сконфигурировать каждый том как состоящий из одинакового числа дисковых накопителей одинакового размера. Во многих случаях вам не потребуется разбивать подсистему ввода-вывода на несколько томов. На самом деле, вы можете быть абсолютно довольны, имея один логический том с одним контроллером. Однако для охвата нескольких контроллеров не следует применять средства расслоения Windows 2000, потому что это вызывает очень большую нагрузку.

Совет. При планировании размещения файлов данных охватывайте контроллерами максимально возможное количество дисков. Благодаря этому контроллер сможет распределить данные по многим дискам. Не применяйте средства расслоения Windows 2000 для охвата нескольких контроллеров, т.к. это слишком сильно нагружает центральный процессор.

Если вы применяете несколько контроллеров, то нужно упростить конфигурацию, применяя одинаковое расслоение и одинаковое количество дисков на каждом из контроллеров. Если вы не можете использовать одинаковое количество дисков на каждом из контроллеров, то для правильного заполнения базы данных вы можете воспользоваться пропорциональным заполнением.

Например, если у вас имеется два тома, один – из 20 дисковых накопителей, а другой – из 10 накопителей, то нужно создать группу файлов из двух файлов данных. (О применении файлов и групп файлов см. лекцию 9.) Первый файл данных нужно поместить на 20-дисковый том, и он должен быть в два раза больше файла данных, размещаемого на 10-дисковый томе. При загрузке данных, SQL Server будет загружать в первый файл в два раза больше данных, чем во второй файл. Благодаря этому интенсивность ввода-вывода будет примерно одинаковой для всех дисков.

Как только вы напишите сценарии SQL, создающие базу данных, останется только запустить их и посмотреть на результат. Если вы допустите ошибку и создастся не такая база данных, какую вы хотели, то исправлять это нужно именно сейчас, а не когда будут загружены данные, а пользователи получат доступ к системе. При использовании сценариев SQL вы можете изменять их и запускать по мере необходимости снова и снова. Ниже приведен пример сценария, использующего много файлов в составе группы файлов для распространения базы данных по нескольким контроллерам:

--
-- Сценарий SQL для создания базы данных, состоящей из нескольких файлов 
-- d:, e: и f: - для данных,  e: и f: имеют в два раза больше дисковых накопителей, 
-- чем имеется у d:, поэтому размер базы данных, распределенной для них в 
-- два раза больше, чем для d:.  l: используется для журнала. 
--

CREATE DATABASE demo 
ON
PRIMARY ( NAME = demo1,
      FILENAME = 'd:\data\demo_dat1.mdf',
      SIZE = 100MB,
      MAXSIZE = 200,
      FILEGROWTH = 20),
( NAME = demo2,
   FILENAME = 'e:\data\demo_dat2.ndf',
   SIZE = 200MB,
   MAXSIZE = 200,
   FILEGROWTH = 20),
( NAME = demo3,
   FILENAME = 'f:\data\demo_dat3.ndf',
   SIZE = 200MB,
   MAXSIZE = 200,
   FILEGROWTH = 20)
LOG ON 
( NAME = demolog1,
   FILENAME = 'l:\data\demo_log1.ldf',
   SIZE = 100MB,
   MAXSIZE = 200,
   FILEGROWTH = 20)
GO

Информация в данной лекции, особенно в данном разделе, поможет вам создать оптимальную подсистему ввода-вывода для вашей системы SQL Server. В следующем разделе даны несколько советов и рекомендаций, которые помогут вам создавать и исправлять подсистемы ввода-вывода.

В данном разделе даны советы и рекомендации о том, как лучше всего организовать применение контроллеров RAID в вашей системе. Некоторые из этих советов и рекомендаций вы уже встретили при чтении данной лекции, а некоторые – новые. Будет замечательно, если некоторые из них помогут вам лучше конфигурировать и использовать свой массив RAID. Следуя этим советам и тщательно следя за состоянием системы, вы сможете избежать проблем с производительностью.

• Размещайте журнал транзакций SQL Server на отдельном томе RAID 0 или RAID 1. Операции ввода-вывода для журнала транзакций почти на 100% являются последовательными (с переходом головок на соседнюю дорожку диска), и почти 100% из них являются операциями записи. Операции произвольного ввода-вывода для журнала транзакций бывают лишь при выполнении отката. Информация из журнала транзакций должна считываться, только когда данные для отката недоступны из кэша.
• Сконфигурируйте достаточное количество дисковых накопителей, чтобы на каждый диск приходилось менее 85 операций ввода-вывода. Вы можете просто добавлять в массив дополнительные дисковые накопители, пока их не будет достаточно. Если операции ввода-вывода носят произвольный характер, как это обычно и бывает, то их следует распределять по всем дисковым накопителям массива.
• Конфигурируйте тома данных как массивы RAID 5, если операции записи составляют менее 10% от общего объема ввода-вывода, и как массивы RAID 10, если более 10%.
• Регулярно измеряйте количество операций ввода-вывода, приходящихся на один диск в секунду. Если этот показатель приближается к пределу возможностей диска, то добавляйте дополнительные дисковые накопители.
• Распределяйте контроллеры по доступным слотам PCI вашего компьютера. Если нет особой необходимости, не ставьте несколько контроллеров на одну шину PCI.
• Применяйте Windows 2000 RAID только на компьютерах, на которых имеется избыток ресурсов центрального процессора. Программная реализация RAID вызывает очень большую нагрузку, что может замедлить работу компьютера с недостаточно мощным центральным процессором.

Как вы узнали из данной лекции, подсистема ввода-вывода является чрезвычайно важной компонентой вашей системы управления базы данных. Теперь вы знаете, как работают дисковые накопители и каковы их ограничения. Зная пределы возможностей дисковых накопителей, вы сможете сконфигурировать свою систему так, чтобы она функционировала в рамках этих ограничений. Зная характеристики уровней RAID, вы сможете сконфигурировать систему так, чтобы воспользоваться достоинствами того или иного уровня RAID. При проектировании своей системы вы должны тщательно спланировать состав и настройку подсистемы ввода-вывода. Настройка ввода-вывода связана с мощностью. Если ваши компоненты будут работать в пределах своих возможностей, то система сможет достичь оптимальной производительности.

Планирование мощности (capacity planning) включает в себя расчет ресурсов, необходимых для вашей системы, и принятие решений о том, как можно максимально повысить производительность этих ресурсов. К планированию мощности также относятся задачи планирования роста вашей сети, благодаря которому будущие добавления аппаратуры или программного обеспечения доставят вам меньше потерь и расходов.

Планирование мощности имеет две формы: предварительное планирование мощности (pre-capacity planning) и последующее планирование мощности (post-capacity planning). В задачи предварительного планирования мощности, известного также под названием планирование состава системы (sizing), входит прогнозирование требований к аппаратуре, при соблюдении которых система сможет исполнять необходимую работу в заданные сроки (в соответствии с соглашением об уровне обслуживания (SLA, service level agreement)). Соглашения об уровне обслуживания гарантируют заданные длительности времени отклика для тех или иных функций системы, т.е. длительность исполнения каких-либо действий или транзакций.

Примечание. Соглашение об уровне обслуживания задает условия, принятые всеми организациями, работающими с системой. Соглашения об уровне обслуживания составляются для обеспечения высокопроизводительной и "гладкой" работы системы. Например, могут заключаться соглашения об уровне обслуживания, которые будут гарантировать определенное время отклика при исполнении запросов. Это время отклика согласовывается с пользователями, с отделом эксплуатации, с отделом приложения и с отделом производительности.

Кроме того, нужно предусмотреть некоторые резервы мощности (резервы вычислительной мощности центральных процессоров, резервы свободного места на дисках и резервы оперативной памяти), чтобы время отклика находилось в заданных пределах, как при установившемся режиме работы, так и при пиковых нагрузках. При решении задачи предварительного планирования у вас еще нет реальных данных о производительности, т.к. система еще не функционирует. Вам придется пользоваться какой-либо другой, доступной вам информацией. Результаты будут зависеть от точности этой информации. Например, информацию о размещении и первоначальном размере базы данных могут предоставить сотрудники отдела базы данных, которые разрабатывают систему. Сотрудники отдела приложения, которые разрабатывают приложение и различные запросы, связанные с приложением, могут дать информацию о том, как эти запросы будут использовать ресурсы системы. Сотрудники отдела управления дадут информацию о количестве пользователей, работающих одновременно и о количестве запросов, которые они будут передавать в систему. Вся эта информация содержит сведения о вычислительной нагрузке (и вы сможете определить потребное количество центральных процессоров), о размере базы данных (вы сможете определить, сколько вам нужно дисковых накопителей) и т. д.

Последующее планирование мощности, известное также под названием упреждающий анализ (predictive analysis) – это комплексные и регулярные исследования загруженности аппаратных и программных ресурсов уже установленной и работающей системы. Благодаря последующему планированию мощности обеспечивается адекватная подготовка к росту рабочей нагрузки в соответствии с ресурсами системы. Эти исследования должны давать информацию, в первую очередь, для администратора базы данных. Администратор базы данных использует эту информацию, чтобы определить, какие изменения требуется внести в систему, чтобы система соответствовала уровню производительности, заданному в соглашении об уровне обслуживания. В данной лекции мы рассмотрим оба этих вида планирования мощности – предварительное и последующее, изучим их общие черты и различия.

При типичном сценарии последующего планирования мощности вы выполняете анализ по старым данным производительности, сохраненным в базе данных. Благодаря этому анализу вы можете экстраполировать тенденции нормального роста загруженности центрального процессора (процента времени в течение периода наблюдений, когда центральный процессор был занят), использования дисков, оперативной памяти и сети. Вы также сможете спрогнозировать неожиданные увеличения нагрузки на центральный процессор, диски и оперативную память, вызванные добавлением в систему новых пользователей. Эти исследования могут быть очень тщательными и могут включать в себя составление профилей деятельности отдельных пользователей, благодаря чему вы сможете экстраполировать рост нагрузки на ресурсы системы при появлении новых пользователей.

Исследования, выполняемые при последующем планировании мощности, помимо упреждающего анализа дают чрезвычайно ценную информацию – они отвечают на вопросы "что, если...", касающиеся нагрузки на компьютер. Получив знания о том, как разные категории пользователей расходуют ресурсы системы, вы можете точно предсказывать нагрузку на ресурсы системы, зная категорию добавляемых пользователей (например, как повлияет появление новых сотрудников в отделе кредиторских задолженностей). Благодаря такому упреждающему анализу системный администратор получает достаточно времени, чтобы приобрести нужное оборудование, еще до того, как в системе появятся новые пользователи, избегая тем самым снижения производительности или удлинения времени отклика системы.

Благодаря исследованиям при последующем планировании мощности можно также получить информацию, нужную для настройки системы. Информация для настройки системы, например, о вводе-выводе обработки запросов, поступающих на массивы дисковых накопителей, получается на основе анализа исторических данных о производительности и может применяться для принятия решений об изменениях конфигурации системы, необходимых для повышения производительности. Пользуясь этой информацией, вы можете выявить "узкие места", влияющие на производительность, например, слишком большую активность на одном из массивов дисковых накопителей (по сравнению с другими массивами). Так, добавление новых пользователей вызывает увеличение объема доступа к таблицам базы данных. Количество таблиц, к которым обращаются пользователи, и частота этих обращений могут отслеживаться и регистрироваться. Эта информация будет полезна при решении вопроса, может ли перемещение этих таблиц в другое место предотвратить появление "узкого места" в дисковой подсистеме.

Во времена многопользовательских ЭВМ концепции планирования мощности и производительности не были осознаны и не получили развития. В начале 1970-х годов предварительное планирование мощности заключалось лишь в поиске потребителей, применявших приложения, которые "работали бы так же", как и нужное приложение. Находить таких потребителей было трудно, а сравнивать фирмы и организации и как у них работают приложения – еще труднее.

В середине 1970-х годов потребители и поставщики приложений разработали методики для анализа, предусматривавшие запуск тестовых задач, при помощи которых можно было оценить оптимальный первоначальный состав аппаратных компонент ЭВМ. Они создавали приложения, похожие на применяемые потребителями и запускали их на похожем оборудовании, собирая статистические данные о его работе. Затем эти статистические данные использовались для подбора состава ЭВМ, наиболее хорошо удовлетворяющего потребностям потребителей. Этот процесс тоже позволял ответить на вопросы "что, если...", при помощи запуска сценариев с тестовыми задачами, позволяющими определить, какой состав системы необходим при увеличении в системе числа пользователей, процессов приложений или при увеличении объема данных. Недостатком этого процесса была его дороговизна. Первые тестовые задачи, разработанные первоначально для моделирования типовой работы потребителей, стали применяться в основном поставщиками компьютерного оборудования в качестве маркетинговых средств при продажах ЭВМ и для сравнения производительности конкурирующего оборудования.

Во время этого периода аналитики создавали методики для предсказания использования ресурсов существующих систем. Внешне этот процесс казался менее интересным, но он оказался таким же сложным, так как не существовало ни методик тестирования, ни инструментальных средств для сбора нужных данных. Ученые-компьютерщики (такие как д-р Джеффри Бузен [Jeffrey Buzen] – родоначальник теории планирования мощности) еще только разрабатывали теории об использовании ресурсов компьютеров и исследовали вопрос, как можно выполнять эти вычисления.

С 1980-х годов первоначальные тестовые модели развились в тесты стандартных нагрузок, такие как тесты ST1, TP1 и Debit/Credit, но усилия в то время были направлены на выявление аппаратуры с наивысшей производительностью для рекламных целей, а не на разработку стандартных моделей нагрузки от приложений, которые можно было бы использовать при предварительном планировании и поддержке систем. Потребители еще не могли пользоваться этими тестами для сравнения аппаратуры систем, потому что они работали в различных ситуациях. В ответ на эти нужды потребителей возник консорциум представителей компьютерной промышленности, "Совет по производительности обработки транзакций" (Transactional Processing Performance Council). Этот Совет задал стандарты обработки транзакций для более чем 45 производителей оборудования и программного обеспечения. Эти тесты часто могут показать относительные возможности оборудования и программного обеспечения для баз данных; к сожалению, они не могут помочь при предварительном планировании нагрузки от работы приложений.

Примечание.Тесты Совета не годятся для предварительного планирования мощности, потому что они не отражают свойства настоящей рабочей нагрузки. Чаще всего они спроектированы для демонстрации производительности, например, для измерения количества транзакций, проходящих через систему в течение заданного времени. Эти тестовые транзакции имеют маленькие длительности и выполняют очень небольшие объемы работы, поэтому можно обработать очень большое их количество. Из-за большого количества обработанных транзакций складывается впечатление, будто системы, на которых работали эти тесты, – очень мощные, но на самом деле они только кажутся таковыми, из-за особым образом сконструированной модели рабочей нагрузки.

В это самое время подоспела архитектура "клиент/сервер" и технология реляционных баз данных, и потребность в предварительной оценке размера системы и в планировании мощности возросла. Большинство из современных приложений сейчас пишутся на основе архитектуры "клиент/сервер". Серверы обычно используют устройства для централизованного хранения данных, а пользовательский интерфейс обычно исполняется локально на настольных компьютерах пользователей или на удаленном веб-сайте. Эта экономная стратегия использования дорогих мощностей для обработки данных на сервере имеет еще одно достоинство: пользователи работают в уже привычных для них графических интерфейсах. Так как серверы, на которых работают приложения доступа к базам данных, используются очень интенсивно, то именно им уделяется основное внимание в большинстве проектов предварительного планирования мощности и исследований последующего планирования мощности.

В настоящее время для предварительного планирования мощности серверов по-прежнему чаще всего применяется метод моделирования работы приложений при помощи тестов, а наиболее точным методом прогноза производительности системы в будущем является сбор исторических данных о производительности и применение методов планирования мощности. Хотя этот процесс дорогой и отнимает много времени, но при моделировании реальной работы сервера потребители могут добиться весьма высокой точности. Однако, поскольку большие проекты могут потребовать многомиллионных инвестиций со стороны потребителя или со стороны поставщика, то доступ к системам для проведения таких исследований могут позволить себе, как правило, только самые крупные потребители. Понятно, что нужен метод глубокого, точного предварительного и последующего планирования мощности для мелких и средних систем. Для них, чтобы с 90-процентной точностью выполнить предварительное и последующее планирование мощности, пригодятся некоторые простые расчеты и общие знания об использовании системы.

В данном разделе мы изучим, как выполнять анализ тенденций использования сервером базы данных ресурсов процессоров, памяти и дисков. Это нужно, чтобы правильно выбирать систему для нужного приложения. Сервер базы данных выполняет только функции работы с базой данных: при своей работе этот сервер выполняет только транзакции. При исполнении оператора SELECT или UPDATE сервер базы данных интерпретирует данные операторы как последовательности операторов чтения и записи. На самом деле, любая транзакция может быть разбита на чтения и записи в базу данных. На этом атомарном уровне сервер базы данных обрабатывает операции ввода-вывода. Нужно выбрать систему, способную обращаться с транзакциями различных видов и объемов, и с порождаемыми ими операциями ввода-вывода. Основными типами транзакций являются системы оперативной обработки транзакций (OLTP, on-line transaction processing) и системы поддержки принятия решений (DSS, decision support system).

Транзакции систем оперативной обработки транзакций (OLTP) являются компонентами рабочей нагрузки, исполнение которых ожидается за короткие промежутки времени, так как они взаимодействуют с базой данных в режиме реального времени или в режиме "он-лайн". Другими словами, эти транзакции будут непрерывно обновлять базу данных, основываясь на наиболее свежей доступной информации, чтобы следующий пользователь мог бы быть уверен в том, что эта информация является наиболее свежей. Например, в системе ввода заказов вся информация, относящаяся к складскому учету, хранится в таблицах, распределенных по дисковой системе, и база данных может работать в режиме "он-лайн". Доступ к информации в базе данных получает каждый пользователь. Таблицы базы данных, такие как Таблица_изделий или Таблица_складских_запасов, содержат наиболее свежую информацию о разновидностях и об имеющемся количестве продаваемых товаров. Таким образом, когда поступает заказ на некоторое количество какого-либо товара, вы можете произвести доступ к таблицам базы данных, чтобы выяснить, имеется ли этот товар и сколько его осталось на складе, чтобы не продать отсутствующий товар.

Типичный сценарий предварительного планирования мощности для подобных систем обработки транзакций для сбора специальной информации предусматривает опрос людей. Вы должны провести беседы с проектировщиком базы данных, с разработчиком приложения и с представителем управленческого персонала. Эти люди могут дать начальные и корректирующие сведения о предполагаемом объеме обрабатываемых транзакций и о времени суток, когда предполагается обработка этих транзакций (например, 25 тысяч транзакций должны быть обработаны в течение 8-часового рабочего дня), сведения о количестве одновременно работающих пользователей, о времени пиковой нагрузки (времени суток, когда нагрузка на систему максимальна). Возможно, эти опросы окажутся самой важной частью процесса предварительного планирования мощности.

Примечание. При проектировании систем оперативной обработки транзакций (OLTP) выбирайте оборудование, обладающее достаточной мощностью, способное выдержать обработку транзакций в период максимальной загруженности. Тогда вы можете не беспокоиться даже при наихудшем развитии событий.

Практические советы

Банкоматы

Давайте в качестве примера рассмотрим систему с банкоматами. Допустим, национальный банк нанял вас спроектировать систему банкоматов для своего чикагского отделения. В результате опросов вы могли узнать, что пиковая нагрузка на сеть банкоматов приходится на время с 11 часов утра до 2 часов дня – в то самое время, когда большинство людей идут обедать. Зная эту информацию, вы сможете спроектировать свою систему так, чтобы она могла выдержать период пиковой нагрузки.

Другим типом систем обработки транзакций являются системы поддержки принятия решений (DSS). Транзакции систем поддержки принятия решений возвращают большие объемы информации и требуют для своей обработки гораздо больше времени, чем транзакции OLTP. Для обработки транзакции DSS могут понадобиться часы или даже дни. В качестве примера системы поддержки принятия решений можно привести архив складских запасов, запись в который производится редко, только при его обновлениях. Такие системы обычно снабжают информацией сотрудников-управленцев, чтобы они могли принимать важные решения, например, о развитии бизнеса или о необходимом уровне складских запасов. В качестве другого примера можно привести используемую военно-воздушными силами США систему поддержки принятия решений, информирующую руководящий состав ВВС о текущем состоянии, расположении и вооружении реактивных истребителей, бомбардировщиков и людей.

Как мы уже говорили, транзакции DSS обычно не завершаются за то же время, что и транзакции OLTP. Транзакции DSS обрабатываются гораздо дольше, потому что они извлекают гораздо больший объем данных. Так как транзакции OLTP извлекают необходимые данные по уникальному ключу (например, по номеру потребителя), то они начинают и завершают запрос с информацией, относящейся только к этому ключу. У транзакций DSS запрос не начинается с уникального ключа, наоборот, он начинает работу от начала таблицы базы данных и продолжает работать, пока не просмотрит все данные в базе данных. Транзакции DSS также включают в себя соединения таблиц, связываясь для получения дополнительной информации с другими таблицами.

Примечание. При проектировании систем поддержки принятия решений (DSS) применяйте большие блоки данных, чтобы в одну операцию ввода-вывода умещалось побольше записей. Тогда удастся снизить активность ввода-вывода.

Как знают системные аналитики, в системах этого типа обычно достигается 100-процентное использование центрального процессора и других системных ресурсов, поэтому вопрос состоит не в загрузке системы работой, а в сроках обработки запросов системой. Есть такое практическое правило при проектировании систем DSS: распределяйте, насколько это возможно, систему по имеющемуся оборудованию. Другими словами, вы должны не просто иметь количество дисков, достаточное для того, чтобы база данных помещалась бы на них, а спланировать размещение базы данных по многим томам, чтобы рассеять по ним активность ввода-вывода. Насчет оперативной памяти в этом отношении никакие подобные меры не понадобятся, потому что кэширование к ней почти не применяется. (Для обработки транзакций DSS потребуются полные сканирования таблиц, т.е. просмотр таблиц будет начинаться от их начал и продолжаться пока они не будут полностью обработаны.)

Практические советы

Квартальные продажи

Предположим, что вы составляете квартальный отчет фирмы о продажах. Вам необходимо собрать информацию о продажах товаров в течение этого квартала во всех регионах, в которых осуществлялись продажи. Для получения этих данных нужно сперва соединиться с началом таблицы Регион чтобы получить доступ к первой таблице Покупатель После извлечения имени первого покупателя, будет установлена связь (link) на таблицу Заказы покупателей, чтобы узнать, какие товары были заказаны за нужный период времени. Этот поиск продолжается для второго имени покупателя, затем для третьего, и так далее. После того как все данные для покупателей из этого региона будут просмотрены, надо будет осуществить доступ к таблице Покупатель следующего региона и продолжить этот процесс. Для выполнения этой обработки обычно требуется много времени.

Если вы не можете определить, когда у системы происходит период пиковой нагрузки, предварительное планирование мощности основывается на оценке активности транзакций для установившегося режима работы.

Примечание. Установившимся режимом называют ожидаемую нагрузку на центральный процессор в течение вашего рабочего дня. Если вы предполагаете, что в течение рабочего дня процессор будет использоваться на 55%, то это и есть установившийся режим. Если в этот день был час, в течение которого процессор был загружен на 90%, то этот час называется периодом пиковой нагрузки.

Если вы знаете максимальное количество транзакций, которые будут выполняться в течение рабочего дня и знаете длительность рабочего дня, то вы сможете подсчитать среднее количество транзакций за единицу времени. Однако, так как вы не знаете истинного темпа, в котором будут поступать транзакции, то предварительное планирование мощности системы надо выполнять с "встроенным" резервом мощности. Та часть мощностей системы, которая оставлена как резерв на периоды повышенной рабочей нагрузки, называется резервная мощность.

Последующее планирование мощности для системы ввода заказов должно включать в себя непрерывное слежение за главными счетчиками производительности, чтобы регистрировать, что система делала в прошлом и что она делает в настоящее время. Эта информация обычно хранится в базе данных и применяется для общих отчетов о производительности, об использовании мощностей и об имеющейся резервной мощности. Прогнозирование использования ресурсов компьютера можно выполнить исходя из наглядных графиков, электронных таблиц и отчетов об активности транзакций, создаваемых приложением, способным работать с базами данных, таким как, например, Microsoft Excel.

Еще одна причина, по которой надо создавать и поддерживать резерв мощности компьютера, связана с теорией "загиба кривой" (knee of the curve theory). Если объяснять просто, эта теория предсказывает, что загруженность системы работой непосредственно влияет на образование очередей, а так как длина очередей непосредственно связана со временем отклика (фактически, длина очередей является частью формулы для расчета времени отклика), то загруженность системы оказывает непосредственное влияние на время отклика. Загибом кривой называется точка, начиная от которой такие показатели, как время отклика или длительность очередей, переходят от линейного роста к экспоненциальному или асимптотическому (с уходом в бесконечность при приближении нагрузки к некоторому конечному значению) росту.

Практические советы

Использование мощности и время отклика на примере супермаркета

Предположим, вы пришли в супермаркет в 3 часа утра, набрали нужные вам товары и везете их к кассе. В это раннее время очереди в кассу нет никакой вообще, поэтому использование мощности кассира составляет 0% и длина очереди (количество людей перед вами) тоже нулевая. Ваше время отклика будет равно времени обслуживания. Это значит, что время обслуживания (в данном случае – время, необходимое на выполнение транзакций продажи выбранных вами товаров и оплату чека) и составит все время, необходимое для выполнения данной задачи.

Предположим ту же ситуацию, но в 5 часов вечера, время наибольшей нагрузки на супермаркет. Теперь, когда вы подойдете к кассе, перед вами будут стоять в очереди восемь человек (т.е. длина очереди равна 8). Теперь ваше время отклика будет равно сумме времен отклика каждого из восьми людей перед вами (которые могут варьировать в зависимости от количества покупок, от оплаты банковским чеком или наличными и т.д.) плюс ваше собственное время обслуживания. Использование мощности кассира в 5 часов вечера тоже гораздо больше, чем в 3 часа утра, непосредственным следствием чего и является рост очереди и, следовательно, общее время вашего ожидания (время отклика).

Обычно мы стремимся добиться, чтобы система работала в линейном режиме, т.е., чтобы рост очередей был бы линейным. Из рисунка 6-1 видно, что линейный рост является равномерным ростом очередей в зависимости от роста загруженности системы. Согласно одному практическому правилу, рост очередей остается линейным, пока центральный процессор используется не более чем на 75%.

Впрочем, иногда при установившемся режиме центральный процессор может быть загружен и более чем на 75%. У такой работы имеются некоторые недостатки – в частности, из-за такой высокой загруженности рост длины очередей может стать экспоненциальным. Экспоненциальный рост – это рост в геометрической прогрессии (см. рис. 6.2).

Примечание.Для примеров в данной лекции длительность обслуживания транзакции принята равной 0,52 секунды и считается, что у всех транзакций длительность обслуживания одинакова.

Обратите внимание, что при загруженности центрального процессора, превышающей 75%, кривая зависимости длины очередей переходит от линейного роста к экспоненциальному (т.е. кривая превращается почти в вертикальную линию).

График на рис. 6.3 показывает, как использование мощностей центрального процессора влияет на время отклика. Обратите внимание на то, как похожи графики времени отклика и длины очереди. Наличие на обоих графиках точек загиба, после которых происходит резкое увеличение времени отклика, показывает, что никогда не следует применять установившийся режим с загруженностью центрального процессора более 75%. Это не значит, что процессор никогда не будет работать с загруженностью более 75%, но чем дольше это будет происходить, тем больше негативных последствий вызовет (в отношении длины очередей и длительности отклика).

Недопущение выхода за точку загиба кривой (в нашем примере – 75% мощности процессора) является одним из наиболее важных принципов предварительного планирования мощности, и его нужно соблюдать при определении количества центральных процессоров, нужных для вашей системы. Например, допустим, при предварительном планировании мощности системы, вы оценили, что потребность в ресурсе процессора составит 180% от мощности процессора. Вы можете мучиться из-за очень плохой производительности, а можете запустить два процессора с 90% загруженностью их мощности (на 15% выше точки загиба кривой). Но еще лучше было бы запустить три процессора, загрузив их на 60% мощности, тогда их загруженность будет на 15% ниже точки загиба кривой.

Этот же принцип применяется и к другим элементам системы, например, к дискам. У графиков для дисков точка загиба расположена не так, как у графиков для процессоров, она находится где-то при 85% загруженности их мощности. Эта пороговая величина (85%) относится и к вместимости, и к производительности ввода-вывода дисковых накопителей. Например, 9 Гб диски не должны содержать более 7,65 Гб данных, хранящихся на нем одновременно. Это ограничение на объем хранимых данных может послужить как резерв для роста, но оно более важно для сокращения времени отклика, потому что время поиска для дисков, заполненных полностью, становится больше, увеличивая тем самым суммарное время отклика. В соответствии с этим же правилом, если дисковый накопитель имеет производительность обмена данными 70 операций ввода-вывода в секунду, то его не следует применять в условиях, когда темп ввода-вывода постоянно превышает 60 операций ввода-вывода в секунду (при установившемся режиме работы). Следуя этим правилам, вы сможете минимизировать суммарное время отклика и получить наибольшую производительность своей системы, так как ваши процессоры и диски используются не с полной загруженностью. Кроме того, ваша система сохранит резервы мощности, которые пригодятся при работе в периоды пиковых нагрузок.

Примечание.Помните, что для оптимальной производительности нужно загружать центральный процессор не более чем на 75%, а диски – не более чем на 85%.

Для процессора и дисков надо не допускать превышения их загруженности выше точки загиба, это важный принцип предварительного планирования мощности. А что можно сказать о памяти? Для предварительного планирования памяти нужно рассмотреть обращения к отсутствующим страницам виртуальной памяти (page faulting). Обращения к отсутствующим страницам – это нормальное явление при обычном функционировании системы, оно применяется для доступа к данным на диске. Если системе потребуется что-нибудь из памяти (страница с кодом программы или с данными) и будет иметься нужная страница памяти, то произойдет логическое событие ввода-вывода, означающее, что код или данные считываются из памяти, и транзакция, которой понадобился этот программный код или данные, будет обработана.

А что произойдет, если нужного кода или страницы с данными не окажется в памяти? В этом случае придется выполнить физический ввод-вывод и прочитать нужную страницу с диска. Эта задача выполняется при помощи обращения к отсутствующей странице. Система, если в ее рабочем наборе оперативной памяти не найдется нужная страница с кодом программы или с данными, выдаст прерывание обращения к отсутствующей странице (page fault interrupt). Обработка обращения к отсутствующей странице прикажет другой части системы доставить программный код или данные с физического диска. Другими словами, если нужная вашей системе страница с кодом или данными отсутствует в памяти, то система выполнит обращение к отсутствующей странице, которое прикажет другой части системы выполнить физическую операцию ввода-вывода и доставить нужную страницу с диска. Обращение к отсутствующей странице не повлечет доставку нужной страницы с диска, если эта страница находится в списке резерва (standby list) и, следовательно, уже находится в оперативной памяти, или если она находится в пользовании у другого процесса, с которым она может совместно использоваться (разделяться).

Существует два типа ввода-вывода: пользовательский и системный. Пользовательский физический ввод-вывод происходит, когда пользовательская транзакция просит прочитать данные, которые нашлись в памяти. Происходит простая передача данных с диска в память. Такая передача данных обычно выполняется какой-либо программой для управления потоком данных (data flow manager), дополненной функциональными возможностями контроллера дисков. Системный физический ввод-вывод происходит, когда система запрашивает страницу с программным кодом, нужным для выполняемого ею процесса, а этой страницы нет в памяти. Тогда система выдает прерывание обращения к отсутствующей странице, препятствующее продолжению работы до тех пор, пока с диска не будет доставлена нужная страница. После доставки этой страницы обработка будет продолжена. Обе эти разновидности физического ввода-вывода удлиняют время отклика, потому что время, необходимое на доставку данных из оперативной памяти, занимает микросекунды (миллионные доли секунды), а физический ввод-вывод занимает миллисекунды (тысячные доли секунды). Так как обращения к отсутствующим страницам вызывают физический ввод-вывод, который увеличивает длительность времени отклика, то при минимизации обращений к отсутствующим страницам будет достигаться лучшая производительность системы.

В вашей системе могут возникать три типа обращений к отсутствующим страницам:

Обращения операционной системы к отсутствующим страницам. Если система исполняет программный код операционной системы и следующий адрес из этого кода отсутствует в памяти, то система выдаст прерывание обращения операционной системы к отсутствующей странице, чтобы доставить с диска программный код для адреса. При обращении к отсутствующему адресу, программный код доставляется с диска в память, для чего потребуется выполнить одну физическую операцию ввода-вывода.

Обращения приложений к отсутствующим страницам. Если система исполняет любой другой программный код и следующая страница с этим кодом отсутствует в памяти, то система выдаст прерывание обращения операционной системы к отсутствующей странице, чтобы доставить с диска следующую страницу с программным кодом. При таких обращениях к отсутствующим страницам, происходит передача данных с диска в память, для чего потребуется выполнить одну физическую операцию ввода-вывода.

Страничный обмен. При внесении изменений в страницу данных (в результате чего она становится "недействительной" (dirty page, "черновой" страницей)), производится двухэтапный обмен страниц (page fault swap), при котором система не только доставляет новые данные с диска, но и записывает измененные данные из памяти на диск. Для выполнения этого двухэтапного обращения к отсутствующей странице потребуется две физических операции ввода-вывода, но это гарантирует сохранение всех измененных данных. Если обмен страниц будет происходить слишком часто, то он может стать единственным наиболее значительным фактором, ухудшающим длительность времени отклика. Помните, что при обмене страниц происходит передача данных целиком всей страницы, даже если на самом деле нужно передать лишь несколько байтов. Обмены страниц, вызванные обращениями к отсутствующим страницам, требуют больше времени, чем просто обращения к отсутствующим страницам, потому что для них требуется по два физических ввода-вывода. Поэтому вы в своей системе должны стараться минимизировать количество обменов из-за обращений к отсутствующим страницам.

Когда вы для новой системы оцениваете ее минимальную потребность в оперативной памяти, всегда пытайтесь предугадать общий объем памяти, необходимой для обработки рабочей нагрузки, для чего следует обратиться к спецификациям с требованиями к памяти всех процессов, которые будут работать на вашей системе (включая операционную систему и программы управления базой данных). И не забывайте про обращения к отсутствующим страницам. Для работы с памятью системы нужно собирать информацию о происходящих обращениях к отсутствующим страницам и хранить эту информацию в качестве составной части базы данных о производительности. Чтобы определить, когда понадобится добавить в систему дополнительную память, следует применить упреждающий анализ. На случай пиковых нагрузок следует сохранять достаточно большой объем резервной памяти. При планировании системы постарайтесь предусмотреть резерв памяти, составляющий от 5 до 10 процентов от памяти, необходимой для работы процессов.

Примечание. Полностью избавиться от всех обращений к отсутствующим страницам памяти невозможно, но вы можете минимизировать их количество. Память следует добавлять, когда происходит более двух обращений к отсутствующим страницам за одну секунду. В следующем разделе будут описаны средства для мониторинга производительности (например, счетчики, измеряющие количество обращений к отсутствующим страницам за одну секунду).

При планировании мощности памяти вам потребуется некоторая информация: количество пользователей, одновременно работающих в системе, тип рабочей нагрузки для транзакций и, конечно, тип операционной системы. При предварительном планировании работа обычно начинается с проведения опросов. В данном случае мы производим предварительное планирование сервера базы данных, поэтому информация, относящаяся к загруженности памяти и клиентского приложения, не влияет на планирование мощностей сервера базы данных. Но если вы решите отказаться от беседы с проектировщиком приложения, это будет вашей ошибкой.

Сервер базы данных обрабатывает запросы от пользователей и доставляет информацию, необходимую для выполнения транзакций. Чтобы спланировать оперативную память сервера базы данных, вы должны знать число пользователей, одновременно соединяющихся с системой, и количество транзакций ввода-вывода, возникающих из-за этих пользователей. Этот ввод-вывод имеет форму операций чтения и записи. Беседа с проектировщиком приложения нужна, чтобы получить информацию о различных транзакциях и о генерируемых ими операциях ввода-вывода.

Рассчитывая объем памяти, нужной для вашей системы, вы также должны учесть такие характеристики, как желательную частоту удачных обращений к кэшу и обращений к отсутствующим страницам. Рассмотрим типичный сценарий: вы участвуете в проектировании системы для сервера базы данных, которая будет применяться для заказов в режиме реального времени, и вам надо знать количество одновременно работающих пользователей, из-за которых возникает рабочая нагрузка. Эта информация поможет вам определиться с необходимым вам объемом оперативной памяти. Например, вы знаете, что в каждый момент времени с системой будут одновременно работать 50 пользователей. Для такой системы вам потребуется 25 Мб памяти только для пользователей.

Примечание. Обычно для каждого из пользователей требуется выделять по 500 Кб памяти, потому что эта память необходима для теневого процесса (shadow process) пользователя. Теневой процесс – это пользовательский процесс, который имеется для каждого из пользователей системы.

Затем вам надо знать, какую операционную систему вы будете применять. В нашем случае эта операционная система – Microsoft Windows 2000, для которой нужно 20 Мб памяти. Поэтому теперь вам понадобится уже 45 Мб памяти. Вам также надо будет узнать размер программы базы данных, которая будет у вас работать, в нашем случае – Microsoft SQL Server, для которого нужно 5,5 Мб памяти. Итого теперь требуется 50,5 Мб памяти.

И последняя информация, которая вам понадобится, – размер области памяти для обработки базы данных. Эта область состоит из двух элементов: области журнала и кэша базы данных. Область журнала содержит информацию о выполняющихся действиях записи. Эта область очень важна, потому что в случае сбоя системы во время исполнения транзакции в ней сохранится информация для восстановления образа данных перед транзакцией, т.е. образа базы данных, бывшего до того, как произошел сбой. Область журнала имеет также названия "аудиторский след", "контрольный журнал" (audit trail).

Кэш базы данных представляет собой специальную область вашей системы. Через нее передаются все данные, обрабатываемые вашей системой. Чем кэш крупнее, тем больше будет процент успешных обращений к нему (попаданий в кэш). Процент успешных обращений к кэшу – это вероятность, с которой ваша система находит нужные данные в оперативной памяти; очевидно, что вы хотели бы иметь максимально большой процент попаданий в кэш. Обращения к данным, отсутствующим в кэше, похожи на обращения к отсутствующим страницам памяти тем, что нужная информация должна быть доставлена системой и помещена в память кэша. Поэтому, если область кэша окажется слишком маленькой, то будет происходить физический ввод-вывод, потому что системе придется обращаться к диску и доставлять данные, отсутствующие в кэше. Этот физический ввод-вывод, несомненно, увеличит время отклика для транзакций.

Для расчета размера кэша воспользуйтесь следующей формулой:

размер кэша  =  (размер блока кэша) х (количество блоков в кэше)

Размер блока кэша – это объем данных, передаваемых при одной операции ввода-вывода. Помните, что в SQL Server уже задан стандартный размер блока кэша, равный 8 КБ. Количество блоков в кэше – это просто выбираемый вами размер кэша (в блоках). Для систем оперативной обработки транзакций (OLTP) размер блока следует выбирать поменьше, потому что объем передаваемых данных – небольшой, а чем меньше объем передаваемых данных, тем меньше будет и время, необходимое для исполнения транзакции. В системах поддержки принятия решений (DSS) размер блока должен быть гораздо больше, потому что объем передаваемых данных будет гораздо больше, из-за чего уменьшится количество операций ввода-вывода.

Примечание. Никакая настройка размера кэша не может гарантировать успешность обращений к кэшу от 90% и выше. Есть хорошее практическое правило, согласно которому для малых систем надо иметь кэш размером около 25 Мб, для систем среднего размера – 70 Мб, а для больших систем – 215 Мб. Для систем с очень большими базами данных (около 300 Гб) для получения желаемого процента попадания в кэш понадобится кэш объемом около 3 Гб.

Теперь, пользуясь собранной информацией, мы можем вычислить минимальный необходимый объем памяти. Для расчета минимального объема памяти, необходимого для вашей системы, обычно пользуются следующей формулой:

минимальная память = (системная память) + (пользовательская память) + 
  +(память процесса базы данных)

Здесь системная память – это объем памяти, необходимой для операционной системы и SQL Server, пользовательская память – это по 500 Кб памяти, выделяемых каждому из одновременно работающих пользователей, а память процесса базы данных – это память, необходимая для журнала и кэша.

Эта простая формула может применяться для расчета минимального необходимого объема памяти, нужного для нормальной работы как приложений оперативной обработки транзакций (OLTP), так и для систем поддержки принятия решений (DSS). Для систем DSS нужно выбирать более крупные размеры блоков кэша, потому что приложения DSS выполняют полное сканирование таблиц в режиме последовательного чтения. Увеличив размер блока, можно увеличить количество записей, считываемых за одну физическую операцию ввода-вывода. Для систем DSS кэш не используется, потому что все операции ввода-вывода будут физическими.

Для приложений оперативной обработки транзакций (OLTP) после инсталляции системы вы должны следить за процентом удачных обращений к кэшу. Высокий процент удачных обращений к кэшу поможет вам добиться наилучшего времени отклика и производительности для своей системы.

Примечание. Следует стремиться приблизить успешность попаданий в кэш к 100%, насколько это возможно (и этот показатель не должен быть меньше 90%).

После того как система, для которой производилось предварительное планирование, будет сконфигурирована и настроена, вам надо будет методично собирать данные об использовании ее памяти. Эти данные можно использовать для проверки соответствия созданной вами системы требованиям соглашения об уровне обслуживания, таким как время отклика или загруженность памяти и центрального процессора. Данные можно собрать при помощи просто Microsoft Performance Monitor (Монитора производительности) для среды Microsoft Windows NT.

Примечание. В Microsoft Windows 2000 "монитор производительности" называется не Performance Monitor, а System Monitor.

Помните, что данное исследование является анализом для планирования производительности и поэтому должно производиться достаточно долго. Измерения будут длиться часами (в большинстве случаев – 24 часа), и интервал измерений тоже должен быть установлен равным 24 часам. Для задач планирования производительности нужно заносить в базы данных о производительности по одной записи в сутки. Критерии производительности, называющиеся счетчики (counters), выбираемые вами для мониторинга, будут усредняться по интервалам измерений. Счетчики для планирования мощности памяти, находятся в объекте Memory (в "мониторе производительности" объектом называется набор счетчиков).

Примечание. Чтобы запустить Performance Monitor (Монитор производительности) нажмите сначала мышью на экранную кнопку Start. Затем выберите Programs, Administrative Tools (Common) и Performance Monitor. В окне Performance Monitor в меню Edit выберите Add To Chart (Добавить к схеме). Диалоговое окно Add To Chart может применяться для выбора объектов и счетчиков, которые нужно отслеживать. Для получения дополнительной информации нажмите на кнопку Help в окне Performance Monitor.

Среди счетчиков монитора производительности имеются следующие:

• Page Faults/sec. В этом счетчике содержится среднее количество обращений к отсутствующим страницам за одну секунду. Помните, что обращения к отсутствующим страницам происходят, когда вы запрашиваете страницу с программным кодом или с данными, отсутствующую в рабочей или в резервной (standby) памяти.
• Cache Faults/sec. В этом счетчике содержится среднее количество неуспешных обращений к кэшу, происходящих в системе за одну секунду. Помните, что неуспешные обращения к кэшу происходят всякий раз, когда Cache Manager не находит страницу файла непосредственно в кэше.
• Pages/sec. В этом счетчике содержится среднее количество страниц, прочитанных с диска или записанных на диск системой за одну секунду. Этот счетчик является суммой двух других счетчиков – Pages Input/sec и Pages Output/sec. В нем содержится информация о трафике обращений к страницам, выполняемым в интересах доступа кэша системы к данным файлов для приложений и чтения/записи страниц в/из файлов памяти, не имеющимся в кэше. Пользуйтесь этим счетчиком, если вас беспокоит чрезмерная нагрузка на память (это явление называется пробуксовка, thrashing), что может привести к чрезмерной подкачке страниц.
• Available Memory. Этот счетчик содержит информацию об объеме неиспользуемой памяти, оставшейся в системе. Эта память может использоваться как дополнительная память для базы данных или для системных нужд. Available Memory является наиболее важным счетчиком, применяемым для планирования памяти.

Примечание. Счетчик Available Memory можно просматривать в окне монитора производительности Performance Monitor в составе объекта Memory. Кроме того, в мониторе производительности Windows 2000 Server этот счетчик представлен трижды: Available Bytes, Available Kbytes, Available Mbytes. Также он доступен из Task Manager’а (Диспетчер задач), если открыть вкладку Performance и наблюдать за доступной памятью в течение периода пиковой нагрузки. (Чтобы получить доступ к Task Manager, нажмите правой кнопкой мышки на панель задач и выберите Task Manager в контекстном меню.)

Вам следует хотя бы включить в общий процесс сбора данных для планирования мощности, наблюдение за счетчиками Available Memory и Page Faults/sec.

После сбора данных их можно отобразить в графической форме, чтобы предсказать, какими они станут в будущем. График на рисунке 6-4 показывает пример упреждающего анализа. В этом примере показаны данные о свободной памяти, собранные с 22 октября 1999 года по 14 января 2000 года. При помощи Microsoft Excel эти данные были нанесены на график и построена линия тренда. Зубчатая линия обозначает историю фактического использования памяти, а прямая линия обозначает линейный тренд использования памяти. Как видите, этот анализ предсказывает, что 18 февраля 2000 года у системы останется менее 6% свободной памяти.

График на рис. 6.5 показывает увеличение обращений к отсутствующим страницам виртуальной памяти за тот же период, а также демонстрирует, что по мере уменьшения объема свободной памяти число обращений к отсутствующим страницам увеличивается.

Обратите внимание на то, что данные о количестве обращений к отсутствующим страницам виртуальной памяти за секунду собирались за тот же период времени, что и данные о свободной памяти. Снова воспользуемся Microsoft Excel, чтобы записать эти данные и отобразить их на графике. Зубчатая линия снова обозначает историю фактического изменения показателя, а прямая линия обозначает линейный тренд этого показателя. В нашем случае график предсказывает, что 18 февраля 2000 года у системы будет происходить более шести обращений к отсутствующим страницам в секунду. Значит, и после этой даты число обращений будет увеличиваться и это может привести к нарушению соглашения об уровне обслуживания. Рассмотренный метод упреждающего анализа является простым и эффективным способом слежения за ресурсами памяти.

Теперь, когда мы выполнили предварительное планирование и анализ для памяти, пора выполнить такие же работы и для процессора. К настоящему моменту мы можем принять следующие предположения о работе нашей системы:

• Проектирование приложения и схемы базы данных завершены.
• При целевом установившемся режиме мощность центрального процессора будет использоваться не более чем на 75%.
• Ожидаемый процент удачных обращений к кэшу должен составлять не менее 90%.
• Ни один из дисковых накопителей не используется более чем на 85% как по объему занятого места, так и по производительности ввода-вывода.
• Сервер обслуживает только базу данных.
• Операции ввода-вывода распределены по всем дисковым накопителям.

Мы воспользовались этими допущениями и пороговыми величинами при предварительном планировании памяти, но для упреждающего анализа использования мощности центрального процессора нам нужна дополнительная информация, которую надо получить у проектировщика базы данных и у проектировщика приложения.

Упреждающий анализ использования мощности центрального процессора вовсе не так сложен, как вы могли бы предположить. Помните, что сервер базы данных занимается только лишь обработкой транзакций. Приложение работает на компьютере-клиенте, поэтому данные для предварительного планирования его мощности не входят в формулу для расчета мощности процессора. Сервер будет обрабатывать запросы от пользователей в форме операций ввода/вывода. Проектировщик приложений может предоставить нужную информацию о природе транзакций. Проектировщик баз данных может дать информацию о таблицах и индексах, подвергающихся воздействию транзакций. Поэтому первой задачей должно стать определение количества операций ввода-вывода, генерируемых транзакциями и длительности времени, за которое они должны быть завершены. Нам надо знать, какое количество транзакций должно быть обработано системой и знать границы рабочего дня (часы работы системы) или границы периода пиковых нагрузок.

Как вы уже поняли, всегда предпочтительным является предварительное планирование для периода пиковых нагрузок, потому что оно соответствует наихудшему сценарию развития событий, а мы могли бы создать такую систему, которая выдержала бы это. К сожалению, в большинстве случаев, необходимая для этого информация недоступна, поэтому остается довольствоваться информацией, полученной для установившегося режима. Чтобы получить более глубокое понимание обрабатываемых транзакций, мы должны разобраться во внутреннем устройстве ("анатомии") транзакций, в их "профиле", что поможет нам подсчитать количества генерируемых чтений и записей, благодаря чему мы сможем спрогнозировать ожидаемую нагрузку на центральный процессор. Эту информацию можно получить из бесед с проектировщиками базы данных и проектировщиками приложений. Сначала надо узнать, сколько транзакций каждого типа будут проходить через систему, а затем надо определить количество генерируемых операций чтения и записи. Так будет рассчитана оценка нагрузки на центральный процессор.

Для уже работающих систем пользователи могут определить профили транзакций, запуская транзакции по одной за раз и следя за ними через Performance Monitor (чтобы определить количество генерируемых операций чтения и записи). Эта "натурная" информация может применяться для подбора скорости, типа и количества используемых центральных процессоров.

Итак, вопрос о планировании мощностей процессоров в отношении обработки операций ввода-вывода, генерируемых пользовательскими транзакциями, мы обсудили. Но операции ввода-вывода могут генерироваться также и устройствами для обеспечения отказоустойчивости. Эти дополнительные операции ввода-вывода тоже должны учитываться при планировании мощностей процессоров.

Сейчас большинство компьютерных фирм добиваются отказоустойчивости при помощи поддержки технологии RAID (Redundant Array of Independent Disks, "массивы независимых дисковых накопителей с избыточностью"). (О технологии RAID см. лекцию 5.) Запомните, что чаще всего применяются следующие уровни RAID:

• RAID 0. Дисковые накопители без дублирования.
• RAID 1. Зеркальное дублирование дискового накопителя.
• RAID 5. Несколько дисковых накопителей с расслоением данных.

Так как в RAID 0 не применяется дублирование данных, то для них достаточно одиночного повреждения – при отказе дискового накопителя вы потеряете данные на нем и, следовательно, во всей базе данных. Схема массива RAID 0 показана на рис. 5.9. В RAID 1 обеспечивается зеркальное дублирование диска базы данных. При отказе какого-либо дискового накопителя остается резервный накопитель, весь заполненный данными, такими же, какие были и на отказавшем дисковом накопителе. Если вы решите применять массивы RAID 1, то можно воспользоваться достоинствами параллельного поиска (split seek, см. лекцию 5), благодаря которому система может выполнять поиск данных одновременно сразу на двух дисковых накопителях, что значительно повышает скорость поиска и, следовательно, уменьшает время отклика для транзакций. Схема массива RAID 1 показана на рис. 5.10.

Выбор уровня RAID непосредственно влияет на количество операций дискового ввода-вывода, т.к. разные уровни RAID отличаются количеством записей на диски. Например, для RAID 1 по сравнению с RAID 0 требуется в два раза больше записей на диск. Если пользователь задаст транзакцию, требующую 50 чтений и 10 записей, то при использовании RAID 1 количество записей вырастет до 20.

Если конфигурация RAID 0 имеет два дисковых накопителя, то равноценная конфигурация RAID 5 должна иметь три дисковых накопителя. В конфигурациях RAID 5 применяется слой данных (stripe), содержащий информацию о данных на двух других накопителях, который может быть использован для восстановления данных с отказавшего диска. Схема массива RAID 5 показана на рис. 5.11. Эта схема защиты базы данных хороша и по показателям производительности и по цене. Каждая запись в RAID 5 удваивает количество чтений и количество записей для каждой обрабатываемой транзакции, потому что каждая транзакция должна быть записана на два диска – должен быть прочитан слой контроля по четности, изменен в соответствии с новыми данными, а затем снова записан. Эта избыточность несколько увеличивает длительность времени отклика.

Чтобы рассчитать количество операций ввода-вывода для различных уровней RAID, можно воспользоваться следующими формулами:

Для RAID 0:

количество операций ввода-вывода = (количество чтений на одну транзакцию) + 
+(количество записей на одну транзакцию)

Если транзакция содержит 50 чтений и 10 записей, то общее количество операций ввода-вывода для уровня RAID 0 будет равно 60.

Для RAID 1:

количество операций ввода-вывода = 
(количество чтений на одну транзакцию) + 
(2 х [количество записей на одну транзакцию])

Если транзакция содержит 50 чтений и 10 записей, то общее количество операций ввода-вывода для уровня RAID 1 будет равно 70.

Для RAID 5:

количество операций ввода-вывода = 
3 х (количество операций ввода-вывода на одну транзакцию)

Если транзакция содержит 50 чтений и 10 записей, то общее количество чтений будет равно 150, а общее количество записей будет равно 30. Общее количество операций ввода-вывода для уровней RAID 5 будет равно 180.

Увеличение количества операций ввода-вывода зависит от контроллера диска и "прозрачно" для пользователей, которым не нужно настраивать приложение. Помните, что выбор массива RAID оказывает непосредственное влияние на количество обрабатываемых операций ввода-вывода. Нужно принимать во внимание это увеличение количества операций ввода-вывода, так как оно влияет на загруженность центральных процессоров и на количество дисков, выбранное при предварительном планировании.

Рассчитав общее количество чтений и записей, соответствующих пользовательским транзакциям и добавив операции ввода-вывода, необходимые для работы выбранного вами уровня RAID, вы получите всю информацию, необходимую для расчета нагрузки на центральный процессор. Для определения загруженности центрального процессора применяется следующая формула:

загруженность центрального процессора = 
(темп ввода-вывода) х (время обслуживания) х 100

В этой формуле темп обозначает количество операций ввода-вывода, которые должны быть обработаны за одну секунду, а время обслуживания обозначает длительность времени, необходимого для обработки типичной транзакции ввода-вывода. Эта формула просто утверждает, что загруженность равна общему количеству операций ввода-вывода, выполняемых системой за одну секунду, умноженному на время, необходимое для выполнения каждой задачи, и умноженному на 100 (чтобы загруженность выражалась в процентах).

Для определения количества центральных процессоров, требующихся системе, нужно выполнить следующие расчеты для каждой транзакции, обрабатываемой в качестве рабочей нагрузки:

1. Рассчитайте общее количество операций чтения, которые будут выполняться в системе, при помощи следующей формулы:

   общее количество чтений = 
   (количество чтений на одну транзакцию) х (общее количество транзакций)

2. Определите, сколько из этих операций чтения будут физическими операциями ввода-вывода, а сколько – логическими операциями ввода-вывода, пользуясь следующими формулами:

   общее количество логических чтений = 
   (общее количество чтений) х (процент успешных обращений к кэшу)
   
   общее количество физических чтений = 
   (общее количество чтений) – 
   -(общее количество логических чтений)

3. Преобразуйте общие количества каждой из разновидностей операций чтения в количество чтений в секунду при помощи следующих формул:

   количество логических чтений в секунду = 
    (общее количество логических чтений) / (рабочий период)
    
   количество физических чтений в секунду = 
    (общее количество физических чтений) / (рабочий период)

   Здесь рабочий период обозначает длительность времени (в секундах), в течение которого должна быть выполнена работа.
4. Рассчитайте объем времени работы центрального процессора, истраченный на каждую из разновидностей операций чтения при помощи следующих формул:

   время для выполнения логических чтений = 
   (количество логических чтений в секунду) х 
   (длительность операции логического чтения)
   
   время для выполнения физических чтений = 
   (количество физических чтений в секунду) х 
   (длительность операции физического чтения)

   Здесь длительность операции логического чтения обозначает время, необходимое для обработки одного логического чтения, а длительность операции физического чтения – время, необходимое для обработки одного физического чтения. Эти длительности операций чтения можно узнать при помощи Performance Monitor (см. врезку "Как узнать длительность операций чтения" после данного перечня инструкций по расчету.)
   Примечание.Длительность операций чтения обычно составляет 0.002 секунды для физического чтения и 0.001 секунды для логического чтения.
5. Рассчитайте загруженность центральных процессоров для различных видов операций чтения при помощи следующей формулы:

   загруженность = (темп чтения) х (время обслуживания) х 100

   Можно рассмотреть отдельно загруженность логическими или физическими операциями чтения, применив следующие формулы:

   загруженность операциями логического чтения = 
   (количество логических чтений в секунду) х 
   (длительность операции логического чтения) 
   
   загруженность операциями физического чтения = 
   (количество физических чтений в секунду) х 
   (длительность операции физического чтения)

   Эта информация полезна, когда надо определить, а не слишком ли много нагрузки вызвано операциями физического чтения. Если это так, то можно настроить размер кэша, чтобы сдвинуть равновесие в сторону операций логического чтения.
6. Рассчитайте общее количество операций записи, которые будут выполняться в системе, при помощи следующей формулы:

   общее количество записей = (количество записей на одну транзакцию) х 
   (общее количество транзакций) х (множитель RAID)

   Здесь множитель RAID обозначает общее количество операций записи, выполняемых рабочей нагрузкой за период обработки.
7. Определите, сколько операций записи в секунду будут проходить через систему, пользуясь следующей формулой:

   количество записей в секунду = (общее количество записей) / 
   (рабочий период)

   Здесь рабочий период по-прежнему обозначает длительность времени (в секундах), в течение которого должна быть выполнена работа.
8. Рассчитайте суммарное время работы центрального процессора, истраченное на обработку операций записи, пользуясь следующей формулой:

   время центральных процессоров для выполнения записей = 
   (количество записей в секунду) х 
   (длительность обработки центральным процессором одной операции записи)

9. Рассчитайте загруженность операциями записи, пользуясь следующей формулой:

   загруженность операциями записи = (количество записей в секунду) х 
   (длительность обработки центральным процессором одной операции записи) х 100

10. Рассчитайте суммарную загруженность центральных процессоров для каждого из типов транзакций, пользуясь следующей формулой:

    загруженность центральных процессоров  = 
    ((загруженность операциями логического чтения) + 
    (загруженность операциями физического чтения) +
    (загруженность операциями записи)) х 100

    Этот расчет должен быть выполнен для каждого типа транзакций, допустимых в вашей системе. Например, если ваша система – банковская, то в ней должны иметься транзакции для снятия денег со счетов, для помещения денег на счета и справки о состоянии баланса. Для точного предварительного планирования мощности центральных процессоров в вашей системе вычисления о нагрузке должны быть выполнены раздельно для каждого из этих трех типов транзакций.
11. И наконец, рассчитайте суммарную загруженность центральных процессоров, пользуясь следующей формулой:

    суммарная загруженность центральных процессоров = 
    сумма загруженностей для всех отдельных видов транзакций

    Если суммарная загруженность центральных процессоров превысит 75-процентный порог, то вам следует установить в свою систему дополнительные центральные процессоры, которые уменьшат суммарную загруженность на один процессор в соответствии со следующей формулой:

    суммарная загруженность на один процессор  = 
    (суммарная загруженность центральных процессоров) / 
    (количество центральных процессоров)

    Добавьте столько центральных процессоров, чтобы суммарная загруженность на один процессор снизилась ниже 75%. Например, если суммарная загруженность центральных процессоров окажется равной 180%, то нужно применять три центральных процессора. В результате для трехпроцессорной системы суммарная загруженность на один процессор будет равна 60%.

Примечание.Вы, наверное, удивлены, почему ни в одной из наших формул не присутствует скорость работы процессоров. На самом деле, она входит в формулы, но в неявном виде. Скорость процессоров учтена во времени обслуживания – длительности времени, необходимого для обработки транзакции.

Длительность операций чтения в вашей системе можно определить при помощи утилиты Performance Monitor. Включите Diskperf при помощи следующей команды, вводимой в окне MS-DOS:

diskperf -y

Затем запустите Performance Monitor и наблюдайте в объекте Physical Disk за счетчиками Avg. Disk sec/Read и Avg. Disk sec/Write. Обратите внимание, что эти счетчики дают вам среднее время для операций физического чтения. Для определения длительности логического чтения операций эти счетчики неприменимы.

После того как ваша система будет реализована, потребуется тщательно следить за загруженностью центрального процессора, так же, как и за памятью. В Performance Monitor имеется множество счетчиков, связанных с измерением загруженности отдельных центральных процессоров. Эти счетчики находятся в объекте Processor. Для задач предварительного планирования мощности наиболее полезны следующие счетчики:

• % Processor Time. Процент истекшего времени, в течение которого процессор был занят, исполняя команды. Команда (instruction) – это минимальная единица работы, исполняемой компьютером, поток (thread) – это объект, который выполняет команды, а процесс (process) – это объект, создаваемый при запуске программы. Счечик % Processor Time можно рассматривать как долю времени, расходуемого на выполнение полезной работы.
• % Privileged Time. Процент времени, в течение которого процессор работал в привилегированном режиме (Privileged mode). В привилегированном режиме исполняются уровень обслуживания Windows NT (service layer), программы Executive и ядро Windows NT. Драйверы большинства устройств (кроме графических адаптеров и принтеров) также исполняются в привилегированном режиме.
• % User Time. Процент времени, в течение которого процессор работал в пользовательском режиме (User mode). В пользовательском режиме также исполняются графические алгоритмы, драйверы графических устройств, драйверы принтеров и Window Manager. Программы, исполняемые в пользовательском режиме, не могут повредить целостность Windows NT Executive, ядра и драйверов устройств.
• % Interrupt Time. Процент времени, затраченного процессором на обработку аппаратных прерываний. Прерывания выполняются в привилегированном режиме, поэтому время, затраченное на их обработку, входит в состав показателя % Privileged Time. Этот счетчик помогает выяснить причину чрезмерно большого времени работы в привилегированном режиме.
• Interrupts/sec. Этот счетчик содержит среднее количество прерываний устройств, поступающих к процессору за одну секунду. Устройства прерывают работу процессора в случаях, когда они завершили выполнение задачи или когда требуются вмешательство процессора по какой-либо другой причине. Прерывания могут генерировать такие устройства, как системный таймер, мышь, канал обмена данными, сетевая интерфейсная плата, а также другие периферийные устройства. Во время прерываний нормальное исполнение потока приостанавливается, и в результате прерывания процессор может переключиться на исполнение другого потока, с более высоким приоритетом. Прерывания от таймера происходят часто и периодически и образуют фон активности прерываний.

Для предварительного планирования мощности могут понадобиться не все эти показатели; выбор применяемых показателей зависит от глубины проводимого вами исследования. По крайней мере, следует использовать счетчик % Processor Time.

При помощи Performance Monitor вы можете также получить усредненные данные для нескольких центральных процессоров. Для этого воспользуйтесь объектом System, содержащим, среди прочих, следующие счетчики:

• % Total Processor Time. Сумма показателей % Processor Time всех процессоров, деленная на количество процессоров в системе.
• % Total Privileged Time. Сумма показателей % Privileged Time всех процессоров, деленная на количество процессоров в системе.
• % Total User Time. Сумма показателей % User Time всех процессоров, деленная на количество процессоров в системе.
• % Total Interrupt Time. Сумма показателей % Interrupt Time всех процессоров, деленная на количество процессоров в системе.
• Total Interrupts/sec. Среднее количество прерываний устройств, поступающих к процессорам за одну секунду. Этот счетчик служит признаком загруженности системных устройств в масштабах всего компьютера.

Информация, собранная при помощи счетчиков Performance Monitor, может применяться для прогнозирования увеличения нагрузки на отдельные центральные процессоры, следствием которого станет увеличение времени отклика для этого процессора. На рис. 6.6 показан график загруженности центрального процессора (значения загруженности для разных дат). Обратите внимание, что тренд загруженности центрального процессора растет и достигнет 75% порога 18 февраля 2000 года.

Примечание. Чем больше точек с данными вы соберете, тем точнее будет ваш прогноз.

Теперь, когда мы выполнили предварительное планирование памяти и мощности процессора, надо выполнить предварительное планирование дисковой подсистемы. Предварительное планирование этой части системы не составит труда, потому что большинство необходимых нам данных уже рассчитано. Нам нужно, во-первых, общее количество операций ввода-вывода, которые будут обрабатываться системой. Эта информация уже известна нам, мы рассчитали ее при предварительном планировании мощности процессора. Во-вторых, нам нужно знать размер базы данных. Эту информацию можно получить у проектировщика базы данных. При предварительном планировании дисковой подсистемы важно понимать, что вы производите планирование как размера базы данных, так и количества выполняемых операций ввода-вывода в секунду, что может выразиться в значительном увеличении количества дисковых накопителей.

Многие люди бывают удивлены количеством дисковых накопителей, необходимых для их баз данных. Но дополнительные накопители дают дополнительные точки доступа к данным. Если вы имеете только одну точку доступа к данным, то вы создаете узкое место ("бутылочное горлышко"). Так как через это узкое место придется проходить всем транзакциям, то длительность откликов будет увеличиваться. Есть такое практическое правило – имейте как можно больше точек доступа к данным. Чем больше точек доступа к данным будет у вас, тем меньше станет вероятность возникновения узкого места из-за недостаточного количества дисковых накопителей. Кроме того, вы сможете генерировать больше операций ввода-вывода в секунду – чтобы система могла выдерживать большой поток операций ввода-вывода, необходимый для больших баз данных.

Предположим, ваша система управляет базой данных объемом 10 Гб и в ней генерируется 140 операций ввода-вывода в секунду. Из правила 85% об объеме дисковой памяти следует, что вам понадобится дисковый накопитель объемом примерно в 12 Гб, чтобы его хватило для хранения базы данных. Теперь взглянем на требования к дисковым накопителям с точки зрения производительности ввода-вывода. Если дисковые накопители имеют производительность ввода-вывода 70 операций в секунду, то с учетом правила 85% для производительности каждого из накопителей вам потребуются три накопителя. Поэтому, так как анализ производительности ввода-вывода требует применения трех накопителей (максимально), мы должны применять три дисковых накопителя, суммарный объем которых составит 12 Гб, а производительность каждого будет 70 операций ввода-вывода в секунду.

Обратите внимание, что эта конфигурация – минимальная, если хотите, то можете применить большее количество дисковых накопителей с более высокой производительностью. Также обратите внимание, что этот метод анализа не учитывает эффекты от применения конфигураций RAID.

Примечание. При предварительном планировании дисковой подсистемы всегда соблюдайте "правило 85%" и для объема базы данных, и для производительности операций ввода-вывода генерируемых пользователями. Использование каких-либо других расчетов вызывает увеличение количества дисковых накопителей. Также помните, что 85% является максимально допустимым значением использования дисков. На практике следует загружать диски менее чем на 85%. И помните, что слишком большое количество операций ввода-вывода в секунду вызовет появление узких мест и, следовательно, увеличит длительность времени отклика.

А теперь давайте более подробно изучим, как правильно определить количество дисковых накопителей, нужных для вашей системы, с учетом применения конфигураций RAID. Вам понадобится хранить три основных категории данных:

• Windows 2000 и SQL Server;
• файлы журналов;
• саму база данных.

Надо будет рассчитать количество дисковых накопителей для каждой из этих категорий данных. Суммировав эти числа, вы получите количество дисковых накопителей, необходимых для вашей системы.

Сначала надо рассчитать количество дисковых накопителей, необходимых для хранения первой категории данных – операционной системы Windows 2000 Server и СУБД SQL Server. Обычно для этого применяют отдельный набор томов RAID 1 (дисковые накопители с зеркальным дублированием), чтобы обеспечивать наиболее быстрое восстановление после отказов. Количество дисковых накопителей может быть разным в зависимости от объема хранимой на них информации, но операционная система Windows 2000 и СУБД SQL Server обычно умещаются на одном диске. Наш простой метод расчета можно выразить следующей формулой:

диски для операционной системы и SQL  = 
(диски для Windows 2000 Server и SQL) х (множитель RAID)

В данном случае, для дисковых накопителей с зеркальным дублированием, результатом формулы будет 2 диска (Windows NT и SQL Server уместятся на одном диске, а другой будет служить дублирующим диском массива RAID 1). Конфигурация тома для операционной системы как RAID 5 или как RAID 0 не рекомендуется. Применять RAID 5 имеет смысл, только когда для собственно хранения данных требуется более одного диска, и вам следует стремиться к как можно более быстрому восстановлению операционной системы и программы СУБД.

Затем вам потребуется рассчитать количество дисковых накопителей, необходимых для поддержки системных файлов журналов. Это количество сильно зависит от общего количества операций записи за одну секунду, вызываемых вашими транзакциями. Помните, что ценность информации, содержащаяся на этих дисках, очень велика. Она представляет собой "аудиторский след" (контрольный журнал) или "образ до сбоя", который понадобится, если что-нибудь случится с базой данных. При помощи аудиторского следа вы сможете отменить транзакции, незавершенные из-за отказа диска. Расчет количества операций записи уже был выполнен при предварительном планировании мощностей процессоров. Пусть, например (эти числа взяты произвольно), транзакции вызывают 1 500 000 операций записи при использовании тома RAID 0. Если мы решим, что для дисковых накопителей, хранящих журнал, надо применять RAID 1, то получится, что за 8-часовой рабочий день должно быть выполнено 3 000 000 операций записи, или 104,16 операций записи за одну секунду. (Помните, что по сравнению с RAID 0, массивы RAID 1 удваивают количество операций записи на одну транзакцию.) Для расчета необходимого количества дисковых накопителей примените следующую формулу:,

диски для журналов  = 
(количество записей в секунду) / (производительность ввода-вывода диска)

Помните, что производительность ввода-вывода диска в данной формуле должна составлять 85% от его паспортной максимальной производительности. Также не забудьте округлить результат деления (количество записей в секунду) / (производительность ввода-вывода диска) до ближайшего целого числа в сторону увеличения. И наконец, не забудьте скорректировать величину количество записей в секунду в соответствии с увеличением количества операций записи, вызванным из-за применения того или иного уровня RAID. Если мы применим 85-процентный потолок к дисковым накопителям, имеющим максимальную производительность ввода-вывода 70 операций ввода-вывода за одну секунду, то получится, что нам надо иметь 1,7 накопителя. Округлив этот результат, мы получим, что нам надо иметь два накопителя.

И наконец, надо будет рассчитать количество дисковых накопителей, необходимых для базы данных. Помните, что вы должны учитывать не только необходимый объем дисковой памяти, но и количество операций ввода-вывода, которые должны выполняться одну секунду, а затем взять тот из результатов расчета, который окажется больше.

Чтобы определить количество дисковых накопителей, необходимых для того, чтобы база данных могла на них уместиться, примените следующую формулу:

диски для базы данных  = (объем данных) / (размер диска) + (прибавка RAID)

Помните, что размер диска в данной формуле должен составлять 85% от его паспортной максимальной емкости. Также не забудьте, что для объема данных и размера диска надо применять одинаковые единицы измерения (например, килобайты или мегабайты). Прибавка RAID – это количество дополнительных дисковых накопителей, необходимых для обеспечения отказоустойчивости. Для RAID 1 это число равно количеству дисковых накопителей, необходимых для хранения самой базы данных. Для RAID 5 требуется один дополнительный накопитель. Для нашей 10-гигабайтной базы данных, использующей RAID 5, потребуется два 12 Гб накопителя.

Примечание. Для дисковых накопителей, хранящих базу данных, рекомендуется применять RAID 5.

Количество дисков, необходимых, чтобы система могла выдержать необходимый темп ввода-вывода, может вырасти очень значительно, как вы уже видели из простого примера, приведенного ранее. Чтобы рассчитать это количество, надо выполнить ряд действий:

1. Рассчитайте общее количество операций чтения, которые будут проходить через систему, применив следующую формулу:

   общее количество чтений = (количество чтений на одну транзакцию) х 
   (общее количество транзакций)

   Предположим, на одну транзакцию у нас производится 500 чтений, а всего будет 50 000 транзакций, тогда всего у нас будет 25 000 000 чтений.
2. Определите, сколько из этих операций чтения будут физическими операциями ввода-вывода, а сколько – логическими операциями ввода-вывода, пользуясь следующими формулами:

   общее количество логических чтений = (общее количество чтений) х 
   (процент успешных обращений к кэшу)
   
   общее количество физических чтений = (общее количество чтений) - 
   (общее количество логических чтений)

   Предположим, процент успешных обращений к кэшу равен 90%, тогда общее количество логических операций чтения у нас будет равно 22 500 000, а общее количество физических операций чтения будет равно 2 500 000.
3. Преобразуйте общее количество физических операций чтения в количество чтений в секунду при помощи следующей формулы:

   количество физических чтений в секунду = 
   (общее количество физических чтений) / (рабочий период)

   Здесь рабочий период обозначает длительность времени (в секундах), в течение которого должна быть выполнена работа. Эта величина нужна также для расчета загруженности центрального процессора. Если взять для нашего примера 8-часовой рабочий период, то мы получим 86,8 физических операций чтения в секунду.
4. Затем рассчитайте общее количество операций записи, которые будут выполняться в системе, при помощи следующей формулы:

   общее количество записей = (количество записей на одну транзакцию) х 
   (количество транзакций) х (множитель RAID)

   Пусть мы имеем 10 операций записи на одну транзакцию и применяем массив RAID 5, тогда общее количество записей будет равно 10 х 50 000 х 3, т.е. 1 500 000 операций записи.
5. Преобразуйте общее количество физических операций записи в количество операций записи в секунду при помощи следующей формулы:

   количество физических записей в секунду = (общее количество физических записей) / 
   (рабочий период)

   В нашем примере мы имеем 1 500 000 физических операций записи за 8-часовой рабочий период (28 800 секунд), что дает 52,1 физических операций записи в секунду.
6. Рассчитайте общее количество физических операций ввода-вывода в секунду при помощи следующей формулы:

   количество физических операций ввода-вывода в секунду = 
   	(общее количество физических чтений в секунду) + 
   	(количество физических записей в секунду)

   В нашем примере мы имеем 86,8 физических операций чтения в секунду и 52,1 физических операций записи в секунду, что дает в сумме 138,9 физических операции ввода-вывода в секунду.
7. Вычислите общее необходимое количество дисковых накопителей по следующей формуле:

   количество дисков для базы данных = 
   	((количество физических операций ввода-вывода в секунду) / 
   	(производительность ввода-вывода одного диска)) + (прибавка RAID)

Помните, что значение производительности ввода-вывода одного диска вы должны брать с учетом правила "85%". Прибавка RAID – это количество дополнительных дисковых накопителей, необходимых для обеспечения отказоустойчивости. Если мы имеем всего 138,9 физических операции ввода-вывода в секунду, а производительность диска составляет 70 операций ввода-вывода в секунду и применяется массив RAID 5, то всего понадобится четыре дисковых накопителя – три для поддержки суммарного ввода-вывода и еще один для обеспечения отказоустойчивости массива RAID 5.

Итак, вы видите, что для размещения базы данных размером 10 Гб было бы достаточно иметь всего лишь один диск, но с учетом выполняемого ввода-вывода потребуется три диска – больший из двух результатов расчета.

Чтобы определить суммарное количество дисковых накопителей, нужных для системы, надо суммировать все количества накопителей, нужных для всех ее компонент. В соответствии с условиями нашего примера нам понадобятся два накопителя для Windows 2000 Server и SQL Server, два накопителя для файлов журнала и четыре накопителя для базы данных, из чего следует, что для всей системы потребуется восемь дисковых накопителей.

Практические советы.

Оставляйте себе резервы

Большинство проектировщиков пользуются пороговыми величинами (75% для загруженности центральных процессоров, 85% для использования дисков и т.д.) как максимальными значениями нагрузок. В большинстве случаев желательно применять меньшие величины. Конечно, часто решения в этих вопросах принимают не проектировщики. На решение проектных вопросов могут оказывать влияние такие внешние факторы, как бюджет расходов на покупку вычислительной техники. В качестве хорошего целевого показателя можно принять максимальную загруженность центральных процессоров, равную 65% и использование дисков на 70%. Однако вы можете применять и любые другие значения этих процентов, которые сочтете оптимальными для проектируемого вами типа систем.

После того как система будет установлена и запущена в работу, вам надо будет собирать данные об использовании ее дисков, чтобы знать обо всех изменениях, которые могут потребоваться. При расширении системы может увеличиться количество пользователей (а следовательно, и количество транзакций), могут измениться требования к базе данных (в результате чего может увеличиться размер базы данных) и т.д.

При выполнении исследований последующего планирования загруженности дисков понадобится следить за следующими счетчиками утилиты Performance Monitor, которые вы найдете в объекте PhysicalDisk:

• % Disk Time. Процент истекшего времени, в течение которого выбранный дисковый накопитель был занят обслуживанием запросов чтения или записи.
• % Disk Read Time.Процент истекшего времени, в течение которого выбранный дисковый накопитель был занят обслуживанием запросов чтения.
• % Disk Write Time.Процент истекшего времени, в течение которого выбранный дисковый накопитель был занят обслуживанием запросов записи.
• Avg. Disk Read Queue Length. Среднее количество запросов чтения, стоящих в очереди на выбранном дисковом накопителе за время интервала измерения.
• Avg. Disk Write Queue Length. Среднее количество запросов записи, стоящих в очереди на выбранном дисковом накопителе за время интервала измерения.
• Avg. Disk Queue Length.Среднее количество запросов (любых – и чтения, и записи), стоящих в очереди на выбранном дисковом накопителе за время интервала измерения. Этот показатель является суммой двух предыдущих показателей.
• Disk I/O Count Per Second.Активность ввода-вывода массива дисков за одну секунду, усредненная за интервал измерения. Этот счетчик недоступен непосредственно из утилиты Performance Monitor, чтобы получить эту величину, надо просто сложить значения двух других счетчиков, которые доступны – Disk Reads/sec и Disk Writes/sec*.
• Disk Space Used.Объем места на диске, которое в данный момент используется базой данных или операционной системой. Этот счетчик недоступен из Performance Monitor, для получения этой информации нужно применять Disk Administrator.
• Disk Space Available.Объем места на диске, которое в данный момент свободно**.

Для запуска Disk Administrator нажмите на экранную кнопку Start, затем выберите Programs, Administrative Tools (Common) и, наконец, Disk Administrator. Для получения дополнительной информации об использовании утилиты Disk Administrator, производительности, нажмите на кнопку Help в окне Disk Administrator.

Анализ информации об использовании дисков несложен. Например, если бы мы анализировали работу системы, то для определения объема свободного места мы собирали бы информацию о свободном месте на дисках. На рис. 6.7 показаны нагрузка на базу данных в отношении наличия свободного места.

Как можно видеть, в начале наблюдений у нас было 2,05 Мб свободного места из общего объема в 6,15 Мб, т.е. диск был заполнен примерно на 67%. 14 января 2000 года объем свободного места на диске уменьшился примерно до 1,5 Мб, т.е. диск заполнился примерно на 75%. Проведя при помощи Microsoft Excel линию тренда, можно спрогнозировать, что 18 февраля 2000 года на диске останется свободно только около 1,3 Мб, т.е. диск заполнился примерно на 83%. Администратор баз данных может принять решение приобрести в этот момент дополнительный диск.

Планирование мощности сети мы оставили под конец, потому что изнутри системы вы не сможете получить много информации. Из утилиты Performance Monitor нельзя получить никакие счетчики производительности работы сети, поэтому предварительное планирование сети может оказаться достаточно трудным делом. Сеть обычно является самым слабым звеном в системе, поэтому будьте реалистичны при ее оценке.

Чтобы выполнить предварительное планирование сети, вам понадобится определить, сколько пользователей будут одновременно работать в системе, сколько сообщений (messages) будет проходить за одну секунду и сколько в среднем байт будет содержаться в этих сообщениях. Опираясь на эту информацию, вы можете произвести некоторые оценки минимально необходимой пропускной способности сети. Пусть, например, в нашей системе будут передаваться такие объемы данных: будет 10 пользователей, каждый из которых будет передавать 25 сообщений в минуту. Каждое сообщение будет иметь длину 259 байтов. Можно оценить, что за одну минуту все эти 250 сообщений будут генерировать 64 750 байтов в минуту, т.е. 518 000 битов в минуту, т.е. 8633,33 бита в секунду. Для такой нагрузки подойдет небольшая сеть. Для оценки мощности сети можно применять следующую формулу:

мощность сети = (количество сообщений секунду) х  (длина сообщений) х  
(количество битов в одном байте)

При помощи этого расчета вы можете приблизительно оценить мощность (бит/сек), которую должна будет иметь линия передачи данных.

Почти все смогут выполнить такую оценку сети, даже без мониторинга ее использования. Кроме того, в большинстве случаев приходится пользоваться той сетью, т.е. вы не можете выбрать другую сеть, чем та, что уже поддерживается вашей системой.

При выполнении исследований последующего планирования загруженности сети вам понадобится следить за счетчиком производительности Bytes/Sec Through Network Interface утилиты Network Monitor (Сетевой монитор). Этот счетчик обозначает процент времени, когда линия передачи данных занята.

Примечание. Инструкции по инсталляции утилиты Network Monitor вы найдете в разделе "Installing Network Monitor" справочной системы Windows 2000 Server.

Для анализа сетевых данных надо сначала рассчитать пропускную способность линии передачи данных (мощность сети), как было показано выше, а затем посмотреть значение счетчика Bytes/Sec Through Network Interface. Зная два этих значения, можно вычислить общую загруженность сети при помощи следующей формулы:

загруженность сети = 
((количество байт, проходящих через сеть за одну секунду) / 
(мощность сети)) х 100

На рис. 6.8 показан пример линейного роста процента загруженности сети в зависимости от даты.

График показывает, что 2 сентября 2000 года загруженность данного сегмента сети станет максимально возможной. Опять напомним, что чем больше точек с данными вы нанесете на график, тем точнее будет ваш прогноз.

Нельзя однозначно назвать набор счетчиков, за которыми нужно следить при последующем планировании. Набор используемых счетчиков зависит от анализируемых вами данных и от необходимой вам степени детализации. Кроме счетчиков, уже описанных ранее, Performance Monitor имеет много других счетчиков для измерения производительности, которые могут оказаться полезными в некоторых ситуациях. Одну такую ситуацию – сбор информации о процессах – мы сейчас и рассмотрим.

Информация о процессах может оказаться очень ценной при создании профилей рабочей нагрузки. Создание профилей рабочей нагрузки – это выяснение, какую именно работу выполняет каждый из пользователей. Performance Monitor имеет много разнообразных счетчиков для выполнения этой задачи. Эти счетчики подобны счетчикам из объекта Processor, но в данном случае они применяются для сбора данных о процессе. Они находятся в объекте Process и перечислены ниже:

• % Processor Time. Процент истекшего времени, в течение которого все потоки процесса использовали процессор для исполнения команд. Для данного процесса может быть учтен программный код, обрабатывающий некоторые аппаратные прерывания или условия-ловушки (trap conditions).
• % User Time.Процент времени, в течение которого потоки процесса выполняли программный код, исполняемый в пользовательском режиме (User mode).
• % Privileged Time.Процент времени, в течение которого потоки процесса выполняли программный код, исполняемый в привилегированном режиме (Privileged mode).
• Page Faults/sec.Частота обращений к отсутствующим страницам в данном процессе.
• Elapsed Time.Общее время, затраченное на работу данного процесса.

Анализ этой информации вовсе не так сложен, как вы могли бы подумать. Например, если бы потребовалось провести анализ работ, выполняемых процессами системы, то нам надо было бы собрать данные процессов при помощи, например, счетчика % Processor Time. Этот счетчик позволяет оценить, насколько много внимания система уделяет данной функции. На рис. 6.9 показан рост пользовательского процесса в запросе CalProc, применяемом отделом кредиторских задолженностей.

Эта информация полезна тем, что мы можем спрогнозировать результат от увеличения числа пользователей в отделе кредиторских задолженностей. Линия тренда на данном графике показывает, что процент использования возрастает и достигнет 18 февраля 2000 года 30%. Допустим, в отделе кредиторских задолженностей имеется 10 пользователей, тогда можно оценить в 3% вклад каждого из пользователей в загруженность в феврале. Мы можем сделать вывод, что если в феврале добавить еще трех пользователей, то загруженность для запроса CalProc составит приблизительно 39%.

Принимая решение об объекте измерения, важно решить, что же именно вы будете анализировать, так как это влияет на всю применяемую вами конфигурацию измерений. Во время исследований последующего планирования помните, что вы не должны принимать участие в возникновении проблем с производительностью – т.е., если вы захотите измерять все и установите небольшой интервал замеров, тогда вы усугубите проблемы с производительностью, которые, возможно, уже имеются. Чем мельче будет ваш интервал замеров, тем чаще ваши записи будут записываться на диск и, если вы измеряете много счетчиков, эти записи будут очень большими. Многочисленные записи следует применять, только когда для вашего анализа производительности нужны небольшие интервалы замеров, чтобы диагностировать проблемы с производительностью. Но для исследований мощности будет достаточно одной записи в сутки.

В табл. 6.1 дан список счетчиков, которые послужат хорошей основой для исследований планирования мощности.

Теперь, когда вы закончили работы по подготовке к инсталляции, описанные в лекциях 4 и 5, и правильно выполнили предварительное планирование своей системы (в соответствии с объяснениями в лекции 6), можно приступить к инсталляции Microsoft SQL Server 2000. В данной лекции содержатся объяснения о ходе инсталляции и обзор процедуры обновления Microsoft SQL Server от старых версий. А затем, поскольку вы можете применять SQL Server в клиент-серверных окружениях, мы подробно расскажем об инсталляции клиентских утилит на компьютерах-клиентах.

Имеется три способа инсталляции SQL Server. Можно выполнить локальную, дистанционную либо автоматическую инсталляцию. При локальной инсталляции SQL Server устанавливается на компьютер, которым вы пользуетесь в текущий момент. При дистанционной инсталляции вы можете установить SQL Server на другой компьютер, входящий в вашу сеть. Автоматическая инсталляция дает возможность инсталлировать SQL Server без необходимости человеческих ответов на вопросы системы (вы заблаговременно сохраняете в файле все ответы на вопросы системы, а программа инсталляции автоматически считывает их оттуда по мере надобности). В данной лекции будут описаны все эти три способа инсталляции. Если вы впервые инсталлируете SQL Server 2000, то, прежде чем пробовать другие способы, пользуйтесь локальной инсталляцией. Тогда вы хорошо освоитесь с обычной процедурой инсталляции.

Если вы подготовились к инсталляции в соответствии с тем, как это было описано в лекциях 4, 5 и 6, то процесс инсталляции пройдет гораздо более гладко. Для локальной инсталляции выполните следующие действия, в результате чего SQL Server установится и начнет работать на сервере:

1. Вставьте компакт-диск SQL Server в привод для компакт-дисков вашего сервера. Если у вашей операционной системы включена настройка для автоматического запуска компакт-дисков, тогда появится диалоговое окно начальной установки Microsoft SQL Server 2000 (рис. 7.1). Если настройка для автоматического запуска компакт-дисков не включена, тогда нужно вручную запустить программу Autorun.exe, находящуюся в корневой директории компакт-диска.
2. Если у вас не установлены необходимые дополнительные пакеты операционной системы (service packs, "сервис-пэки") или требуемая версия Microsoft Internet Explorer, или если вы просто хотите посмотреть перечень программных компонент, необходимых для инсталляции, то нажмите на SQL Server 2000 Prerequisites, и тогда откроется диалоговое окно SQL Server 2000 Prerequisites (Предварительные условия для SQL Server 2000). Нажмите на обозначение нужной операционной системы, появится список необходимых программных компонент для нее. Затем нажмите на обозначение программной компоненты, которую вы хотите инсталлировать. Если все необходимое программное обеспечение у вас уже установлено, то переходите к шагу 3.
   
   
   
   Рис. 7.1.  Диалоговое окно начальной установки SQL Server
   Примечание.Если вам потребуется инсталлировать Microsoft Internet Explorer или дополнительные пакеты (service packs, сервис-пэки), необходимые для Microsoft Windows 2000 или Microsoft Windows NT 4, то, прежде чем вы сможете продолжить инсталляцию SQL Server, может потребоваться перезагрузка компьютера и повторный запуск Autorun.exe.
   Инсталлировав необходимые программные компоненты, вернитесь в основное диалоговое окно инсталляции SQL Server, нажав на Back (Назад).
3. Чтобы начать инсталляцию SQL Server, нажмите на SQL Server 2000 Components (Компоненты SQL Server 2000).
4. Появится диалоговое окно Install Components (рис. 7.2). Чтобы начать инсталляцию основных компонент SQL Server, нажмите на Install Database Server.
   
   
   
   Рис. 7.2.  Диалоговое окно Install Components

5. Появится стартовое окно мастера SQL Server 2000 Installation Wizard. Если у вас работают какие-либо другие программы, то их нужно закрыть. Чтобы продолжить процесс инсталляции, нажмите на Next.
6. Появится диалоговое окно Computer Name (Имя компьютера). Нажмите сначала на Local Computer, а затем на Next.
7. Появится диалоговое окно SQL Server 2000 Installation Selection (Выбор инсталляции SQL Server 2000). Для продолжения инсталляции нажмите сначала на Create A New Instance Of SQL Server (Создать новый экземпляр SQL Server), а затем нажмите на Next.
8. Появится диалоговое окно User Information (Информация о пользователе). Проверьте правильность вашего имени и названия вашей фирмы. Для продолжения нажмите на Next.
9. Появится диалоговое окно Software License Agreement (Лицензионное соглашение об использовании программного обеспечения). Нажмите на Yes, чтобы согласиться с условиями лицензионного соглашения и продолжить процесс инсталляции.
10. Появится диалоговое окно CD Key (Ключ компакт-диска). Введите 25-символьный ключ компакт-диска, напечатанный на желтой наклейке на футляре компакт-диска, а затем нажмите на Next.
11. Появится диалоговое окно Installation Definition (Задание инсталляции). Нажмите на Server And Client Tools (Серверные и клиентские инструментальные средства), а затем нажмите на Next.
12. Появится диалоговое окно Instance Name (Имя экземпляра). Если вы хотите, чтобы имя этого экземпляра SQL Server отличалось от принятого по умолчанию, то снимите флажок Default и введите с клавиатуры нужное имя. Для продолжения процесса инсталляции нажмите на Next.
13. Появится диалоговое окно Setup Type (Тип установки)(рис. 7.3), в котором вы можете выбрать тип инсталляции – "типичную" (Typical), "минимальную" (Minimal) или "выборочную" (Custom). В типичную инсталляцию включены все опции (возможности), кроме средств разработки (Development Tools) и полнотекстного поиска (Full-Text Search). При помощи выборочной инсталляции вы можете добавить эти опции, а также отказаться от любых ненужных вам опций. При минимальной инсталляции устанавливаются те же опции, что и при типичной, кроме Upgrade Tools (Средства обновления), Books Online (Справочная документация в электронной форме) и Management Tools (Средства управления).

    В большинстве случаев надо выполнять типичную инсталляцию, поэтому в наших примерах предполагается, что была нажата экранная кнопка Typical. Также вы можете указать местоположение устанавливаемых файлов программ и данных SQL Server, для чего нажимайте на экранные кнопки Browse в группе экранных форм Destination Folder (Целевая папка). Для продолжения нажмите на Next.

14. Появится диалоговое окно Services Accounts (Учетные записи служб) (рис. 7.4). Вы можете применять как учетную запись Windows NT или Windows 2000, так и администраторскую учетную запись (Administrator account). В любом случае, учетная запись должна иметь права доступа Log on as a service. Если вы не знаете, как создавать такие учетные записи, посоветуйтесь со своим системным администратором или почитайте документацию по Windows NT или Windows 2000. В соответствующие поля окна введите с клавиатуры имя и пароль созданной вами учетной записи службы SQL Server. Если вы инсталлируете SQL Server на одиночный компьютер – рабочую станцию, то нажмите мышкой на Use the Local System account (Использовать учетную запись локальной системы). Для продолжения нажмите на Next.
    
    
    
    Рис. 7.3.  Диалоговое окно Setup Type (Тип установки)
    
    
    
    Рис. 7.4.  Диалоговое окно Services Accounts (Учетные записи служб)

15. Затем появится диалоговое окно Authentication Mode (Режим аутентификации), (рис. 7.5). Это диалоговое окно определяет уровень безопасности вашей инсталляции SQL Server. Вы можете выбрать Windows Authentication Mode (Режим аутентификации Windows) либо Mixed Mode (Смешанный режим). При выборе Windows Authentication Mode все права пользователей в отношении базы данных наследуются из настроек Windows User Security. При выборе Mixed Mode вы должны задать пароль для учетной записи sa (системного администратора SQL Server). Вы можете и не задавать этот пароль (оставить его пустым), но такой поступок серьезно ухудшит безопасность вашей инсталляции SQL Server. После того как вы выберете режим аутентификации, чтобы продолжить работу, нажмите на Next.
    
    
    
    Рис. 7.5.  Диалоговое окно Authentication Mode (Режим аутентификации)

16. Появится диалоговое окно Start Copying Files (Запустить копирование файлов). Для продолжения нажмите на Next.
17. Появится диалоговое окно Licensing Mode (Лицензионный режим). Вы можете выбрать один из двух вариантов лицензии для клиентов SQL Server – на количество посадочных мест (per seat) или на количество процессоров.

    При выборе лицензии на количество посадочных мест потребуется лицензия на клиентский доступ (Client Access License) для каждого компьютера-клиента, который будет осуществлять доступ к серверу. После того как для такого компьютера будет получена лицензия, он сможет осуществлять доступ к любому компьютеру в сети, на котором исполняется SQL Server 2000 без какой-либо дополнительной оплаты. Лицензия на количество процессоров требует получения лицензии на каждый из процессоров, который будет исполнять SQL Server. Например, если ваш SQL Server работает на четырехпроцессорном компьютере, то для использования всех четырех процессоров вам надо будет приобрести четыре процессорных лицензии. Если хотите, вы можете ограничить работу SQL Server лишь двумя процессорами из четырех. В этом случае вам потребуется приобрести только две процессорных лицензии. После того как вы приобретете нужное количество процессорных лицензий, вы сможете соединяться с неограниченным числом клиентов.

    Чтобы начать инсталляцию приложений и файлов данных SQL Server, нажмите на Continue. SQL Server установит на ваш компьютер нужные файлы и сконфигурирует необходимые компоненты. Инсталляция может выполниться всего лишь за несколько минут либо дольше (в зависимости от быстродействия вашего компьютера).

18. По завершении инсталляции появится диалоговое окно Setup Complete (Установка завершена). Для завершения процесса инсталляции нажмите на Finish.

Поздравляем! Вы инсталлировали SQL Server на свой сервер.

Если вы хотите инсталлировать SQL Server на сервер со своего компьютера через сеть, то вам надо будет выполнить дистанционную инсталляцию. Дистанционная инсталляция несколько отличается от локальной инсталляции и выполняется при помощи следующей последовательности шагов:

1. Выполните пункты 1-5 из последовательности действий для локальной инсталляции.
2. В диалоговом окне Computer Name нажмите на Remote Computer и введите с клавиатуры имя удаленного компьютера. Для продолжения нажмите на Next.
3. Появится диалоговое окно SQL Server 2000 Installation Selection. Нажмите на Create A New Instance Of SQL Server (Создать новый экземпляр SQL Server), а затем, чтобы продолжить инсталляцию, нажмите на Next.
4. Появится диалоговое окно User Information. Проверьте правильность вашего имени и названия вашей фирмы. Для продолжения нажмите на Next.
5. Появится диалоговое окно Software License Agreement. Нажмите на Yes, чтобы согласиться с условиями лицензионного соглашения и продолжить процесс инсталляции.
6. Появится диалоговое окно CD Key. Введите 25-символьный ключ компакт-диска, напечатанный на желтой наклейке на футляре компакт-диска, а затем нажмите на Next.
7. Появится диалоговое окно Remote Setup Information (Информация о дистанционной установке) (рис. 7.6). Введите в нем с клавиатуры имя учетной записи, пароль и домен для компьютера, на который вы хотите инсталлировать SQL Server. Не забудьте, что учетная запись, которой вы пользуетесь, должна иметь полномочия инсталлировать программное обеспечение на этом компьютере. Вы также должны ввести с клавиатуры путь инсталляции в файловой системе на удаленном компьютере в текстовое поле Target Path (Целевой путь). Путь инсталляции должен быть путем в формате UNC (Universal Naming Convention), например, \\remoteserver\c$\Program Files\ Microsoft SQL Server. Для продолжения нажмите на Next.
   
   
   
   Рис. 7.6.  Диалоговое окно Remote Setup Information (Информация о дистанционной установке)

8. Появится диалоговое окно Installation Definition. Нажмите на Server And Client Tools, а затем нажмите на Next.
9. Появится диалоговое окно Instance Name. Если вы хотите, чтобы имя этого экземпляра SQL Server отличалось бы от принятого по умолчанию, то снимите флажок Default и введите с клавиатуры нужное имя. Для продолжения процесса инсталляции нажмите на Next.
10. Появится диалоговое окно Setup Type. При дистанционной инсталляции, так же, как и при локальной, вы можете выбрать типичную, минимальную или выборочную инсталляцию. В типичную инсталляцию включены все опции, кроме Development Tools и Full-Text Search. При помощи выборочной инсталляции вы можете добавить эти опции, а также отказаться от любых ненужных вам опций. При минимальной инсталляции устанавливаются те же опции, что и при типичной, кроме Upgrade Tools, Books Online и Management Tools.В большинстве случаев надо выполнять типичную инсталляцию, поэтому в наших примерах предполагается, что была нажата экранная кнопка Typical. Вы также можете указать местоположение устанавливаемых файлов программ и данных SQL Server, для чего нажимайте на экранные кнопки Browse в группе экранных форм Destination Folder. Для продолжения нажмите на Next.

    Появится диалоговое окно Services Accounts (рис. 7.4). В соответствующие текстовые поля этого окна введите с клавиатуры имя и пароль созданной вами учетной записи службы SQL Server. (Если вы не создали отдельную учетную запись, то можете воспользоваться учетной записью и паролем администратора Windows NT или Windows 2000.) Для продолжения нажмите на Next.

11. Появится диалоговое окно Authentication Mode. Это диалоговое окно определяет уровень безопасности вашей инсталляции SQL Server. Вы можете выбрать Windows Authentication Mode либо Mixed Mode. При выборе Windows Authentication Mode все права пользователей в отношении базы данных наследуются из Windows User Security. При выборе аутентификации Mixed Mode вы должны задать пароль для учетной записи системного администратора SQL Server (в этом диалоговом окне – "sa"). Вы можете и оставить этот пароль пустым, но такой поступок серьезно ослабит безопасность вашей инсталляции SQL Server. После того как вы выберете режим аутентификации, для продолжения работы нажмите на Next.
12. Появится диалоговое окно Licensing Mode. При дистанционной инсталляции, как и при локальной, вы можете выбрать один из двух вариантов лицензии для клиентов SQL Server – на количество клиентов для работы на серверах или на посадочных мест (на количество процессоров). Различия между этими двумя видами лицензий описаны в пункте 16 последовательности действий для выполнения локальной инсталляции.

В ходе процесса дистанционной инсталляции SQL Server создаст файл с именем Sqlstp.log. Этот файл находится в папке %Systemroot% вашей операционной системы Windows NT или Windows 2000. Обычно папка %Systemroot% – это C:\Winnt. В файле Sqlstp.log хранится информация обо всех выполненных действиях процесса инсталляции, а также об ошибках или предупреждениях, возникших при инсталляции. Если вдруг дистанционная инсталляция завершится неудачно, этот файл поможет при диагностике.

В SQL Server имеются средства, при помощи которых можно автоматизировать процесс инсталляции. С их помощью вы сможете выполнять инсталляцию без личного присутствия, что особенно полезно при установке SQL Server на большое число серверов. Ниже перечислены действия для создания автоматической инсталляции:

1. Из командной строки перейдите в директорию на компакт-диске.
2. Выполните один из пакетных (.bat) файлов для автоматической инсталляции:
   • Sqlins.bat служит для выполнения типичной инсталляции SQL Server на Windows 95/98, Windows NT или на Windows 2000. Этот пакетный файл использует файл инициализации Sqlins.iss.
   • Sqlcst.bat служит для выполнения выборочной инсталляции SQL Server на Windows 95/98, Windows NT или на Windows 2000. Этот пакетный файл использует файл инициализации Sqlcst.iss.
   • Sqlcli.bat служит для инсталляции клиентских утилит. Эти утилиты инсталлируются с использованием файла инициализации Sqlcli.iss. Клиентские утилиты инсталлируются в папку C:\Program Files\Microsoft SQL Server\80\.
   • Sqlrem.bat служит для удаления с компьютера всех компонент SQL Server. В качестве параметра вы должны указать установочную папку SQL Server.

Прежде чем запускать какой-либо из этих пакетных файлов, вы можете настраивать для конкретных компьютеров файлы .iss, соответствующие этим .bat -файлам. Например, вы можете пожелать изменить режим лицензирования со стандартного ("на сервер") на "на количество посадочных мест". Для этого потребуется изменить раздел [License] соответствующего .iss -файла с LicenseMode=PERSERVER на LicenseMode=PERSEAT.

Если на ваших компьютерах уже размещены данные Microsoft SQL Server 6.5 или Microsoft SQL Server 7, то вы можете без хлопот обновить эти данные для использования с SQL Server 2000. Для обновления инсталляций Microsoft SQL Server 6.5 понадобится использовать мастер Version Upgrade Wizard. Инсталляции SQL Server 7 обновляются автоматически в процессе установки SQL Server 2000.

Процесс приведения данных SQL Server 7 к формату SQL Server 2000 является составной частью инсталляции SQL Server 2000. Завершив процесс инсталляции, SQL Server 2000 запустит набор сценариев для обновления данных SQL Server 7. Этот процесс может занять некоторое время, зависящее от количества обновляемых баз данных и таблиц. По ходу выполнения этого процесса вы будете видеть сообщения о состоянии его исполнения (рис. 7.7).

Прежде чем запустить мастер SQL Server Upgrade Wizard, который обновляет данные SQL Server 6.5 к форматам SQL Server 2000, вам понадобится проверить все пункты приведенного ниже списка (применительно к вашей инсталляции SQL Server 6.5):

• Проверьте, чтобы параметр user connections в sp_configure имел бы рабочее значение не менее 25. Для новых сетевых библиотек для выполнения обновления может потребоваться более 15 подключений (15 – значение, применяемое по умолчанию).
• Проверьте, что все ваши файлы базы данных SQL Server 6.5, включая главную базу данных, сохранены при помощи резервного копирования.
• Запустите все проверки целостности баз данных SQL Server 6.5 (при помощи DBCC), чтобы убедиться в том, что их целостность не нарушена.
• Установите значение tempdb не менее 10 Мб. Рекомендуется размер 25 Мб, но 10 Мб будет достаточным.
• Отключите все включенные стартовые хранимые процедуры.
• Остановите все службы репликации и убедитесь в том, что журнал репликации пуст.
• Если у вас не установлен пакет обновления SQL Server 6.5 Service Pack 3 или более свежий, то надо установить его.

Чтобы обновить данные SQL Server 6.5 к форматам SQL Server 2000 (после того как вы инсталлировали SQL Server 2000), надо выполнить следующие действия:

1. Нажмите на экранную кнопку Start, наведите курсор на Programs, затем наведите курсор на Microsoft SQL Server-Switch, а затем нажмите на SQL Server Upgrade Wizard, чтобы появился стартовый экран мастера SQL Server Upgrade Wizard (рис. 7.8). Для продолжения процесса обновления нажмите на Next.
2. Появится экран Data and Object Transfer (Перенос данных и объектов) мастера SQL Server Upgrade Wizard (рис. 7.9). По умолчанию, мастер SQL Server Upgrade Wizard выполнит конвертацию (преобразование) всех объектов и данных базы данных SQL Server 6.5 в формат SQL Server 2000. Чтобы убедиться в успешности этой конвертации, установите флажок Validate Successful Object Data Transfer (Проверить успешность переноса объектов данных). Эта проверка может занять много времени, но лучше ее все-таки выполнить.
   
   
   
   Рис. 7.8.  Стартовый экран мастера SQL Server Upgrade Wizard
   
   
   
   Рис. 7.9.  Экран Data and Object Transfer (Перенос данных и объектов)

   Если вы беспокоитесь о целостности конвертированных данных, то установите флажок Exhaustive Data Integrity Verification (Исчерпывающая верификация целостности данных). Из-за этой опции процесс конвертации данных еще более замедлится, но зато будет обеспечен наивысший уровень целостности. Если вы уже давно не запускали SQL Server 6.x DBCC (модуль для проверки непротиворечивости базы данных), то нужно выбрать применение этой опции, чтобы избежать влияния повреждения базы данных на процесс конвертации. Если на вашем компьютере имеется ленточный накопитель, то будет иметься также опция для использования в качестве метода передачи данных не именованных каналов, а ленточного накопителя. Для продолжения нажмите на Next.

3. Появится экран Logon мастера SQL Server Upgrade Wizard (рис. 7.10). Вы должны выбрать имя сервера из выпадающего списка и ввести с клавиатуры пароль системного администратора для конвертируемой базы данных SQL Server 6.5. Вы также должны ввести пароль системного администратора для целевой базы данных SQL Server 2000. Если вы хотите, чтобы любой из SQL Server работал с какими-либо аргументами запуска (startup arguments), то введите с клавиатуры эти аргументы в соответствующее текстовое поле Optional Startup Arguments (Необязательные аргументы запуска). Здесь можно задать флаги трассировки. Если вы не пожелаете применять аргументы запуска, то оставьте эти текстовые поля пустыми. (Для дополнительной информации обратитесь к Books Online и посмотрите в разделе "stаrtup options"). Для продолжения нажмите на Next.
4. Экран мастера SQL Server Upgrade Wizard выдаст предупредительное сообщение о том, что мастер SQL Server Upgrade Wizard должен остановить и перезапустить ваши базы данных SQL Server 6.5 и SQL Server 2000 и что никто из пользователей не должен входить ни на какой из серверов баз данных, пока не будет завершена конвертация базы данных. Для продолжения нажмите на Yes.
   
   
   
   Рис. 7.10.  Экран Logon мастера SQL Server Upgrade Wizard
   Примечание. C этого момента система будет переключаться между SQL Server 6.5 и SQL Server 2000.

5. Появится экран Code Page Selection (Выбор кодовой страницы), при помощи которого вы сможете задать кодовую страницу сценариев (scripting code page), используемую при конвертации, определяющую набор символов. Всегда выбирайте стандартную настройку, за исключением случаев, когда вы хотите применять другой набор символов, отличающийся от того, который уже был у вас установлен. Для продолжения нажмите на Next.
6. Мастер SQL Server Upgrade Wizard, во взаимодействии с базой данных SQL Server 6.5, определит, какие базы данных можно конвертировать в новый формат, а затем покажет список этих баз данных в экране Upgrade Databases to SQL Server 2000 (Обновлять базы данных к SQL Server 2000) (рис. 7.11).

   Те базы данных, которые будут конвертироваться в новый формат, будут показаны в списке в правом поле. Чтобы исключить базу данных из процесса конвертации в новый формат, выберите ее имя в списке в поле Include these databases и нажмите на экранную кнопку Exclude. Эта исключенная база данных появится в списке в левом поле. Не нужно исключать базы данных из процесса конвертации, единственной причиной такого решения может быть лишь случай, когда вы больше не собираетесь пользоваться этой базой данных. Для продолжения нажмите на Next.

7. Появится экран Database Creation (Создание баз данных) (рис. 7.12). При помощи этого экрана вы можете указать, как будут создаваться базы данных. Обычно выбирают конфигурацию, предлагаемую по умолчанию. Если вы хотите указать другое местоположение файлов данных, то измените конфигурацию. Для продолжения нажмите на Next.
   
   
   
   Рис. 7.11.  Экран Upgrade Databases to SQL Server 2000 (Обновлять базы данных к SQL Server 2000)
   
   
   
   Рис. 7.12.  Экран Database Creation (Создание баз данных)
   Примечание.В стандартной конфигурации SQL Server 6.5 создает файлы, достаточно большие, чтобы в них могли бы храниться конвертируемые данные и объекты (в том виде, как они хранятся в базах данных SQL Server 6.5). Однако свободное место для этих файлов не выделяется. Для каждой конвертируемой базы данных также создается файл журнала. При помощи экранной кнопки Edit вы можете изменить: имена и местоположения файлов журналов, начальный размер файла и величину приращения размера файла.

   Вторая опция для создания баз данных – это Use databases already created in SQL Server 2000 (Применять базы данных, уже созданные в SQL Server 2000). С ее помощью вы можете создать в SQL Server 2000 файлы данных и журналов еще до того, как запустите мастер обновления, и SQL Server будет применять эти базы данных для хранения конвертированных данных.

   Третья опция – использовать сценарий SQL для создания файлов баз данных. Этот сценарий должен содержать оператор CREATE DATABASE, необходимый для создания файлов баз данных и журналов, используемых при конвертации. Чтобы найти и указать нужный сценарий, нажмите на экранную кнопку Browse.

   Мы не рекомендуем пользоваться второй и третьей опциями, потому что вы должны использовать в SQL Server 2000 такие же имена баз данных, что были и в SQL Server 6.5, а файлы SQL Server 2000 могут занимать на диске больше места, чем исходные файлы SQL Server 6.5. Если вы воспользуетесь опцией, применяемой по умолчанию, то SQL Server произведет для вас оценку увеличения места на диске, занимаемого данными.

8. Появится экран System Configuration (Конфигурация системы)( рис. 7.13). При помощи этого экрана вы можете задать, какие системные объекты и настройки должны передаваться в новую базу данных. Если установить флажок Server Configuration (Конфигурация сервера), то будут конвертированы все регистрационные данные для обычных и дистанционных входов в систему. Если установить флажок SQL Executive Settings (Настройки исполнения SQL), то будут конвертированы все запланированные задания (scheduled tasks). Если установить флажок Replication Settings (Настройки репликации), то будет конвертироваться и поддержка репликации. В нашем примере флажок Replication Settings отключен, потому что для наших баз данных SQL Server 6.5 репликация не применялась, поэтому и конвертировать нечего. (О репликации баз данных см. лекцию 26.)
   
   
   
   Рис. 7.13.  Экран System Configuration (Конфигурация системы)

   При помощи группы селективных кнопок Advanced settings (Дополнительные настройки) вы можете задать настройки ANSI Nulls (Нули ANSI) и Quoted Identifiers (Идентификаторы в кавычках). Настройка ANSI Nulls влияет на работу операций сравнения, использующих нулевые значения. Если установить эту настройку на On (Включить), то операции сравнения ( = и <> ) будут всегда возвращать результат NULL, если один из аргументов операции сравнения будет NULL. Если установить эту настройку на Off (Выключить), то операции сравнения будут возвращать TRUE, если оба аргумента будут NULL, и возвращать FALSE, если один аргумент будет NULL, а другой – не NULL.

   Настройка Quoted Identifiers задает, каким образом SQL Server 2000 будет обрабатывать символы двойных кавычек. Если установить эту настройку на On, то символы двойных кавычек будут обозначать идентификаторы, например имена колонок. Если установить эту настройку на Off, то символы двойных кавычек будут обозначать символьные строки, как и символы одинарных кавычек. Если нажать на Mixed (Смесь), то SQL Server 2000 конвертирует объекты с применением той настройки Quoted Identifiers, какая была и в SQL Server 6.5. Если вы не знаете точно, как следует установить эту настройку, то лучше нажать на Mixed. Для продолжения нажмите на Next.

   
   
   
   Рис. 7.14.  Экран Completing the SQL Server Upgrade Wizard (Завершение мастера обновления SQL Server)

9. После некоторой задержки появится экран Completing the SQL Server Upgrade Wizard (Завершение мастера обновления SQL Server) (рис. 7.14). При помощи этого экрана вы можете посмотреть все выбранные вами настройки конвертации. Если вы захотите внести в них какие либо изменения, то нажмите на Back и поменяйте настройки. Если ничего менять не надо, то нажмите на Finish, чтобы продолжить процесс конвертации.
10. Появится диалоговое окно SQL Server Upgrade Script Interpreter (Интерпретатор сценария обновления SQL Server) (рис. 7.15). В этом диалоговом окне отображается исполняющийся список обновляемых объектов, благодаря чему администратор может в какой-то степени участвовать в ходе процесса обновления.
    
    
    
    Рис. 7.15.  Диалоговое окно SQL Server Upgrade Script Interpreter (Интерпретатор сценария обновления SQL Server)
    Примечание. Процесс конвертации может занять несколько часов, в зависимости от объема конвертируемых баз данных и от применяемых вами настроек проверок конвертируемых баз данных.

После завершения процесса обновления появится диалоговое окно Upgrade Complete (Обновление завершено). Нажмите на OK, чтобы убрать его с экрана, а затем нажмите на Close, чтобы закрыть диалоговое окно интерпретатора сценария обновления SQL Server.

Поздравляем! Вы только что обновили свои базы данных SQL Server 6.5 к формату SQL Server 2000.

Инсталляция клиентских файлов SQL Server так же проста, как и инсталляция самого SQL Server. Для установки клиентских файлов SQL Server на компьютере-клиенте нужно выполнить следующие действия:

1. Выполните пункты 1-9 из последовательности действий для локальной инсталляции.
2. Когда появится диалоговое окно Installation Definition, нажмите на Client Tools Only (Только клиентские инструментальные средства), а затем, чтобы продолжить работу, нажмите на Next.
3. В появившемся окне Select Components (Выбор компонент) нажмите на нужные опции, а затем нажмите на Next. Вы можете выбрать Management Tools, Client Connectivity, Books Online, Development Tools, Code Samples либо любое сочетание этих опций. По умолчанию выбраны опции Management Tools, Client Connectivity, Books Online и Development Tools.
4. Когда появится диалоговое окно Start Copying Files, нажмите на Next, чтобы продолжить работу.

Теперь вам, наверно, понятно, что небольшие усилия по планированию окупятся благодаря "гладкой" инсталляции SQL Server 2000. Конвертация из старой версии SQL Server также пройдет быстро и беспроблемно, если вы воспользуетесь инструментальными средствами, имеющимися в SQL Server 2000. Теперь, когда СУБД SQL Server 2000 установлена, вам нужно научиться создавать базы данных и управлять ими. Для начала следует освоить SQL Server Enterprise Manager. В лекции 8 вы узнаете, как конфигурировать и администрировать службу SQL Server и процессы сервера, а также как запускать, останавливать и приостанавливать службу SQL Server.

Установив Microsoft SQL Server 2000, вы можете начать им пользоваться. Но до того, как вы сможете входить в систему и начнете строить свою базу данных, нужно научиться запускать службу SQL Server и ее компоненты – SQL Server Agent, Microsoft Distributed Transaction Coordinator и Microsoft Search. Эти компоненты, описанные в данной лекции, исполняются как отдельные службы, дополняющие службу SQL Server. В данной лекции мы также расскажем, как запускать, останавливать и управлять этими службами при помощи трех инструментальных средств – SQL Server Service Manager, SQL Server Enterprise Manager и Windows 2000 Service Control Manager.

Примечание. В данной лекции сделан упор на описание работы SQL Server 2000 в операционной системе Microsoft Windows 2000, хотя SQL Server 2000 может работать и в Microsoft Windows NT 4. В операционной системе Microsoft Windows 98 SQL Server запускается как исполняемый файл, потому что Windows 98 не поддерживает службы.

Важно, чтобы вы научились управлять службой SQL Server 2000 при помощи Enterprise Manager. Обратите внимание, что данная лекция дает лишь краткое знакомство с Enterprise Manager. Многие задачи, решаемые с помощью Enterprise Manager, будут рассмотрены в следующих лекциях. Это, например, такие задачи, как создание баз данных и объектов, конфигурирование настроек сервера, конфигурирование репликации и управление репликацией, управление резервным копированием. А в другой лекции основное внимание будет уделено применению Enterprise Manager для управления службой SQL Server и другими службами.

Служба – это программа или процесс, выполняющие специфические функции поддержки других программ. Когда вы запускаете SQL Server, в операционной системе Windows NT или Windows 2000 запускается служба SQL Server. Эта служба управляет файлами баз данных, исполняет операторы Transact-SQL (T-SQL), распределяет ресурсы среди пользовательских соединений, исполняющихся одновременно, проверяет непротиворечивость данных и выполняет еще много других задач. Если вы инсталлируете один или несколько экземпляров SQL Server, то службы для отдельных экземпляров SQL Server будут иметь имена MSSQL$ИмяЭкземпляра, где ИмяЭкземпляра – имя экземпляра, назначенное вами при инсталляции. Соответственно, службы SQL Server Agent для экземпляров SQL Server будут иметь имена SQLAGENT$ИмяЭкземпляра. Однако для всех экземпляров SQL Server будет только по одной инсталляции Microsoft Distributed Transaction Coordinator и Microsoft Search.

Программные компоненты этих трех служб вы получаете в рамках лицензии на копию SQL Server. Инсталляция SQL Server Agent производится по умолчанию при инсталляции SQL Server. Если у вас не инсталлированы Microsoft Distributed Transaction Coordinator и Microsoft Search, то вы можете снова запустить инсталляционную программу SQL Server, чтобы установить эти компоненты, которые имеют там названия DTC Client Support и Full-Text Search, соответственно. А сейчас мы расскажем, что делает каждая из этих трех служб.

SQL Server Agent осуществляет планирование и исполнение заданий, оповещений, извещений и планов обслуживания базы данных. Без этой службы работа администратора баз данных станет гораздо более трудной, а может, вообще невозможной. Благодаря SQL Server Agent можно автоматизировать рутинные процедуры по обслуживанию базы данных. Например, вы можете создать задание, которое будет автоматически выполнять резервное копирование базы данных ежесуточно в 1 час пополуночи, и другое задание, которое будет автоматически выполнять резервное копирование журнала транзакций каждые полчаса. Чтобы следить за производительностью вашей системы, можно создать оповещение о состоянии производительности, которое будет информировать вас, если загруженность центрального процессора сервера превысит 90%. Для решения подобных задач нужно запускать службу SQL Server Agent, которую можно сконфигурировать на автоматический запуск при запуске SQL Server, а можно запускать и вручную. Вам следует сконфигурировать ее на автоматич еский запуск, что будет гарантировать исполнение ваших запланированных заданий, оповещений и извещений. В лекции 30 будет рассказано, как создать план обслуживания базы данных, а в лекции 31 – как при помощи SQL Server Agent назначать задания, оповещения и извещения.

Microsoft Distributed Transaction Coordinator – это администратор транзакций (transaction manager), при помощи которого в транзакции ваших приложений можно включать данные из различных источников, в том числе данные из баз данных с удаленных компьютеров. Это значит, что при помощи одной транзакции можно обновлять данные на многих серверах, доступных через сеть. Администратор транзакций гарантирует, что все обновления станут постоянными для всех источников данных (если транзакция зафиксирована) или, в случае ошибки, что для всех источников данных будет произведен откат всех изменений. (Об администраторе транзакций Microsoft Distributed Transaction Coordinator см. лекцию 25.)

Запускайте службу Microsoft Search, когда вам нужна поддержка полнотекстного индексирования и поиска. Благодаря полнотекстному индексированию возможно выполнение более сложного поиска среди данных, содержащих текстовые строки. Например, вы можете искать слова, близкие к заданному слову, или можете искать определенную фразу.

Как мы уже говорили, имеется несколько инструментальных средств для остановки и запуска служб SQL Server: SQL Server Service Manager, SQL Server Enterprise Manager и Windows 2000 Service Control Manager. Давайте сначала рассмотрим SQL Server Service Manager, при помощи которого можно управлять службами SQL Server, SQL Server Agent, Microsoft Distributed Transaction Coordinator и Microsoft Search.

Для запуска или остановки служб SQL Server при помощи SQL Server Service Manager, выполните следующие действия (а ещё, как вы увидите, службу SQL Server можно и приостанавливать).

1. Нажмите на экранную кнопку Start, наведите курсор на Programs, затем наведите курсор на Microsoft SQL Server, а затем выберите Service Manager, чтобы открылось приложение Service Manager (рис. 8.1).
2. В выпадающих списках Server и Services будут показаны локальное имя сервера и название службы SQL Server. В ниспадающем списке Server нужно выбрать имя сервера, службами которого вы хотите управлять. (Обратите внимание, что вы можете применять Service Manager для управления серверами через сеть.) В ниспадающем списке Services выберите службу, которой вы хотите управлять: SQL Server (MSSQLSERVER), Microsoft Distributed Transaction Coordinator (Distributed Transaction Coordinator), Microsoft Search (Microsoft Search) или SQL Server Agent (SQLSERVERAGENT).
   
   
   
   Рис. 8.1.  SQL Server Service Manager

3. Теперь, нажимая на соответствующие экранные кнопки, вы можете запустить или остановить выбранную службу. А если вы выбрали службу SQL Server, то вы сможете еще и приостанавливать ее (pause). Символ в кружочке, несколько левее и ниже центра диалогового окна, показывает текущее состояние выбранной службы. Если служба SQL Server находится в приостановленном состоянии, то для её возобновления нажмите на кнопку Start/Continue (Запустить/Продолжить). Приостановка (pausing) SQL Server запрещает пользователям входить в систему, и вы можете попросить пользователей завершить свои работы и выйти из системы в течение некоторого времени, пока вы не остановите SQL Server. Если остановить SQL Server без приостановки, то все процессы SQL Server будут завершены немедленно. Остановка (stopping) запрещает новые соединения и отсоединяет пользователей, которые соединены в данный момент.
4. Когда Service Manager запущен, его окно обновляется через каждые 5 секунд. Чтобы изменить интервал обновления, нажмите на маленький значок-иконку в левом верхнем углу диалогового окна, тогда появится меню System, в котором нужно выбрать Options, в результате чего появится диалоговое окно SQL Server Service Manager Options (рис. 8.2).
   
   
   
   Рис. 8.2.  Диалоговое окно SQL Server Service Manager Options

   В поле Polling interval (Интервал опроса) можно задать другой интервал опроса для служб (в секундах). Если вы установите флажок Verify service control action (Подтверждать действия по управлению службой), то Service Manager будет проверять все ваши действия по запуску, остановке и приостановке служб, запрашивая в диалоговом окне ваше подтверждение на выполнение действия. Настройки интервала опроса и подтверждения действий задаются одинаковыми для всех четырех служб.

   Примечание. Если службы SQL Server и SQL Server Agent не сконфигурированы на автоматический запуск, то вы должны запускать их вручную.

Службы SQL Server можно запускать и останавливать также при помощи Windows 2000 Service Control Manager, как локально, так и через сеть. Вы можете даже сконфигурировать службы SQL Server на автоматический запуск при каждом запуске вашего компьютера. Чтобы службы SQL Server запускались автоматически из Windows 2000 Service Control Manager, выполните следующие действия.

1. Нажмите на экранную кнопку Start, наведите курсор на Programs, затем наведите курсор на Administrative Tools, а затем выберите Services, чтобы запустить Service Control Manager (рис. 8.3).
   
   
   
   Рис. 8.3.  Windows 2000 Service Control Manager

2. Прокрутите список служб и найдите в нем Distributed Transaction Coordinator, Microsoft Search, MSSQLSERVER и SQLSERVERAGENT. Нажмите правой кнопкой мыши на ту службу, настройки запуска которой вы хотите конфигурировать, а затем выберите Properties в контекстном меню, в результате чего появится окно Properties (Свойства) (рис. 8.4).
3. В ниспадающем списке Startup type (Тип запуска) выберите Automatic, Manual (Вручную) или Disabled (Выключена). Если выбрать Automatic, то служба будет запускаться автоматически всякий раз при включении компьютера. При выборе Manual потребуется запускать эту службу вручную всякий раз, когда вы хотите ее использовать. Выбор Disabled служить для предотвращения запуска службы (как автоматического, так и ручного). Для сохранения выбранной конфигурации нажмите на OK.
   
   
   
   Рис. 8.4.  Окно свойств SQL Server Agent

4. В окне Properties имеются еще три вкладки. Вкладка Log On позволяет задать учетную запись, под которой данная служба будет входить в систему. Вкладка Recovery позволяет задать настройки на случай отказа выбранной службы. При помощи вкладки Dependencies (Зависимости) можно посмотреть, от каких служб зависит выбранная служба и какие службы зависят от нее (если таковые имеются). Например, служба SQL Server Agent зависит от службы SQL Server. Служба SQL Server Agent не может быть запущена, если служба SQL Server остановлена.

Enterprise Manager – это часть Microsoft Management Console (MMC), "Консоли Управления Microsoft". MMC является основным приложением, служащим для управления всеми аспектами работы компьютера под управлением Windows 2000 Server. В Windows 2000 и в последующих версиях Windows, MMC будет иметь гораздо более важную роль при управлении приложениями Microsoft BackOffice, такими как Microsoft Exchange Server, Microsoft Proxy Server, Microsoft Site Server, Microsoft Systems Management Server и Microsoft SNA Server.

Для конфигурирования и управления инсталляцией SQL Server чаще всего применяется Enterprise Manager. В то время как Service Manager позволяет только запускать, приостанавливать и останавливать службы, Enterprise Manager может останавливать и запускать сервер, а также выполнять следующие действия.

• Регистрировать сервер.
• Конфигурировать локальные и удаленные серверы.
• Конфигурировать многосерверные инсталляции и управлять ими.
• Выполнять настройку входа в систему и добавлять новых пользователей, системных администраторов и операторов.
• Назначать пароль системного администратора (sa).
• Создавать и планировать задания.
• Создавать оповещения и конфигурировать SQL Server для общения с системными администраторами через электронную почту.
• Устанавливать базы данных, таблицы, индексы, представления, хранимые процедуры, правила, триггеры, настройки по умолчанию, устройства для резервного копирования, журналы ошибок и управлять ими.
• Управлять другими службами SQL Server.

Enterprise Manager (рис. 8.5) является как бы "универсальным средством" для решения всех этих и других задач. В оставшейся части данной лекции мы поможем вам начать пользоваться средством Enterprise Manager. А в других лекциях мы расскажем, как применять Enterprise Manager для решения более сложных задач по управлению SQL Server.

Ниже перечислены четыре задачи, которые можно выполнять при помощи Enterprise Manager. Эти задачи нужно выполнить, когда вы впервые начинаете пользоваться некоторой инсталляцией SQL Server. Затем, в последующих разделах, мы более подробно расскажем о каждой из этих задач.

• Создание группы серверов. Создав группу серверов, вы сможете ограничить доступ так, что информация будет доступна только для этой группы. Администрирование учетных записей становится проще, когда учетные записи с одинаковыми потребностями доступа к ресурсам объединяются в группы.
• Регистрация вашего сервера. Прежде чем начать управлять сервером, вы должны зарегистрировать его c MMC.
• Доступ к свойствам вашего сервера. Как только вы зарегистрируете свой сервер, можно будет просматривать и конфигурировать множество свойств. Если вы работаете в многосерверном окружении, то вы можете применять Enterprise Manager для управления всеми серверами и конфигурирования всех серверов из одного места.
• Изменение стандартного пароля администратора. При инсталляции SQL Server он конфигурируется как не имеющий пароля для учетной записи системного администратора, применяемой по умолчанию. Прежде чем начать пользоваться SQL Server, вам следует задать этот пароль.

При помощи Enterprise Manager вы можете создавать группы серверов, которые окажутся полезными для решения ваших административных задач. Группы серверов позволяют организовать наборы взаимосвязанных серверов для удобного доступа, подобно тому, как папки позволяют организовывать наборы взаимосвязанных файлов. После этого вы сможете одной командой выполнять действия, которые будут оказывать влияние на все серверы группы, а не повторять одну и ту же команду для каждого сервера*. По умолчанию, при инсталляции SQL Server, создается группа с названием SQL Server Group. Чтобы создать группу серверов, выполните следующие действия.

1. Нажмите на экранную кнопку Start, наведите курсор на Programs, наведите курсор на Microsoft SQL Server 2000, а затем выберите Enterprise Manager, чтобы запустить приложение Enterprise Manager.
2. В левой части окна Enterprise Manager будут показаны папки групп серверов (как подпапки Microsoft SQL Server), а в правой части окна будут показаны значки-иконки групп серверов. Чтобы создать группу серверов SQL Server, нажмите правой кнопкой мыши на папку Microsoft SQL Server, а затем выберите New SQL Server Group в появившемся контекстном меню.
3. Появится диалоговое окно Server Groups, введите в него с клавиатуры имя новой группы серверов (рис. 8.6). Если вы нажмете на селективную экранную кнопку Sub-group of (Подгруппа в ...), то сможете выбрать группу, для которой новая группа серверов будет подгруппой. Если вы нажмете на Top level group (Группа высшего уровня), то ваша новая группа серверов будет группой SQL Server самого высшего уровня, того же уровня, что и группа SQL Server Group. Чтобы сохранить свою новую группу, нажмите на OK.

После того как вы создадите группу SQL Server, вам надо будет зарегистрировать свои локальные или удаленные серверы в качестве членов этой группы. Чтобы зарегистрировать сервер, выполните следующие действия.

1. Нажмите правой кнопкой мыши на значок-иконку группы серверов в правой панели окна Enterprise Manager. (Если заголовок Microsoft SQL Server раскрыт, то вы можете также нажать правой кнопкой мыши на имя папки группы в левой панели окна.) В появившемся контекстном меню выберите New SQL Server Registration.
2. Появится стартовый экран мастера Register SQL Server Wizard (Мастер регистрации SQL Server). Этот мастер поможет вам в прохождении процесса выполнения многих рутинных административных задач, решаемых с помощью Enterprise Manager. Для продолжения регистрации сервера нажмите на Next.
3. Появится экран Select а SQL Server (Выберите SQL Server) (рис. 8.7). В списковом поле Available Servers (Доступные серверы) будут показаны инсталляции SQL Server, доступные через сеть. Выберите серверы, которые вы хотите зарегистрировать (или наберите с клавиатуры имя сервера в текстовом поле), а затем нажмите на Add, чтобы переместить имя сервера в списковое поле Added Servers (Добавленные серверы). Завершив действия по выбору, нажмите на Next.
   
   
   
   Рис. 8.7.  Экран Select а SQL Server (Выберите SQL Server)

4. Появится экран Select An Authentication Mode (Выберите режим аутентификации). Выберите тип защиты, которую вы хотите применять при соединении с вашей инсталляцией SQL Server. (О защите SQL Server см. лекцию 34.) (Если вы выполнили "типичную" инсталляцию, то SQL Server уже сконфигурирован на применение режима аутентификации Windows NT.) Для продолжения нажмите на Next.
5. Появится экран Select SQL Server Group (Выберите группу SQL Server) (рис. 8.8). Вы можете выбрать уже существующую группу, в которую добавите свой сервер, а можете создать для своего сервера группу высшего уровня. Если вы хотите добавить свой сервер в существующую группу, то нажмите на первую селективную кнопку экрана, а затем выберите имя группы в выпадающем списке. А если вы хотите создать группу, то нажмите на вторую, а затем введите с клавиатуры имя группы в текстовое поле. Для продолжения нажмите на Next.
   
   
   
   Рис. 8.8.  Экран Select SQL Server Group (Выберите группу SQL Server)

6. Появится экран Completing The Register SQL Server Wizard (Завершение мастера регистрации SQL Server). Серверы, показанные в списке, будут зарегистрированы. Если вы хотите внести какие-либо изменения, то нажмите на Back, а если изменения не нужны, то нажмите на Finish, и тогда запустится процесс регистрации.
7. Появится диалоговое окно Register SQL Server Messages (Сообщения регистрации SQL Server) (рис. 8.9), являющееся подтверждением успешности вашей регистрации. Чтобы закрыть это окно, нажмите на Close.
   
   
   
   Рис. 8.9.  Диалоговое окно Register SQL Server Messages (Сообщения регистрации SQL Server)

После успешной регистрации вашего сервера с помощью Enterprise Manager вы получаете доступ ко всем его свойствам, базам данных и объектам. Чтобы посмотреть свойства и объекты только что зарегистрированного сервера, сначала раскройте имя группы сервера в левой панели окна Enterprise Manager. Появится список всех серверов из этой группы. Затем раскройте имя сервера, чтобы стали видны его свойства (рис. 8.10). (В последующих лекциях будет подробно объяснено, как управлять этими свойствами и как их конфигурировать.)

Все инсталляции SQL Server имеют встроенную административную учетную запись, "sa" ("sa" расшифровывается как system administrator, системный администратор). У новых инсталляций SQL Server, пользовательской учетной записи не назначается никакого пароля. Чтобы обеспечить наивысший уровень защищенности ваших инсталляций SQL Server, учетной записи sa надо назначить пароль. Для этого выполните следующие действия.

1. Получите доступ к свойствам сервера, у которого вы хотите изменить свойства учетной записи sa (в соответствии с описанием в предыдущем разделе).
2. Раскройте папку Security, а затем нажмите на Logins, чтобы в правой панели появились бы установленные пользовательские учетные записи SQL Server (рис. 8.11).
3. Нажмите правой кнопкой мыши на учетную запись sa, а затем выберите Properties в появившемся контекстном меню. Откроется окно SQL Server Login Properties (Свойства входа в систему SQL Server) (рис. 8.12).В окне SQL Server Login Properties можно задать и некоторые другие настройки (см. лекцию 34).
4. Введите с клавиатуры новый пароль в текстовое поле Password, а затем нажмите на OK. Откроется диалоговое окно Confirm Password для проверки введенного пароля на отсутствие опечаток.
   
   
   
   Рис. 8.11.  Установленные пользовательские учетные записи SQL Server
   
   
   
   Рис. 8.12.  Окно SQL Server Login Properties (Свойства входа в систему SQL Server)

5. Повторите ввод пароля и затем нажмите на OK. Вы только что выполнили действие, критически важное для обеспечения защиты вашей инсталляции SQL Server.
   Предупреждение.Вы должны надежно запомнить выбранный пароль. Если вы его забудете, то придется переинсталлировать SQL Server*.

Enterprise Manager можно также применять для управления другими службами-компонентами SQL Server: SQL Server Agent, Microsoft Distributed Transaction Coordinator и Microsoft Search. Как мы уже говорили раньше, он является единственным инструментальным средством, при помощи которого можно управлять этими службами, так как при помощи Service Control Manager и SQL Server Service Manager службы-компоненты можно только запускать и останавливать.

Enterprise Manager имеет удобный пользовательский интерфейс для управления службой SQL Server Agent. Для доступа к свойствам службы SQL Server Agent выполните следующие действия.

1. Находясь внутри Enterprise Manager, раскройте обозначение сервера, доступ к которому вы осуществляете, а затем раскройте папку Management (рис. 8.13).
   
   
   
   Рис. 8.13.  Папка Management в Enterprise Manager

2. Нажмите правой кнопкой мыши на SQL Server Agent в левой панели или на значок-иконку SQL Server Agent в правой панели, в результате чего появится контекстное меню. При помощи этого меню вы можете: останавливать или запускать службу SQL Server Agent; просматривать журнал ошибок; запускать мастеры, чтобы данный сервер был основным (master) либо целевым (target) для выполнения заданий; создавать задания, оповещения и операторы; просматривать окно свойств (см. лекцию 31).
3. В этом контекстном меню выберите Properties (Свойства). Появится окно свойств SQL Server Agent, показанное на рис. 8.14.
4. В этом окне вы можете сконфигурировать различные настройки для службы SQL Server Agent, имеющиеся на многочисленных вкладках – General (Общие), Advanced (Дополнительно), Alert System (Система оповещений), Job System (Система заданий) и Connection (Соединение). В нижней части окна имеется кнопка Help, с помощью которой можно получить подробные объяснения обо всех настройках, имеющихся на открытой вкладке.

Что касается службы Microsoft Distributed Transaction Coordinator, то Enterprise Manager может только запускать ее и останавливать. Для этого раскройте обозначение нужного сервера, а затем раскройте папку Support Services (Поддержка служб) (рис. 8.15).

Нажмите правой кнопкой мыши на Distributed Transaction Coordinator в левой или в правой панели. Для запуска или остановки службы выберите Start либо Stop в контекстном меню.

Чтобы получить доступ к меню с настройками для службы Microsoft Search, раскройте папку Support Services, как было рассказано в предыдущем разделе, а затем нажмите правой кнопкой мыши на Full-Text Search (Полнотекстный поиск) в левой или в правой панели. Из этого меню вы можете запускать и останавливать службу Microsoft Search, очищать каталоги полнотекстного поиска, а также просматривать свойства службы.

В качестве основных средств управления все администраторы применяют SQL Server Service Manager и Enterprise Manager. В данной лекции мы дали обзор основных действий, необходимых для управления и конфигурирования вашей инсталляции SQL Server и служб SQL Server. (Более сложные вопросы администрирования будут рассмотрены в нашем курсе далее.) Теперь вы уже сможете начать создавать свои собственные базы данных и таблицы. Как вы увидите в следующих двух лекциях, SQL Server Enterprise Manager является важной компонентой, нужной для создания баз данных и таблиц и управления ими.

После того как вы инсталлировали Microsoft SQL Server 2000, а затем спроектировали размещение баз данных и дисков, можно приступить к созданию баз данных. SQL Server 2000 применяет усовершенствованные методы хранения данных и управления дисковой памятью, появившиеся в SQL Server 7. В более ранних версиях продукта для размещения данных использовались логические устройства и сегменты фиксированного размера, но SQL Server 2000 использует файлы и группы файлов, которые могут быть сконфигурированы на автоматический рост или уменьшение. В данной лекции будет подробно рассказано о файлах и группах файлов, а также рассказано, как управлять ростом базы данных. Вы также познакомитесь с тремя методиками создания баз данных, узнаете, как просматривать информацию о базах данных и как удалять ненужные базы данных.

Каждая база данных SQL Server состоит из набора файлов операционной системы. Эти файлы могут группироваться в группы файлов, что облегчает их администрирование, помогает в размещении данных и повышает производительность. В данном разделе вы познакомитесь с файлами и группами файлов SQL Server и узнаете об их значении для создания баз данных.

Как мы уже сказали, база данных SQL Server состоит из набора файлов операционной системы. Файл базы данных может быть либо файлом данных, либо файлом журнала. Файлы данных служат для хранения данных и объектов, таких как таблицы, индексы, представления, триггеры и хранимые процедуры. Имеется два типа файлов данных: первичные и вторичные. Файлы журналов служат только для хранения информации из журналов транзакций. Место на диске, отводимое для файлов журналов всегда должно администрироваться отдельно от места, отводимого для данных, и никогда не должно быть частью файла данных.

Каждая база данных должна создаваться хотя бы с одним файлом данных и с одним файлом журнала; файлы не могут быть использованы более чем в одной базе данных – т.е., базы данных не могут разделять файлы (использовать файлы совместно). В приведенном ниже перечне указаны три типа файлов, которые могут быть использованы в базах данных:

• Первичные файлы данных. Первичные файлы данных содержат всю информацию для запуска базы данных и ее системных таблиц и объектов. Они указывают на другие файлы, созданные в базе данных. Они могут также содержать таблицы и объекты, задаваемые пользователем, хотя это и не обязательно. Каждая база данных может иметь ровно один первичный файл. Для этих файлов рекомендуется применять расширение .mdf.
• Вторичные файлы данных. Вторичные файлы данных не являются обязательными. Они могут хранить данные и объекты, которые отсутствуют в первичном файле. База данных может вообще не иметь ни одного вторичного файла (если все ее данные хранятся в первичном файле). Можно иметь ноль, один или несколько вторичных файлов. Для некоторых баз данных требуется иметь несколько вторичных файлов, чтобы размещать данные по нескольким отдельным дискам. (Это не RAID-массивы дисков, как вы увидите из следующего раздела). Для этих файлов рекомендуется применять расширение .ndf.
• Файлы журналов транзакций. Файлы журналов транзакций хранят всю информацию из журнала транзакций, служащую для восстановления базы данных. Каждая база данных должна иметь хотя бы один файл журнала, а может иметь и несколько файлов журналов. Для этих файлов рекомендуется применять расширение .ldf.

Примечание. Максимальный размер файлов базы данных SQL Server составляет 32 терабайта для файлов данных и 4 терабайта для файлов журналов.

Простая база данных может иметь один первичный файл данных, достаточно большой, чтобы в него могли поместиться все данные и объекты и один файл – журнал транзакций. Более сложная база данных может иметь один первичный файл данных, пять вторичных файлов данных и два файла – журнала транзакций.

Но как же данные смогут размещаться по многим файлам данных? А вот для этого и применяются группы файлов.

При помощи групп файлов можно группировать файлы, это нужно для администрирования и размещения данных. (Группы файлов похожи на сегменты в Microsoft SQL Server 6.5 и в более ранних версиях.) Применение групп файлов позволяет повысить производительность базы данных, т.к. становится возможным создание базы данных, размещенной на многих дисках, на многих контроллерах и на RAID-массивах. (Про RAID-массивы см. лекцию 5.) При помощи групп файлов можно создавать таблицы и индексы, размещаемые на заданных физических дисках, контроллерах и массивах дисков. В данной лекции мы рассмотрим некоторые примеры такой работы.

Имеются три типа групп файлов со следующими основными свойствами:

• Первичные группы файлов. Содержат первичный файл данных и все остальные файлы, не помещенные в другие группы файлов. К первичной группе файлов базы данных отнесены системные таблицы, задающие пользователей, объекты и полномочия для этой базы данных. SQL Server автоматически создает эти системные таблицы всякий раз, когда вы создаете базу данных.
• Пользовательские группы файлов. Все группы файлов, заданные пользователем в процессе создания (или последующего изменения) базы данных. Создавая таблицу или индекс, вы можете задать, чтобы они помещались в заданную пользовательскую группу файлов.
• Стандартная группа файлов. Содержит все страницы для таблиц и индексов, у которых при создании не была задана конкретная группа файлов. По умолчанию, стандартной группой файлов является первичная группа файлов. Члены роли db_owner могут менять стандартную группу файлов, делая стандартной ту либо иную группу файлов. В каждый момент времени стандартной может быть лишь какая-то одна группа файлов, и, повторим, если стандартная группа файлов не была задана явно, то первичная группа файлов автоматически будет стандартной. Чтобы изменить стандартную группу файлов, воспользуйтесь следующей командой Transact SQL (T-SQL):

  ALTER DATABASE имя_базы_данных MODIFY FILEGROUP имя_группы_файлов DEFAULT

  (Применять T-SQL вы научитесь в последних лекциях данного курса.) Вы можете пожелать изменить стандартную группу файлов так, чтобы ею стала одна из ваших пользовательских групп файлов, тогда все объекты, создаваемые в вашей базе данных, будут автоматически создаваться в указанной вами группе файлов, и вам не придется всякий раз задавать это.

Чтобы повысить производительность, вы можете управлять размещением данных, создавая таблицы и индексы в разных группах файлов. Так, вы можете пожелать поместить таблицу, доступ к которой бывает часто, в группу файлов на большом массиве дисков (например, составленным из 10 дисков), а другую таблицу, доступ к которой бывает реже, поместить в другую группу файлов, расположенную на отдельном, меньшем массиве дисков (например, из 4 дисков). Таким образом, можно размещать таблицы, доступ к которым происходит чаще, по большему количеству дисков, позволяя этим дискам осуществлять параллельный ввод-вывод. Если вы не применяете массивы RAID и у вас имеется несколько дисковых накопителей, то у вас остается возможность применения групп файлов. Например, вы можете создать по отдельному файлу для каждого дискового накопителя, разместив каждый файл в отдельную пользовательскую группу файлов. Тогда вы сможете поместить каждую таблицу или индекс в отдельный файл (и на отдельный диск), назначив группу файлов при создании этой таблицы или индекса. Пример размещения файлов показан на рис. 9.1: один первичный файл данных размещен в первичной группе файлов на диске C, по одному вторичному файлу данных размещено в каждой из пользовательских групп файлов (FG1 и FG2) на дисках E и F и один файл-журнал размещен на диске G. После этого вы можете создавать таблицы и индексы в каждой из пользовательских групп файлов – FG1 или FG2.

А может быть, вы будете применять пользовательскую группу файлов для распределения данных по нескольким дискам. На рис. 9.2 показана пользовательская группа файлов FG1, состоящая из двух вторичных файлов данных, один из которых находится на диске E, а другой – на диске F (диске G размещен файл-журнал, а на C – первичный файл). В этом примере мы снова предполагаем, что каждый файл базы данных создан на отдельном физическом дисковом накопителе, и у нас нет аппаратной реализации RAID. Таблицы и индексы, созданные в этой пользовательской группе файлов, будут размещены сразу на двух дисках, потому что SQL Server применяет стратегию пропорционального расходования ресурсов.

Если вы применяете RAID-систему, то вам может потребоваться распределить данные из большой таблицы по нескольким логическим дискам-массивам, сконфигурированным на двух или на нескольких RAID-контроллерах. Для этого вам надо будет создать пользовательскую группу файлов, с файлами, соответствующими каждому из этих контроллеров. Допустим, вы создали два вторичных файла данных, каждый – на своем массиве дисков, а каждый логический массив состоит из восьми физических дисков и сконфигурирован как RAID 5. Эти два массива обслуживаются двумя отдельными RAID-контроллерами. Чтобы создать таблицу или индекс, располагающуюся на обоих этих контроллерах (т.е. на всех 16 дисковых накопителях), создайте одну пользовательскую группу файлов, в которую поместите оба файла, а затем создайте таблицу или индекс в этой группе файлов. Пользовательская группа файлов FG1 распределена по 16 физическим дискам (двум логическим дискам – RAID-массивам) (см. рис. 9.3). Там также показаны первичный файл данных на другом контроллере (с RAID 1) и файл журнала еще на одном контроллере (с RAID 10).

SQL Server позволяет оптимизировать распределение ваших данных по дисковым накопителям, за счет автоматического пропорционального расслоения (распределения) данных по всем файлам группы файлов. "Расслоение" (striping) – это термин, применяемый для описания распределения данных по нескольким файлам базы данных. Расслоение файлов SQL Server работает независимо от расслоения дисков RAID-массивов и, как вы видели из наших примеров, может применяться как в сочетании с RAID, так и самостоятельно.

Чтобы обеспечить расслоение данных, SQL Server записывает данные в файлы в объемах, пропорциональных свободному месту, остающемуся в файлах (относительно свободному месту в других файлах). Место для таблиц и индексов распределяется в виде экстентов (extents). Экстент – это единица для измерения места на диске, один экстент состоит из 8 страниц, а одна страница состоит из 8 Кб, так что один экстент состоит из 64 Кб. Допустим, нужно распределить 5 экстентов на файл F1, в котором свободно 400 Мб, и на файл F2, в котором свободно 100 Мб; тогда 4 экстента будут распределены на файл F1 и один экстент распределен на файл F2. Оба файла заполнятся до конца примерно одновременно, благодаря чему операции ввода-вывода будут распределяться по дискам более равномерно. Пропорциональное заполнение будет применяться и для пользовательских, и для первичных групп файлов. Если задать все файлы в группе файлов имеющими одинаковый начальный размер, то данные, по мере их загрузки, будут распределяться по файлам равномерно. Этот метод, когда в группах создаются файлы одинакового начального размера, можно порекомендовать для равномерного распределения данных по дисковым накопителям и, одновременно с этим, для равномерного распределения операций ввода-вывода.

Другая польза от применения групп файлов состоит в том, что SQL Server может выполнять резервные копирования базы данных файлами или группами файлов. Если ваша база данных слишком велика, чтобы ее можно было скопировать за один раз, то вы можете копировать ее по частям. (О методике такого резервного копирования см. лекцию 32.)

Прежде чем создавать базу данных, вы должны выработать тщательно продуманную стратегию использования файлов и групп файлов. Для этого вам нужно знать следующие правила SQL Server:

• Файлы и группы файлов не могут использоваться более чем одной базой данных.
• Каждый файл может быть членом только одной группы файлов.
• Данные и информация из журнала транзакций не могут размещаться в одном и том же файле. Работа с дисковой памятью для журнала транзакций и с дисковой памятью для данных производится по-разному.
• Журнал транзакций никогда не является частью группы файлов.
• Если создать файл, который будет являться частью базы данных, то его нельзя будет переместить в другую группу файлов. Если вы хотите переместить файл, то его придется уничтожить и создать снова.

В дополнение к этим правилам имеются методики работы с файлами и группами файлов, про которые известно, что они дают хорошие результаты. Ниже приведены несколько рекомендаций общего характера, которые помогут спроектировать вашу базу данных:

• Большинство из баз данных обладает высокой производительностью, имея лишь первичный файл данных и один файл журнала транзакций. Такая конструкция базы данных рекомендуется для баз данных, не требующих особенно интенсивного ввода-вывода. Если же ваша система требует интенсивного ввода-вывода и ей нужно много дисковых накопителей, то вам, вероятно, понадобится применять пользовательские группы файлов, при помощи которых вы сможете распределить данные по нескольким дискам или массивам дисков, что обеспечит параллельный ввод-вывод.
• Всегда размещайте файлы журналов на отдельных физических дисках, а не на дисках, содержащих файлы данных (см. лекцию 5).
• Если вам нужно применять много файлов с данными, то используйте первичный файл данных только для системных таблиц и объектов, а для пользовательских данных и объектов создайте один или несколько вторичных файлов данных.
• Создавайте файлы и группы файлов так, чтобы они охватывали как можно больше физических дисков – это повысит возможности параллельной работы ввода-вывода для дисков и максимизирует производительность.
• Размещайте некластеризованные индексы интенсивно используемых таблиц в отдельных группах файлов не на тех же самых физических дисках, в которых содержатся сами данные из таблиц. Эта методика тоже позволяет осуществлять параллельный ввод-вывод для дисков. (Про индексы см.лекцию 17.)
• Разные таблицы, которые применяются в общих для них запросах, нужно по возможности размещать на разных физических дисках, тогда станет возможен параллельный ввод-вывод для дисков при работе алгоритма поиска данных.

Последние две рекомендации могут оказаться неверными для систем, применяющих тома RAID с большим количеством дисковых накопителей. Если у вас имеется много дисковых накопителей, то может оказаться, что таким же или лучшим решением станет распределение индексов и таблиц по максимально возможному количеству дисковых накопителей, чтобы обеспечить максимально большую параллельность ввода-вывода, допустимую для всех таблиц и индексов.

В SQL Server имеются средства для обеспечения автоматического роста файлов, когда это необходимо. При создании файлов вы можете указать, можно ли разрешить, чтобы SQL Server автоматически увеличивал файлы. Если разрешить автоматический рост файлов, а по умолчанию, при создании базы данных, он разрешен, что и рекомендуется, то это избавляет администратора от забот по ручному отслеживанию роста размера файла.

Файлы создаются имеющими некоторый начальный размер. После того как этот начальный размер заполнится, SQL Server увеличит размер файла на некоторую заданную величину, называющуюся приращение роста (growth increment). Когда это добавленное свободное место заполнится, SQL Server добавит еще одно приращение роста. При необходимости, файл продолжит свой рост с заданным темпом до тех пор, пока не заполнится весь диск или пока его размер не достигнет ограничения на максимальный размер файла (если таковое ограничение задано).

Примечание. Автоматический рост файла и пропорциональное заполнение – это разные вещи. При помощи автоматического роста файла SQL Server автоматически увеличивает размер файла, когда файл становится заполненным. А при помощи пропорционального заполнения SQL Server размещает данные в файлах пропорционально свободному месту, имеющемуся в этих файлах, но не увеличивает размеры файлов.

Максимальный размер файла означает именно это – максимальный размер, до которого разрешается расти файлу. Эта величина тоже задается при создании файла, но может быть изменена впоследствии при помощи Enterprise Manager или команды ALTER DATABASE. Если максимальный размер файла не задан, то SQL Server будет увеличивать размер файла до тех пор, пока не заполнится все место на диске. Чтобы не истратить все место на диске (а в этом случае произойдет ошибка в работе SQL Server), задавайте максимальный размер для каждого файла. Если даже файл дорастет до максимального размера, вы сможете увеличить этот максимальный размер при помощи оператора ALTER DATABASE. Вы также можете создать еще один файл на том же (если там имеется свободное место) или на другом диске. Новый файл должен обязательно быть в той же самой группе файлов, что и первоначальный файл. Если позволить файлу расти без ограничений, как это задано по умолчанию, то вам придется создавать файл на другом диске, имеющем свободное место.

Как правило, нужно задавать автоматический рост файлов и максимальные размеры файлов. При создании базы данных максимальные размеры файлов задавайте такими, до которых, по вашему мнению, они окажутся способными вырасти. Несмотря на возможность автоматического роста файлов, все равно нужно регулярно следить за ростом базы данных – ежедневно или еженедельно, возможно лишь для того, чтобы вам самому быть в курсе. Информацию о росте базы данных можно хранить, например, в электронной таблице; вы сможете экстраполировать эту информацию и предсказать, например, сколько места на дисках понадобится через месяц, через год, через пять лет и так далее. Следя за заполнением дисков, вы узнаете, подвергались ли ваши файлы автоматическому росту, и если да, то когда, и сможете понять, когда потребуется добавить в базу данных дополнительные файлы. Такое наблюдение за заполнением дисков поможет вам избежать таких явлений, как достижение максимального размера файла или расходование всего свободного места на диске.

При инсталляции SQL Server создаются четыре системных базы данных: master (главная), tempdb (временная), model (модель) и msdb.

• master. Хранит информацию уровня всей системы, информацию инициализации SQL Server и настройки конфигурации SQL Server. Эта база данных также хранит все учетные записи для входа в систему, информацию о наличии всех остальных баз данных и о местоположении первичного файла для всех пользовательских баз данных. Всегда имейте свежую копию базы данных master – главной базы данных.
• tempdb. Хранит временные таблицы и временные хранимые процедуры. Эта базы данных используется также для хранения прочей временной информации, нужной для работы SQL Server, например для сортировки данных. При каждом запуске SQL Server создается новая чистая копия базы данных tempdb. Затем, если нужно, эта база данных растет автоматически. Если для хранения ваших временных данных требуется много места, то можно увеличить стандартный размер этой базы данных, применив команду ALTER DATABASE.
• model.Служит образцом (шаблоном) для всех остальных баз данных, создаваемых на данной системе, в том числе и для tempdb. При создании базы данных ее начало создается как копия содержимого базы данных model, а всё остальное заполняется пустыми страницами. База данных model обязательно должна иметься в системе, потому что она применяется для воссоздания базы данных tempdb при каждом запуске SQL Server. Вы можете изменять базу данных model, добавляя туда пользовательские (определяемые пользователем) типы данных, таблицы и т.д. Если вы измените базу данных model, то каждая созданная вами база данных будет иметь измененные атрибуты.
• msdb. Содержит таблицы, которые SQL Server Agent применяет для планирования заданий и оповещений и для записи операторов (здесь операторы – это люди, которые отвечают за работу заданий и оповещений). Эта база данных также хранит таблицы, применяемые для репликации.

Каждая из этих системных баз данных имеет свои собственные первичный файл данных и файл журнала. Системные базы данных хранятся в папке для хранения системных файлов, назначенной вами при инсталляции SQL Server.

SQL Server предлагает три метода для создания баз данных: воспользоваться мастером Create Database Wizard, создать базу данных при помощи SQL Server Enterprise Manager или применить команду CREATE DATABASE, которую можно сохранить в файле и запускать как сценарий. Эти три метода будут описаны ниже, в следующих трех подразделах. Вы должны знать, что мастер Create Database Wizard обладает некоторыми ограничениями. Так, он помещает все созданные им файлы данных на один дисковый накопитель, в одну заданную вами папку. При использовании этого мастера вы не сможете поместить файлы данных в другое физическое местоположение (ни на другие дисковые накопители, ни в другие папки). Вы можете поместить файлы журналов на диск или в папку, отличающуюся от диска или папки для файлов данных, но, опять таки, только в одно физическое местоположение. Нельзя задать пользовательские группы файлов, и все файлы получат одинаковые настройки для роста. Из-за этих ограничений мастер Create Database Wizard является наилучшим решением, когда вам нужно создать в базе данных только один первичный файл данных и один файл для журнала транзакций. (С другой стороны, в дальнейшем вы всегда можете добавить в базу данных файлы и группы файлов, если они вам понадобятся.)

Enterprise Manager и сценарии T-SQL следует применять, если вы хотите создать базу данных со вторичными файлами данных, которые должны быть размещены на другом дисковом накопителе, отличном от накопителя, на котором хранится первичный файл данных, или если вы хотите добавить пользовательские группы файлов, или вам нужно задать разные настройки роста для разных файлов.

Для тех, кто еще не имеет достаточного опыта, применение мастера Create Database Wizard может оказаться наиболее простым способом создания баз данных. Если его ограничения, о которых говорилось выше, не влияют на требования вашей задачи то, конечно, следует пользоваться этим методом создания баз данных. Для создания базы данных при помощи мастера Create Database Wizard, выполните следующие действия.

1. Запустите SQL Server Enterprise Manager и выберите сервер, на котором вы хотите создать базу данных. Чтобы выбрать сервер, сначала раскройте папку Microsoft SQL Servers (для этого нажмите на значок "+" слева от имени папки). Раскройте папку SQL Server Group, а затем нажмите на имя нужного вам сервера. В меню Tools выберите Wizards. Раскройте Database (см. рис. 9.4).
   
   
   
   Рис. 9.4.  Экран Select Wizard (Выбор мастера)

2. Чтобы запустить мастер Create Database Wizard, дважды щелкните на Create Database Wizard. Откроется стартовый экран мастера (рис. 9.5).
   
   
   
   Рис. 9.5.  Стартовый экран мастера Create Database Wizard

3. Нажмите на Next, и вы перейдете к экрану Name the Database and Specify its Location (Дайте имя для базы данных и укажите ее местоположение) (рис. 9.6). Введите с клавиатуры имя создаваемой базы данных и местоположение для файлов данных и файлов журналов. Местоположение должно правильно указывать на диск и папку, которые уже должны иметься в системе (локально). Если нажать на кнопку с многоточием ("..."), то вы сможете поискать и выбрать нужную папку. После того как вы зададите имя базы данных и местоположения пути к файлам данных и журналов, нажмите на Next, чтобы продолжить работу мастера.
   
   
   
   Рис. 9.6.  Экран Name the Database and Specify its Location (Дайте имя для базы данных и укажите ее местоположение)
   Примечание. На остальных рисунках этого раздела показано создание базы данных с именем MyDB, имеющей первичный файл данных в C:\mssql2k\MSSQL\data и один файл журнала в F:\mssql2k\MSSQL\data.
4. Появится экран Name the Database Files (Дайте имена файлам базы данных) (рис. 9.7). В этом экране вы можете ввести с клавиатуры имена и начальные размеры для каждого из файлов вашей базы данных. Первичный файл базы данных создается автоматически и получает в качестве префикса своего имени имя базы данных. Вы можете либо согласиться с этим именем, либо ввести с клавиатуры другое имя. Первичный файл данных имеет расширение .mdf. Если вы имеете какое-либо представление о будущем размере вашей базы данных, то введите сейчас этот размер в поле для задания начального размера (Initial Size). Если вы не знаете будущий размер вашей базы данных, то оставьте размер, указанный по умолчанию; вы сможете изменить его позднее при помощи команды ALTER DATABASE. Любые файлы, которые вы создадите в дополнение к первому файлу (первичному), будут являться вторичными файлами и автоматически получат расширения .ndf. Все созданные здесь файлы будут помещены в первичную группу файлов. Пользуясь мастером Create Database Wizard, пользовательские группы файлов создавать невозможно.
   
   
   
   Рис. 9.7.  Экран Name the Database Files (Дайте имена файлам базы данных)
   В нашем примере мы оставили заданный по умолчанию первичный файл MyDB_Data и добавили вторичный файл, MyDB_Data2. Оба этих файла будут помещены в одно и то же место, которое вы указали на шаге 3. (Если вы не хотите, чтобы все файлы данных размещались на одном диске и в одной и той же папке и группе файлов, не продолжайте работу мастера, а создайте базу данных одним из методов, описанных в следующих разделах.) Для продолжения работы мастера нажмите на Next.
5. Появится экран Define the Database File Growth (Настройте рост файлов базы данных) (рис. 9.8). Как уже говорилось в данной лекции, SQL Server может по мере необходимости автоматически увеличивать размер вашей базы данных, что снимает с администратора часть работы по обслуживанию. Вообще говоря, рекомендуется включать опцию для автоматического роста файлов (Automatically grow the database files), потому что она совсем немного расходует ресурс производительности системы, а если ее не задать, то вам в случае необходимости придется вручную настраивать размер базы данных. Если вы нажмете на Automatically grow the database files, то можно будет задать способ, которым будет выполняться рост файла базы данных: добавками фиксированного размера (задаваемого в мегабайтах) либо как некоторая доля от текущего размера (задаваемая в процентах). Помните, что файл базы данных будет расти только в случае необходимости. Кроме того, вы должны либо ограничить возможный рост базы данных (задать максимальный размер), либо позволить ей расти без ограничений. Настройки, заданные в этом экране, применяются ко всем файлам базы данных, созданным на шаге 4. Вы не можете применять мастер Create Database Wizard для конфигурирования индивидуальных настроек роста отдельных файлов. Для продолжения работы мастера нажмите на Next.
   
   
   
   Рис. 9.8.  Экран Define the Database File Growth (Настройте рост файлов базы данных)

6. Появится экран Name the Transaction Log Files (Дайте имена файлам журнала транзакций). Этот экран выглядит так же, как и экран Name the Database Files, но он относится к файлу журнала. (Помните, что журнал транзакций хранит записи обо всех изменениях базы данных, которые понадобятся при восстановлении базы данных при отказе системы.) Первый файл журнала транзакций создается автоматически и получает в качестве префикса имени имя, заданное для базы данных. Вы можете согласиться с этим именем, а можете ввести с клавиатуры и другое. Данные журнала транзакций хранятся в файле с расширением .ldf. Если надо, вы можете добавить дополнительные файлы журналов. Если вы имеете какое-либо представление о будущем размере журнала транзакций, то введите сейчас этот размер, а если не знаете, то оставьте размер, указанный по умолчанию (вы сможете изменить его позднее при помощи команды ALTER DATABASE ). Для продолжения нажмите на Next.
7. Появится экран Define the Transaction Log File Growth (Настройте рост файлов журнал транзакций). Этот экран выглядит так же, как и экран Define the Database File Growth, но в нем задаются настройки роста для файла журнала. Как и в шаге 5, вы можете выбрать автоматический рост файлов и, если хотите, задать настройки роста и максимальный размер файла. Для продолжения нажмите на Next.
8. Появится экран Completing the Create Database Wizard (Завершение работы мастера Create Database Wizard) (рис. 9.9). Ознакомьтесь с настройками, заданными для вашей новой базы данных. Если все хорошо, то нажмите на Finish, чтобы завершить создание базы данных, а если нет, то нажмите на Back и внесите необходимые изменения.
   
   
   
   Рис. 9.9.  Экран Completing the Create Database Wizard (Завершение работы мастера Create Database Wizard)

9. Как только ваша база данных будет создана, появится информационное окно мастера Create Database Wizard, с сообщением, что база данных была успешно создана. Нажмите на OK, чтобы закрыть это окно.
10. Появится еще одно информационное окно с вопросом, не желаете ли вы создать план обслуживания (maintenance plan) для новой базы данных. Рекомендуется создать план обслуживания, потому что благодаря ему обеспечивается хорошая производительность вашей базы данных, регулярное резервное копирование в случае отказа системы и проверки базы данных на непротиворечивость. Но планы обслуживания мы рассмотрим только в лекции 30, поэтому пока что нажмите на No, чтобы завершить создание базы данных.

При помощи SQL Server Enterprise Manager вы можете создавать более сложные базы данных, чем те, которые можно создать с помощью мастера Create Database Wizard. Вы можете задать разные настройки роста для каждого из создаваемых файлов, а не одинаковые для всех файлов. Вы также можете создавать пользовательские группы файлов. Для создания базы данных при помощи Enterprise Manager выполните последовательность шагов, которые будут перечислены ниже. В нашем примере мы создадим базу данных с именем MyDB, имеющую первичный файл данных, три вторичных файла данных (находящихся в той же самой пользовательской группе файлов) и один файл-журнал.

1. Откройте Enterprise Manager. В левой панели раскройте группу SQL Server, в которой находится имя сервера, на котором вы хотите создать базу данных, а затем раскройте узел самого этого сервера. Затем нажмите правой кнопкой мыши на папку Databases и выберите New Database.
2. Откроется окно свойств базы данных (Database Properties) с открытой вкладкой General (Общие) (рис. 9.10). Введите с клавиатуры имя базы данных в поле Name.
3. Откройте вкладку Data Files (см. рис. 9.11). Как видите, Enterprise Manager автоматически создает первичный файл данных, с именем вашей базы данных в качестве префикса и PRIMARY в качестве имени группы файлов. Вы можете изменить имя, местоположение и размер первичного файла, но вы не сможете изменить группу файла для первичного файла данных. Введите с клавиатуры имя файла (логическое имя), местоположение (физическое имя), размер и группу для каждого из создаваемых вами файлов. Для каждого файла данных, кроме первичного файла, вы можете задать имя пользовательской группы файлов, и, в соответствии с вашим желанием, эта группа файлов будет создана. В нашем примере мы создали вторичный файл данных MyDB_Data2 в группе файлов My_FG.
   
   
   
   Рис. 9.10.  Вкладка General окна свойств базы данных
   
   
   
   Рис. 9.11.  Вкладка Data Files окна свойств базы данных
   По умолчанию, каждый файл располагается на диске в папке, в которой инсталлирован SQL Server. Вы можете изменить эту настройку, задав другой путь с клавиатуры или при помощи экранной кнопки для его поиска ("...").
4. В области File Properties (Свойства файла) в нижней части окна вы можете задать настройки автоматического роста для отдельных файлов. Выделите имя файла, для которого вы хотите задать настройки роста. Чтобы разрешить автоматический рост этого файла, установите флажок Automatically grow file. Затем вы можете задать приращение файла, выраженное в мегабайтах или в процентах от свободного места, оставшегося в файле. Нажав на селективную кнопку Restrict file growth (Ограничить рост файла), вы также можете задать максимальный размер файла, указав предел роста, выраженный в мегабайтах, а можете и не ограничивать рост файла. Эти настройки можно задавать при создании каждого из файлов, а можете оставить настройки, применяемые по умолчанию, и задать их позднее при помощи окна Enterprise Manager Database Properties. Если вам понадобится удалить файл из списка, то выделите имя этого файла и нажмите на экранную кнопку Delete.
5. Завершив конфигурацию всех файлов данных, откройте вкладку Transaction Log и сконфигурируйте файлы журнала транзакций. Файлы журнала конфигурируются точно так же, как и файлы данных, за исключением того, что вы не сможете задать для них группу файлов, потому что они не принадлежат ни одной из групп файлов. Задайте с клавиатуры имя файла (логическое имя), местоположение (физическое имя) и начальный размер для одного или нескольких файлов журнала. Кроме того, задайте настройки автоматического роста файлов журнала, так же как это было описано в п.4 для файлов данных.
6. После того как вы настроите все файлы так, как вам это нужно, нажмите на OK, и SQL Server создаст базу данных. Вернитесь в Enterprise Manager и нажмите на папку Databases сервера, в который вы только что добавили новую базу данных. Вы увидите в правой панели Enterprise Manager, что SQL Server добавил значок-иконку для этой базы данных.

Возможно, вы пожелаете создавать или изменять свои базы данных при помощи операторов T-SQL, не пользуясь графическим пользовательским интерфейсом (GUI). Вы можете создавать свои собственные сценарии, которые пригодятся при создании баз данных. Допустим, вы создали базу данных, а потом обнаружили, что задали неверное местоположение какого-либо файла. Можно уничтожить эту базу данных и начать все снова. Если для создания базы данных вы применяете сценарий T-SQL, то вы сможете быстро его поправить и запустить снова, а не задавать повторно все данные в графическом пользовательском интерфейсе. Если вам надо создать такую же базу данных на другом компьютере (например, на "горячем" резервном компьютере), то вы можете запустить на нем тот же самый сценарий.

С другой стороны, Enterprise Manager можно применить для генерации сценариев T-SQL, применяемых для создания баз данных (а также сценариев для создания любых объектов баз данных), но только после того, как база данных будет создана. Сценарии, сгенерированные Enterprise Manager, будут содержать все настройки текущей базы данных, что может быть полезно, поэтому вы можете захотеть пользоваться сгенерированным сценарием. Но независимо от того, будете ли вы писать свои сценарии или пользоваться сгенерированными, это окажется полезным для понимания кода T-SQL, применяемого для создания баз данных. В данном разделе мы рассмотрим операторы T-SQL для создания баз данных. Эти команды можно набрать с клавиатуры в файл и создать сценарий. (О создании и запуске сценариев см. лекцию 13.)

Практические советы.

Простая база данных

В данном примере мы создадим базу данных с именем MyDB, содержащую: первичный файл данных (MyDB_root); один вторичный файл данных (MyDB_data1), который по умолчанию останется в первичной группе файлов и один файл журнала транзакций (Log_data1). Ниже показаны операторы SQL, которые создадут базу данных MyDB:

CREATE DATABASE MyDB 
ON 
(NAME = MyDBroot,  --Первичный файл данных 
FILENAME = 'c:\mssql2k\MSSQL\data\mydbroot.mdf', 
SIZE = 8MB, 
MAXSIZE = 9MB, 
FILEGROWTH = 100KB), 
(NAME = MyDBdata1,   --Вторичный файл данных
FILENAME = 'c:\mssql2k\MSSQL\data\mydbdata1.ndf', 
SIZE = 1000MB, 
MAXSIZE = 1500MB, 
FILEGROWTH = 100MB) 
LOG ON 
(NAME = Logdata1, --Файл журнала
FILENAME = 'e:\log_files\logdata1.ldf', 
SIZE = 1000MB, 
MAXSIZE = 1500MB, 
FILEGROWTH = 100MB)

Обратите внимание, что в приведенном выше примере первичный и вторичный файлы данных оба расположены на диске C, а файл журнала расположен на диске E. Мы уже говорили, что файлы данных и файлы журналов нужно всегда размещать на физически разных устройствах, чтобы повысить производительность ввода-вывода при доступе к дискам. Кроме того, обратите внимание, что были использованы рекомендуемые расширения имен файлов – .mdf, .ndf, и .ldf. Настройки SIZE (Размер), MAXSIZE (Максимальный размер) и FILEGROWTH (Рост файла) могут быть заданы в Кб либо в Мб (по умолчанию применяются Мб).

Дополнительная информация. Более подробное описание оператора CREATE DATABASE вы найдете в Books Online, в теме "Create Database" (Создание базы данных).

Практические советы.

Этот пример базы данных относится к системе с несколькими дисковыми накопителями или с несколькими массивами дисков в RAID-системе. Мы будем употреблять термин "диск", когда будем говорить и об отдельных дисковых накопителях, и о массивах дисковых накопителей, работающих как том RAID. Будут созданы несколько файлов, каждый на своем отдельном диске. Каждый файл помещается в одну из двух групп файлов. Наша база данных получит имя Sales и будет содержать следующие файлы:

• первичный файл данных, Sales_root.mdf;
• три вторичных файла данных customer_data1.ndf, customer_data2.ndf и customer_data3.ndf, в группе файлов customers_group;
• два вторичных файла данных product_data1.ndf и product_data2.ndf, в группе файлов products_group;
• один файл журнала транзакций, log_data1.ldf.

Ниже показан текст скрипта, который создаст базу данных Sales. Так как будут создаваться пользовательские группы файлов, то в команде CREATE DATABASE будет содержаться ключевое слово FILEGROUP.

CREATE DATABASE Sales 
ON PRIMARY             	     --Явное задание первичной
                                     --группы файлов (не обязательно) 
(NAME = Sales_root,       --Первичный файл данных
FILENAME = 'c:\mssql2k\MSSQL\data\salesroot.mdf', 
SIZE = 8MB, 
MAXSIZE = 10MB, 
FILEGROWTH = 1MB), 
FILEGROUP customers_group    --Группа файлов для следующих файлов 
(NAME = customerdata1,          --Вторичный файл данных
FILENAME = 'd:\mssql2k\MSSQL\data\customerdata1.ndf', 
SIZE = 800MB, 
MAXSIZE = 1000MB, 
FILEGROWTH = 100MB), 
(NAME = customerdata2,           --Вторичный файл данных
FILENAME = 'e:\mssql2k\MSSQL\data\customerdata2.ndf', 
SIZE = 800MB, 
MAXSIZE = 1000MB, 
FILEGROWTH = 100MB), 
(NAME = customerdata3,           --Вторичный файл данных
FILENAME = 'f:\mssql2k\MSSQL\data\customerdata3.ndf', 
SIZE = 800MB,
MAXSIZE = 1000MB, 
FILEGROWTH = 100MB), 
FILEGROUP products_group   	--Группа файлов для следующих файлов 
(NAME = productdata1,            	--Вторичный файл данных
FILENAME = 'g:\mssql2k\MSSQL\data\productdata1.ndf', 
SIZE = 500MB, 
MAXSIZE = 700MB, 
FILEGROWTH = 100MB), 
(NAME = productdata2,           	--Вторичный файл данных
FILENAME = 'h:\mssql2k\MSSQL\data\productdata2.ndf', 
SIZE = 500MB, 
MAXSIZE = 700MB, 
FILEGROWTH = 100MB) 
LOG ON 
(NAME = logdata1,                    	--Файл журнала
FILENAME = 'i:\log_files\logdata1.ldf', 
SIZE = 800MB, 
MAXSIZE = 1000MB, 
FILEGROWTH = 200MB)

Из комментариев к этому примеру видно, что перед заданием первичного файла можно в явном виде задать первичную группу файлов. Но явное задание не обязательно, т.к. по умолчанию считается, что происходит задание первичной группы файлов. Две другие группы файлов, customers_group и products_group, задаются непосредственно перед определениями размещаемых в них файлов. Все файлы, перечисленные после определения группы файлов, будут помещаться в эту группу файлов до тех пор, пока не появится определение новой группы файлов или не появится предложение LOG ON.

Обратите внимание на обозначения дисков для файлов. Каждый из файлов создается на своем диске, чтобы при создании таблиц и индексов в группах файлов данные могли бы равномерно распределяться по многим дискам. Например, данные из таблицы, созданной в группе файлов customers_group разместятся на нескольких дисках, на которых будут располагаться файлы customer_data1.ndf, customer_data2.ndf и customer_data3.ndf. Файл журнала тоже располагается на отдельном диске, на котором не располагаются никакие файлы данных, благодаря чему становится возможной запись файла журнала с последовательным вводом-выводом (перемещением записывающих головок дискового накопителя только на соседние дорожки).

Если вы не хотите, чтобы SQL Server производил автоматический рост файла, то задайте FILEGROWTH=0, тогда файлу будет разрешено заполнять только первоначально отведенное для него пространство. Эту настройку можно задать, когда происходит работа со статическими таблицами, т.е. с таблицами, которые не растут. В этом случае в операторе не требуется задавать MAXSIZE, максимальный размер файла будет совпадать с начальной настройкой SIZE.

Примечание. Те, кто хорошо знаком с SQL Server версии 6.5 или более ранними версиями, заметят, что перед созданием базы данных больше не применяется команда DISK INIT для создания логических устройств. Вместо логических устройств теперь используются файлы.

После того как вы создали базу данных, вы можете применять Enterprise Manager для поиска и просмотра имеющихся в ней объектов. Вы также можете просматривать информацию о базе данных, исполняя команды SQL из средства OSQL с интерфейсом командной строки. Сейчас мы расскажем вам об обоих этих способах просмотра баз данных.

Для просмотра информации в базе данных при помощи Enterprise Manager, выполните следующие действия:

1. Находясь в Enterprise Manager, нажимая на значки-плюсы, раскройте списки для группы SQL Server, имя сервера, на котором находится база данных, и папку Databases (см. рис. 9.12).
   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 9.12.  Enterprise Manager с раскрытой папкой Databases

2. Нажмите на имя нужной базы данных, и тогда отобразятся находящиеся в ней объекты (см. рис. 9.13).
   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 9.13.  Объекты из базы данных Northwind

Информацию о базах данных можно просматривать, также запуская команды T-SQL, при помощи окна с приглашением командной строки или из Query Analyzer. Чтобы посмотреть информацию о базе данных при помощи команды SQL, выдаваемой из командной строки, откройте окно с приглашением командной строки и осуществите соединение с SQL Server через OSQL, при помощи, например, такой команды:

OSQL   -U<имя_пользователя>   -P<пароль>   -S<имя_сервера>

Когда вы будете набирать эту команду, подставьте в нее вместо слов в угловых скобках свои имя пользователя, пароль и имя сервера (сами угловые скобки вводить не надо).

Для применения Query Analyzer нажмите на экранную кнопку Start, укажите на Programs, укажите на Microsoft SQL Server, а затем выберите Query Analyzer.

Теперь вводите команды T-SQL либо в окне Query Analyzer, либо в командной строке OSQL. Для просмотра информации о базах данных запустите такие команды:

Use MyDB--Задает контекст используемой базы данных
GO 
Sp_helpfile--Показывает информацию для всех файлов базы данных
GO--Чтобы посмотреть информацию только для некоторого файла, укажите его имя 
Sp_helpdb MyDB--То же самое, но выдается также информация о месте на диске, 
    выделенном  для базы данных 
GO 
Sp_helpfilegroup--Показывает информацию о группах файлов данной базы данных 
GO--Чтобы посмотреть информацию только о некоторой группе файлов, --укажите ее имя
Sp_helpdb--Показывает информацию обо всех базах данных
GO

Дополнительная информация.Подробности об использовании этих команд и о том, как расшифровывать выдаваемую ими информацию, вы найдете в SQL Server Books Online.

Когда-нибудь вам может понадобиться удалить какую-либо базу данных. Помните, что это – "дорога в одну сторону"; удалив базу данных, вы сможете восстановить ее только из резервной копии. Поэтому безопаснее всего будет перед удалением базы данных выполнить ее резервное копирование, на случай, если эта база данных снова понадобится в будущем. Базы данных можно удалять как при помощи Enterprise Manager, так и командами T-SQL.

Как уже говорилось в лекции 8, при помощи Enterprise Manager можно не только просматривать информацию, но и администрировать базы данных. Чтобы полностью удалить базу данных и все ее файлы, выполните следующие действия.

1. Находясь в Enterprise Manager, раскройте группу SQL Server, а затем раскройте имя сервера, на котором установлена база данных.
2. Раскройте папку Databases, чтобы стали видны имеющиеся базы данных.
3. Нажмите правой кнопкой мыши на имя удаляемой базы данных, а затем выберите Delete в контекстном меню. Появится сообщение Delete Database об удалении базы данных (рис. 9.14). В нем спрашивается также, желаете ли вы вместе с базой данных удалить и историю ее резервных копирований и восстановлений. Если флажок Delete backup and restore history for the database будет установлен, то вся информация о резервных копированиях и восстановлениях, хранящаяся в базе данных msdb, будет удалена. Если вы желаете сохранить эту информацию, то снимите флажок Delete backup and restore history for the database. Для подтверждения своего решения удалить базу данных, нажмите на Yes.
   
   
   
   Рис. 9.14.  Окно сообщения Delete Database

Примечание. Вы не сможете удалить базу данных master (главную системную базу данных).

Администрировать базы данных можно и при помощи команд T-SQL. Как мы уже говорили ранее, команды T-SQL можно запускать из Query Analyzer или из окна с приглашением командной строки. Чтобы удалить базу данных при помощи команды T-SQL, откройте или Query Analyzer (мы уже объясняли, как это сделать), или окно с приглашением командной строки, и осуществите соединение с SQL Server через OSQL, при помощи такой команды:

OSQL   -U<имя_пользователя>   -P<пароль>   -S<имя_сервера>

Помните, что удаление базы данных является неотменяемым действием. Для удаления баз данных применяется T-SQL-команда DROP DATABASE. Ниже показаны команды, которые удалят базу данных MyDB и все ее файлы:

USE master--Для запуска команды DROP DATABASE вы должны 
GO  --применять базу данных master 
DROP DATABASE MyDB --Единственным параметром этой команды является имя удаляемой базы данных. 
GO

После удаления базы данных следует обновить резервную копию базы данных master, чтобы в ней содержалась свежая информация о пользовательских базах данных и не содержалась информация о только что удаленной базе данных. Также обратите внимание, что база данных не может быть удалена, когда к ней имеют доступ пользователи. Перед удалением базы данных нужно отсоединить от нее всех пользователей.

Прочитав эту лекцию, вы приобрели более широкие знания о файлах данных, файлах журналов и о группах файлов SQL Server 2000, а также об автоматическом росте файлов. Теперь вы знаете, как создать базу данных, применяя мастер Create Database Wizard, SQL Server Enterprise Manager и команды T-SQL. Вы также знаете два способа для просмотра информации о базах данных и о файлах и знаете, как удалять базы данных. Теперь вы можете начать создавать таблицы внутри своих баз данных – этой теме посвящена лекция 10.

После того как вы создали базу данных (с файлами и группами файлов), следующим шагом должно стать создание таблиц. Таблицы являются объектами, при помощи которых вы организовываете и храните свои данные. В этой лекции мы расскажем о главных решениях, принимаемых при создании таблиц базы данных. Так как возможны многие варианты настроек, то создание таблиц базы данных может оказаться несколько сложным процессом. Сначала мы рассмотрим основные требования к таблицам, а затем изучим некоторые настройки, сопровождая наше изложение примерами.

В данной лекции вы познакомитесь с системными и пользовательскими типами данных, узнаете, как помещать таблицы в группы файлов, узнаете, что такое null -значения и свойство IDENTITY. Вы также научитесь создавать таблицы при помощи Enterprise Manager и команд Transact SQL (T-SQL). Мы также вкратце затронем здесь другие важные вопросы, относящиеся к созданию таблиц, такие как ограничения, значения по умолчанию и индексы, о которых будет рассказано более подробно в последующих лекциях.

Предупреждение. Прежде чем начать создавать таблицы, вам следует хорошо усвоить материал данной лекции.

Когда вы приступите к проектированию своих таблиц базы данных, вам потребуется принять некоторые решения, относящиеся к их структуре. К этим решениям относится определение того, какие элементы данных должны храниться в этих таблицах и как таблицы будут связаны друг с другом. Эта работа поможет представить общую картину базы данных, прежде чем вы углубитесь в создание таблиц. Ниже дан перечень этих глобальных решений:

• Какие данные будут храниться в каждой из таблиц?
• Какие колонки будут созданы для хранения данных и какие у них будут имена?
• Какие будут требования к диапазону данных, хранящихся в колонках (какие данные разрешено в них хранить), и какие типы данных Microsoft SQL Server 2000 должны применяться для каждой из колонок?
• Будут ли иметься колонки, которые могут содержать null-значения, или же вместо этого могут применяться значения по умолчанию? (Если разрешить null-значения, то, по сравнению с использованием значений по умолчанию, увеличится нагрузка на процессор.)
• Какие колонки станут первичными ключами, а какие внешними ключами?
• Какие типы ограничений должны использоваться?
• Какие типы индексов (кластеризованные или некластеризованные) должны иметься в таблице и для какой колонки или колонок они должны быть определены?
• Какие пользователи должны иметь доступ к тем или иным таблицам?

Постарайтесь найти ответы на как можно большее количество этих вопросов о проектировании системы и записать их на листок бумаги или в компьютерной программе для рисования схем, чтобы осознать общую конструкцию таблиц вашей базы данных, прежде чем начать создавать их. Нужно также узнать у ваших пользователей, каким образом будут осуществляться доступ к данным. Например, можно узнать, что некоторая таблица будет предназначена только для чтения или же будут производиться вставки, удаления или обновления данных. Узнайте, какие запросы будут выполняться чаще всего и из каких колонок будут извлекаться данные. Определите, какая информация действительно необходима для базы данных, а какую хранить не надо. Ответы на эти вопросы помогут вам принять решения о том, как создавать таблицы и индексы, какие ограничения могут применяться, какие значения по умолчанию могут оказаться полезными и т.д. А теперь давайте научимся создавать таблицы на основе этого "фундамента".

В данном разделе вы познакомитесь с некоторыми простыми, но важными понятиями, относящимися к таблицам. Мы рассмотрим пример базы данных, в котором вы познакомитесь с основными элементами таблиц и узнаете о системных типах данных и о том, как создавать и удалять пользовательские типы данных.

Таблица – это объект базы данных, который хранит данные в виде совокупности строк и колонок. Таблица определяется содержащимися в ней колонками. Данные организованы в форме, похожей на электронные таблицы Excel (см. пример таблицы Product_Info, показанный в табл. 10.1). Таблица Product_Info, используемая в наших примерах, будет создана в базе данных MyDB.

Таблица Product_Info применяется для хранения информации обо всех продуктах, продаваемых в магазине. Когда продукт становится готов к продаже, данные о нем добавляются в новую строку таблицы Product_Info. Эта таблица состоит из пяти колонок: Product_ID (Идентификатор продукта), Product_Name (Название продукта), Description (Описание), Price (Цена) и Brand_ID (Название торговой марки). В табл. 10.1 показаны в качестве примера три строки данных из таблицы Product_Info. Оператор T-SQL, применявшийся для создания этой таблицы (пустой, без данных) показан в разделе "Создание таблицы Product_Info с использованием системных типов данных" далее в этой лекции. (Об использовании оператора INSERT, применяемого для вставки данных в таблицы см. лекцию 20.)

Мы вернемся к этому примеру таблицы базы данных в этой лекции, когда будем объяснять более сложные вопросы создания таблиц. Но сначала мы продолжим рассказ об основах, которые вы должны знать, чтобы уметь создавать таблицы.

Чтобы задать таблицу, вы должны решить, сколько колонок она будет иметь и данные каких типов (например, символьные или числовые) смогут храниться в каждой из колонок. Вы должны также задать допустимый диапазон для этих данных, например, вы можете разрешить использовать не более 30 символов или числа, хранимые в 4 байтах. Эти атрибуты задаются благодаря тому, что каждой колонке присваивается некоторый тип данных, являющийся набором атрибутов, определяющих тип и диапазон данных, способных храниться в этой колонке. Вы можете пользоваться многими системными типами данных, имеющимися в SQL Server, а можете создать и свой собственный тип данных, основанный на системных типах данных. (Вы не можете изменять системные типы данных, но можете создавать совершенно новые типы данных.)

Как мы уже говорили, вы задаете тип данных для каждой колонки таблицы. При задании типа данных у колонки задаются следующие атрибуты:

• Категория данных, которые могут содержаться в колонке (например, символьные данные, целые числа или изображения).
• Размер (длина) данных, хранимых в колонке.
• Точность чисел (этот атрибут применяется только для числовых типов данных), т.е. количество цифр, содержащихся в числах.
• Масштаб чисел (этот атрибут применяется только для числовых типов данных), т.е. количество цифр, способных помещаться справа от десятичной точки.

Типы данных могут также применяться к колонкам для представлений, параметров в хранимых процедурах и в функциях T-SQL, возвращающих одно или несколько значений данных. Встроенные типы данных, имеющиеся в SQL Server, перечислены в табл. 10.2. В SQL Server 2000 появились три новых типа данных: bigint, sql_variant и table. (Кроме нескольких исключений, явно указанных в табл. 10.2, для всех указанных объектов применяются те же самые типы данных.)

При создании таблиц важно правильно выбрать типы данных для каждой из колонок. Наверное, вы хотели бы, чтобы позволялось хранить нужные данные, но не разрешалось хранить недопустимые данные (например, символьное значение в колонке для числовых данных). Эта забота и решается благодаря типам данных. При выборе типа данных вам полезно ответить на два следующих вопроса:

• Подходит ли этот тип данных для вашей разновидности данных?
• Какой тип данных следует использовать – с фиксированной либо с переменной длиной?

Выбор подходящего типа данных является довольно понятным процессом. Данные, которые будут вводиться в колонку, должны соответствовать типу данных, заданному для этой колонки. Поэтому вам следует выбрать такой тип данных, который лучше всего охватит диапазон значений, которые могли бы храниться в колонке для всего срока эксплуатации вашего приложения, и в то же время стремясь ограничить ненужный расход места на диске. Ненужный расход места на диске – это место на диске, выделенное для элементов данных, хранящихся в колонке, но не используемое. Например, предположим, у вас есть колонка, в которой нужно хранить одно целое число в диапазоне от 1 до 100. Очевидно, что эти значения могут храниться в типе integer, но каждое целое число типа integer занимает 4 байта. Данные с типом tinyint могут хранить значения от 0 до 255 и для них нужен только 1 байт места. В данном случае tinyint будет наилучшим выбором, потому что это экономит место на диске, необходимое для хранения данных из таблиц.

Затем вы должны определить, какой тип данных следует использовать – с фиксированной либо с переменной длиной. Если все значения данных из колонки будут иметь приблизительно одинаковые размеры, то более эффективным станет применение типа данных с фиксированной длиной, так как обработка данных, имеющих типы переменной длины, вызывает повышенную нагрузку. Вообще говоря, типы данных с переменной длиной следует применять, только если вы предполагаете значительные различия в длине данных, хранимых в данной колонке, и когда данные из колонки обновляются редко. К данным с переменной длиной относятся varchar, nvarchar, varbinary, text, ntext и image.Применение типов данных с переменной длиной может привести к значительной экономии места для хранения данных. Например, если вы зададите тип данных с фиксированной длиной, достаточной для хранения значений в колонке с наибольшей возможной длиной, то для всех значений, занимающих меньше места, истратиться столько же места, как и для этого самого объемного значения. Результатом этого станут огромный ненужный расход места на диске, потому что лишь немногие строки будут расходовать все максимально допустимое место для данных. В большинстве строк будет использовано меньше места, а все неиспользуемое место станет потерянным. А если вы зададите, что будет применяться тип данных с переменной длиной, то короткие значения будут расходовать лишь то место, которое им действительно нужно. Но опять-таки, применение типов данных с переменной длиной повышает нагрузку на процессор. Поэтому, если вам не требуется тип данных с переменной длиной, то применяйте тип данных с фиксированной длиной. Если из соображений расходования места для хранения данных нужно применять тип данных с переменной длиной, то, конечно, применяйте его.

Итак, как же выбрать нужные для ваших таблиц типы данных и их длины? Следуйте уже принятым ранее основным решениям и делайте выбор, который наилучшим образом будет соответствовать потребностям вашего приложения. Вообще говоря, определяясь с размерами колонок таблиц, старайтесь не тратить зря место на диске и не забывайте о потребностях в будущем.

Прежде чем продолжить наше изложение, давайте рассмотрим T-SQL-оператор CREATE TABLE, которую можно применить для создания таблицы Product_Info, показанной в этой лекции ранее в табл. 10.1. В этом примере мы применим только системные типы данных и колонки с фиксированной длиной. Когда вы создаете таблицу при помощи оператора T-SQL, она создается в базе данных, которой вы пользуетесь в текущий момент. Если вы хотите создать таблицу в какой-либо конкретной базе данных, то надо применить оператор USE имя_базы_данных, как показано в примере кода (в нашем примере база данных имеет имя MyDB). Ключевое слово GO означает, что все предыдущие операторы должны быть теперь выполнены. (Об использовании T-SQL см. лекцию 13.)

USE MyDB 
GO 
CREATE TABLE Product_Info 
( 
Product_ID    smallint,
Product_Name    char(20), 
Description  char(30), 
Price   smallmoney, 
Brand_ID	smallint 
) 
GO

Давайте посмотрим, что произойдет при исполнении этого кода. После оператора CREATE TABLE следует спецификация таблицы с именем Product_Info. Между открывающей и закрывающей скобками заданы имена колонок и их типы данных. Длины для двух типов данных заданы равными 20 и 30, потому что большинство названий продуктов уместятся в 20 символов, а большинство описаний продуктов уместятся в 30 символов. Для Product_ID и Brand_ID применяется тип данных smallint, а не tinyint, потому что мы предполагаем, что количество разновидностей как продуктов, так и торговых марок, превысит 255 (максимальное значение для типа tinyint ), хотя и будет меньше, чем 32767 (максимальное значение для типа smallint ). Так как значения больше, чем 32767, нам не понадобятся, то при использовании типа int мы напрасно тратили бы место на диске.

Пользовательские типы данных (типы данных, задаваемые пользователями, user-defined data types) или, как их еще называют, "псевдонимные", "алиасные" типы данных (alias data types)являются индивидуально настроенными системными типами данных. Индивидуальная настройка типов данных (задание типов данных) полезна, когда вы имеете несколько таблиц, в колонках которых должны храниться данные одинаковых типов, а вы хотите гарантировать точное соответствие колонок каждой из таблиц по типу, длине и возможности применения null-значений. Вы можете создать тип данных с осмысленным именем, что упростит программирование и улучшит согласованность таблиц. Затем вы сможете применять этот тип данных при создании многих других таблиц.

Например, предположим, что у нас имеется еще одна таблица, с именем Brands (торговые марки) в той же базе данных, в которой находится таблица Product_Info. Пусть в таблице Brands имеется колонка Brand_ID, соответствующая колонке Brand_ID таблицы Product_Info. Пусть в таблице Brands хранятся названия торговых марок и другая информация, относящаяся к торговым маркам. Чтобы гарантировать, что колонки Brand_ID в обеих таблицах имеют одинаковый тип данных и не допускают null -значений, вы можете создать пользовательский тип данных и присвоить его обеим колонкам. А теперь представьте, что у вас имеется несколько таблиц с колонками, которые должны иметь одинаковые атрибуты. Вы можете не помнить, применяли ли вы в одной таблице тип smallint, или же tinyint, или было ли позволено применять null -значения. Если создать тип данных с понятными именем, то вам не придется беспокоиться о правильности применяемых атрибутов, и вы получите гарантию согласованности данных для всех таблиц.

Примечание. Когда вы задаете тип данных для некоторой базы данных, он может применяться только для этой базы данных. Однако если вы создадите его для базы данных model, являющейся шаблоном для создания всех остальных баз данных, то этот тип данных будет иметься во всех новых базах данных.

Вы можете пожелать создать типы данных для таких данных, как телефонные номера, почтовые индексы, номера социального страхования и для любых других данных, которые вы можете четко определить и которые применяются более чем в одной таблице базы данных. При создании типа данных вы должны задать следующую информацию:

• Имя типа данных.
• Системный тип данных, на основании которого создается новый тип данных.
• Возможность хранения null -значений в данном типе данных, т.е., позволяет ли он хранить null -значения (null values). (См. раздел "Применение null-значений" далее в этой лекции.)

Как только вы определитесь с этим, можно будет создать тип данных. Для создания пользовательского типа данных с помощью Enterprise Manager выполните следующие действия.

1. Находясь в Enterprise Manager, нажимая на значок-плюс рядом с папкой, раскройте группу SQL Server, а затем раскройте сервер.
2. Раскройте папку Databases, а затем раскройте базу данных. Ваше окно Enterprise Manager будет выглядеть примерно как на рис. 10.1.
   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 10.1.  Определение типа данных при помощи Enterprise Manager

3. Нажмите правой кнопкой мыши на User Defined Data Types (Пользовательские типы данных) и выберите New User Defined Data Type (Новый пользовательский тип данных) в контекстном меню. Появится окно свойств пользовательского типа данных.
4. В поле Name введите имя нового типа данных. Для нашего примера мы задали имя brand_type (рис. 10.2).
5. Затем вы должны задать системный тип данных SQL Server и длину поля вашего пользовательского типа данных. В нашем примере мы задали тип данных для колонки Brand_ID, поэтому мы выбрали тип данных smallint, имеющий стандартную длину, равную 5. (Если бы мы создали символьный тип данных, то тогда можно было бы задать его длину.)
   
   
   
   Рис. 10.2.  Окно свойств пользовательского типа данных

6. Если ваш тип данных позволяет использовать null -значения, то установите флажок Allow NULLs. (См. раздел "Применение null-значений" далее в этой лекции.)
7. Если ваш тип данных должен использовать какие-либо предопределенные правила или значения по умолчанию, то выберите их в соответствующих полях со списками. (О правилах и значениях по умолчанию см. лекцию 16.)
8. Чтобы сохранить ваш новый тип данных, нажмите на OK.

Если вы создали когда-то пользовательский тип данных, а он больше не будет применяться (или вы ошиблись при его создании и хотите создать его снова), то можно удалить этот тип данных. Для удаления пользовательского типа данных выполните следующие действия:

1. Находясь в Enterprise Manager, выберите пользовательский тип данных, который нужно удалить (раскройте группу SQL Server, раскройте сервер, раскройте папку Databases, а затем раскройте базу данных, в которой содержится удаляемый тип данных).
2. Нажмите на папку User Defined Data Types. В правой панели станут видны пользовательские типы данных, имеющиеся в базе данных (рис. 10.3).
3. Нажмите правой кнопкой мыши на пользовательский тип данных, который вы хотите удалить, и выберите Delete (Удалить) в появившемся контекстном меню. Появится диалоговое окно Drop Objects (Удалить объекты) (рис. 10.4).
4. Прежде чем удалить тип данных, нажмите на Show Dependencies (Показать зависимости), в результате чего появится диалоговое окно Dependencies (Зависимости) (рис. 10.5).

   В поле-списке в левой части диалогового окна Dependencies показаны объекты базы данных, которые зависят от вашего пользовательского типа данных, а в поле-списке в правой части диалогового окна показаны объекты, от которых зависит ваш пользовательский тип данных. Если этот тип данных используется в каких-либо таблицах или объектах (как тип данных в нашем примере), то вам не будет позволено удалить его – при попытке удаления (если вы перейдете к шагу 5) появится сообщение об ошибке (рис. 10.6).

   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 10.3.  Папка User Defined Data Types (Пользовательские типы данных)
   
   
   
   Рис. 10.4.  Диалоговое окно Drop Objects (Удалить объекты)

5. Если у вашего типа данных не возникает проблем с тем, что он где-то используется, то закройте диалоговое окно Dependencies, а затем нажмите на экранную кнопку Drop All (Удалить все) в диалоговом окне Drop Objects, чтобы удалить этот тип данных. Не волнуйтесь, удалены будут только типы данных, показанные в диалоговом окне Drop Objects, а не все ваши пользовательские типы данных.
   
   
   
   Рис. 10.5.  Диалоговое окно Dependencies (Зависимости)
   
   
   
   Рис. 10.6.  Сообщение об ошибке, появляющееся при попытке удалить тип данных, находящийся в использовании

Системная хранимая процедура sp_addtype является командой T-SQL, применяемой для создания пользовательских типов данных. При помощи запуска этой команды в то время, когда вы работаете с модельной базой данных (базой данных model), можно организовать применение нового типа данных во всех вновь создаваемых пользовательских базах данных, потому что эти базы данных создаются с такими же атрибутами, как и у базы данных model. Запуск этой команды при работе с пользовательской базой данных позволит применять новый тип данных только в этой базе данных. (Помните, что для работы с конкретной базой данных вы должны запускать команду USE имя_базы_данных.) Ниже дан пример команд T-SQL, создающих пользовательский тип данных brand_type в базе данных model:

USE model 
GO 
sp_addtype brand_type, 'smallint', 'NOT NULL' 
GO

Три параметра у sp_addtype – это имя пользовательского типа данных, системный тип данных, на котором основывается новый тип данных и возможность использования null -значений в новом типе данных. Новый тип данных, brand_type, появится во всех вновь создаваемых пользовательских базах данных. Если вы создадите пользовательский тип данных в пользовательской базе данных и захотите посмотреть новый тип данных через Enterprise Manager, то выберите команду Refresh в меню Action Enterprise Manager’а.

Чтобы удалить ненужный пользовательский тип данных, запустите команду sp_droptype в базе данных, в которой этот тип данных был определен. Ниже дан пример команд T-SQL, удаляющих пользовательский тип данных brand_type из базы данных model. (Напомним, что если вы создали этот тип данных в пользовательской базе данных и хотите, чтобы в Enterprise Manager было видно, что этот тип данных был удален, то выберите в Enterprise Manager команду Refresh в меню Action.)

USE model 
GO 
sp_droptype brand_type 
GO

Давайте вернемся к нашему примеру базы данных. Мы создадим заново таблицу Product_Info, пользуясь новым пользовательским типом brand_type, а затем создадим таблицу Brands. Эта таблица, как и таблица Product_Info, будет иметь колонку Brand_ID и мы применим для этих колонок одинаковый пользовательский тип данных brand_type. Сначала нам надо будет удалить старую таблицу Product_Info, чтобы мы смогли бы создать ее снова. Ниже показан код, который выполнит все необходимые действия:

USE MyDB 
GO
DROP TABLE Product_Info
GO 
CREATE TABLE Product_Info 
( 
Product_ID     		smallint,
Product_Name   	char(20), 
Description    		char(30), 
Price          			smallmoney, 
Brand_ID       		brand_type 
) 
GO
CREATE TABLE Brands
(
Brand_ID       		brand_type,
Brand_Name     		char(30),
Supplier_ID    		smallint
)
GO

Задав одинаковый тип данных brand_type для колонок Brand_ID в обеих таблицах, мы гарантируем одинаковость атрибутов обеих колонок. Нам не надо помнить об особенностях типа данных, на котором основывается тип данных brand_type, мы можем просто применять новый тип данных для всех колонок Brand_ID.

Кто же должен следить за этими пользовательскими типами данных? Администратор баз данных должен знать о применяемых пользовательских типах данных, чтобы следить как за правильностью самих типов данных, так и за правильностью их применения (хотя администратор баз данных, вероятно, и есть тот человек, кто первоначально задает пользовательские типы данных). Кроме того, о том, как определены эти типы данных, должен знать программист приложений, потому что это нужно ему для создания кода приложений. А вот конечным пользователям не нужно знать о пользовательских типах данных, потому что они все равно не поймут разницу между ними.

При помощи SQL Server вы можете задать, в какой именно группе файлов будут размещаться те или иные таблицы и данные из этих таблиц (если вы создали одну или несколько пользовательских групп файлов). Если при создании таблицы группа файлов не была задана, то таблицы будут размещаться в первичной группе файлов, если только другая группа файлов не будет задана в качестве применяемой по умолчанию. (Группы файлов применяются для размещения файлов и индексов на заданных дисках или массивах дисков. Более подробно о них и о том, как и зачем таблицы данных размещаются в файлах и в группах файлов, было рассказано в лекции 9.)

Предположим, что в созданной нами базе данных MyDB имеется группа файлов с именем product_group, содержащая один вторичный файл данных, который размещен на другом диске (E), чем диск, на котором размещена первичная группа файлов (С). Применяя эту методику, вы можете физически отделить свои таблицы данных от системных таблиц SQL Server. Еще мы создадим на отдельном диске (F) файл журнала, чтобы отделить ввод-вывод журнала. (Про создание баз данных и применение групп файлов см.лекцию 9.) Необходимые команды могут выглядеть так:

USE master 
GO 
CREATE DATABASE MyDB 
ON PRIMARY                         		-- Явное задание первичной 
                                   		-- группы файлов (не обязательно) 
(NAME = MyDBroot,               			-- Первичный файл данных
FILENAME = 'c:\mssql2k\MSSQL\data\mydbroot.mdf', 
SIZE = 8MB, 
MAXSIZE = 10MB, 
FILEGROWTH = 1MB),
FILEGROUP product_group        		-- Группа файлов для следующего файла
(NAME = MyDBdata1,                 		-- Вторичный файл данных
FILENAME = 'e:\mssql2k\MSSQL\data\mydbdata1.ndf', 
SIZE = 1000MB, 
MAXSIZE = 1500MB, 
FILEGROWTH = 100MB) 
LOG ON 
(NAME = Logdata1,                     			-- Файл журнала
FILENAME = 'f:\log_files\logdata1.ldf', 
SIZE = 1000MB, 
MAXSIZE = 1500MB,
FILEGROWTH = 100MB)
GO

А теперь мы можем создать таблицу Product_Info в группе файлов product_group, пользуясь командой CREATE TABLE, как показано ниже.

USE MyDB 
GO 
CREATE TABLE Product_Info 
( 
Product_ID     		smallint,
Product_Name   	char(20), 
Description    		char(30), 
Price          			smallmoney, 
Brand_ID       		brand_type 
) 
on product_group 
GO

Таблица и все данные, которые будут вставлены в таблицу, разместятся на диске E, диске, на котором была задана группа файлов product_group. Поэтому данные из таблицы Product_Info будут иметь свой дисковый накопитель, предназначенный для их ввода-вывода до тех пор, пока в этой же группе файлов не будут созданы другие таблицы.

Null-значение (null value) – это неизвестное значение, для которого применяется обозначение NULL. Способность хранить null-значения (nullability) – это свойство, благодаря которому колонка способна либо хранить null -значения, либо отвергать их. Null -значение в колонке обычно означает, что для данной строки этой колонки нет данных, потому что значение неизвестно, либо не имеет смысла, либо не задано или будет задано в будущем. Null -значения – это не пустые значения и не значения числа 0, их настоящие значения неизвестны (unknown), поэтому никакие два null -значения не являются равными.

Колонки, способные хранить null -значения, могут оказаться полезными в случаях, когда необходимая информация пока что недоступна для вас (это может быть, например, инициал для среднего имени покупателей). Что должно храниться в этой колонке для записи о некотором покупателе, который не имеет среднего имени, и поэтому не имеет среднего инициала? Если в этой колонке разрешено применять значения NULL, то null -значение будет правильным выбором и будет иметь смысл – благодаря этому вы поймете, что информация из данной колонки не имеет смысла.

Как правило, не следует применять null -значения. Из-за них запросы и обновления становятся более сложными, кроме того, к колонкам, способным хранить null -значения, нельзя применять некоторые настройки, такие как первичные ключи и свойство IDENTITY.

Дополнительная информация. Более подробную информацию вы можете получить, открыв заголовок Null Values индекса Books Online, а затем выбрав тему "Comparison Search Conditions" (Условия для поиска по сравнению). Также прочитайте раздел "Добавление свойства IDENTITY" далее в данной лекции.

Прекрасной альтернативой применению null -значений в колонке является задание значения по умолчанию (default value) для этой колонки. Если значение не было задано при вводе строки, то в колонку записывается значение по умолчанию. (Более подробно о применении значений по умолчанию написано в лекции 16.) Если вы определите эту колонку, как способную хранить null -значения, т.е. два случая, когда колонка получит значение NULL:

• Если в таблицу добавляется строка, но не заданы данные для колонки, способной хранить null -значения, то SQL Server присвоит колонке значение NULL (если только для этой колонки не было задано значение по умолчанию).
• Пользователь может ввести слово "NULL" без кавычек (с кавычками будет введена текстовая строка "NULL").

Давайте вернемся к нашему примеру с таблицей Product_Info и зададим для каждой колонки возможность хранить null -значения. Если вы хотите, чтобы в колонке разрешалось хранить null -значения, то после типа данных надо добавить слово NULL. Если вы не хотите, чтобы разрешалось хранить null -значения, то после типа данных надо добавить слово NOT NULL. Мы рекомендуем всегда указывать, разрешается ли хранить в колонке null -значения, за исключением лишь случаев, когда применяются пользовательские типы данных (они уже заданы NULL или с NOT NULL ). Это поможет вам выработать привычку обращать внимание на необходимость способности к хранению null -значений в тех или иных колонках.

Дополнительная информация. Чтобы узнать, какова будет применяемая по умолчанию способность хранить null -значения, когда NULL или NOT NULL не заданы, обратитесь к теме "CREATE TABLE" в Books Online и, пользуясь "прокруткой", перейдите к разделу "Nullability Rules Within a Table Definition" (Задание таблиц: правила, определяющие способность к хранению null -значений). Явное задание NULL или NOT NULL будет иметь преимущество по отношению к этим правилам.

Пускай в нашем примере с таблицей Product_Info null -значения будет разрешено применять только в колонке для описаний продуктов. Мы не указали способность к хранению null-значений для типа данных brand_type, так как его способность к хранению null -значений уже была задана (как NOT NULL ) при создании этого пользовательского типа данных. Новый оператор CREATE TABLE будет выглядеть так:

USE MyDB 
GO
DROP TABLE Product_Info
GO 
CREATE TABLE Product_Info 
( 
Product_ID         		smallint NOT NULL,
Product_Name   	char(20) NOT NULL, 
Description         		char(30) NULL, 
Price                   smallmoney NOT NULL, 
Brand_ID            		brand_type 

) 
GO

Теперь, если описание продукта (Description) не будет задано, а значения остальных четырех полей – заданы, то в таблицу будет введена новая строка со значением NULL для элемента данных, находящегося в колонке Description. Вы должны будете ввести значения для четырех остальных колонок, не допускающих ввода значений NULL (колонок Product_ID, Product_Name, Price и Brand_ID ). Если данные для какой-либо из этих колонок не ввести, то попытка ввести новую строку будет неуспешной.

Когда вы создаете таблицу, вы можете задать одну из колонок как идентифицирующую колонку (identity column), добавив к определению колонки свойство IDENTITY. Если колонка создается со свойством IDENTITY, то SQL Server автоматически генерирует для этой колонки значение строки, рассчитываемое по начальному значению (seed value) и значению приращения (increment value). Начальное значение (seed) является значением идентификации для первой строки, вставленной в таблицу. Приращение (increment) – это величина, на которую SQL Server увеличивает значение идентификации для последовательно вводимых строк. Каждый раз при вводе строки SQL Server присваивает текущее значение идентификации элементу данных в колонке идентификации, вводимому в новую строку. Следующая введенная строка получит значение идентификации, большее, чем текущее максимальное значение идентификации на величину приращения. Таким образом, каждая вводимая строка получит уникальное значение идентификации. Свойство идентификации полезно для создания колонок, в которых каждая строка должна иметь уникальный идентификатор, например, для колонки Product_ID. Если вы разрешите SQL Server генерировать идентифицирующие значения для вводимых строк, то это окажется проще, чем следить за правильностью ввода последовательных значений. Идентифицирующие колонки обычно применяются в ограничениях первичного ключа в таблицах, благодаря которым возможна уникальная идентификация строк. (Про ограничения первичного ключа см. лекции 16.)

Например, если вы зададите IDENTITY(0, 10), то значение идентифицирующей колонки для первой введенной строки будет равно 0, для второй строки будет равно 10, для третьей строки – 20, и т.д. Если начальное значение или приращение не задать, то для них будут применяться значения по умолчанию, равные 1 и 1. Вы можете задать как оба этих параметра, так и один из них. Идентифицирующие колонки не могут содержать значения по умолчанию и для них не разрешено применение null -значений. В каждой из таблиц может иметься только одна идентифицирующая колонка.

По умолчанию, непосредственный ввод данных в идентифицирующие колонки невозможен и они не могут быть изменены. Если вы хотите повторить ввод удаленной строки и хотите сохранить старое идентифицирующее значение этой строки, то вы можете преодолеть стандартные настройки, применив такой оператор:

SET IDENTITY_INSERT имя_таблицы ON

При помощи этого оператора можно вставить строку и назначить нужное вам значение идентифицирующей колонки. Закончив ввод строки, нужно отменить возможность вставки в идентифицирующую колонку при помощи такого оператора:

SET IDENTITY_INSERT имя_таблицы OFF

После этого, SQL Server, в качестве начального значения, применяемого при добавлении следующих строк, возьмет самое большое значение из данной колонки.

Давайте добавим свойство IDENTITY в таблицу Product_Info. Вместо того, чтобы вводить данные в колонку Product_ID , мы сделаем ее идентифицирующей колонкой, и пусть SQL Server автоматически генерирует ее значения, обеспечивая их уникальность. Ниже показан код T-SQL, который создаст такую таблицу:

USE MyDB 
GO 
DROP TABLE Product_Info
GO 
CREATE TABLE Product_Info 
( 
Product_ID         		smallint IDENTITY(1, 1) NOT NULL,
Product_Name   	char(20) NOT NULL, 
Description         		char(30) NULL, 
Price                   	smallmoney NOT NULL, 
Brand_ID            		brand_type 
 
) 
GO

Колонка Product_ID теперь будет получать значения, начинающиеся с 1 и имеющие приращение 1 для каждой последующей строки, вставляемой в таблицу. Благодаря свойству IDENTITY, гарантируется, что каждому продукту будет назначено уникальное число-идентификатор, без необходимости какого-либо ввода со стороны пользователя. Выбор числа 1 в качестве приращения является произвольным. Какое бы приращение вы не применили, идентифицирующее значение будет уникальным.

Теперь, когда вы понимаете основные элементы, относящиеся к созданию таблиц при помощи SQL Server, давайте разберем пример создания таблицы при помощи Enterprise Manager. Однако прежде чем начать этот процесс, вы обязательно должны помнить, что проектирование всех ваших таблиц баз данных и их взаимоотношений должно производиться до того, как вы приступите к их фактическому созданию. Для создания таблицы базы данных с помощью SQL Server Enterprise Manager выполните следующие действия.

1. Находясь в Enterprise Manager, раскройте группу SQL Server, а затем раскройте сервер.
2. Раскройте папку Databases, чтобы стали видны имеющиеся базы данных.
3. Раскройте базу данных, в которой вы хотите работать (в нашем примере – MyDB).
4. Нажмите правой кнопкой мыши на папку Tables (Таблицы) и в появившемся контекстном меню выберите New Table (Новая таблица). Появится окно New Table (рис. 10.7).
   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 10.7.  Окно New Table (Новая таблица)
   Окно New Table содержит таблицу, похожую на электронную таблицу Excel. Каждая строка таблицы в окне New Table обозначает одну колонку таблицы базы данных. Каждая колонка таблицы в окне New Table обозначает какой-либо атрибут колонки таблицы – тип данных, длину или способность хранить null -значения.
   Примечание. При именовании колонок таблиц базы данных следует придерживаться некоторых стандартов. На самом деле, не важно, какую именно систему для наименований вы выберите, но вы должны придерживаться принятых правил. Всякий раз, когда вы используете такую же колонку в другой таблице, применяйте точно совершенно одинаковые имена. Такое единообразное использование имен поможет вам не запутаться, когда вы будете выполнять запросы.
5. Задайте каждую из колонок вашей таблицы базы данных, заполняя поочередно строки таблицы окна: введите имена таблиц в колонке Column Name, выберите тип данных в выпадающих меню в колонке Data Type и выберите длину типа данных (если это допустимо, например, можно выбрать длину для символьных типов данных). Для переключения флажков в колонке Allow Nulls (Разрешаются null -значения) пользуйтесь клавишей Shift или нажимайте там мышью. В результате будет разрешаться или запрещаться применение null -значений. Заполнение для таблицы Product_Info показано на рис. 10.8. Обратите внимание, что для колонки Brand_ID мы выбрали пользовательский тип данных brand_type. Также обратите внимание, что по умолчанию флажок Allow Nulls (Разрешаются null -значения) в этой колонке установлен, даже для нашего типа данных brand_type, который был создан без разрешения применять null -значения. Вам следует снять этот флажок, чтобы обеспечить согласованность со способностью этого типа к хранению null -значений.
   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 10.8.  Задание колонок при помощи окна New Table (Новая таблица)
   Данные в строках таблицы базы данных будут физически храниться в порядке, в котором вы задали колонки. Если вы пожелаете вставить в окно New Table строчку с определением колонки между двух уже имеющихся определений, то нажмите правой кнопкой мыши на строчку окна, под которой вы хотите вставить новую строчку, и в появившемся контекстном меню выберите команду Insert Column (Вставить колонку). Чтобы удалить строчку, нажмите правой кнопкой мыши на эту строчку и выберите Delete Column (Удалить колонку) в контекстном меню. В нашем примере с таблицей Product_Info мы зададим колонку Product_ID как колонку первичного ключа, нажав на ее имя правой кнопкой мыши и выбрав Set Primary Key (Задать первичный ключ) в контекстном меню. Рядом с именем колонки появится изображение ключа (рис. 10.9). (Про первичные ключи и другие ограничения см. лекцию 16.)
   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 10.9.  Обозначение для первичного ключа

6. В нижней части окна New Table имеется вкладка с названием Columns, при помощи которой можно менять некоторые атрибуты колонки, выбранной в верхней части окна. Например, мы выбрали колонку Brand_ID, а затем во вкладке Columns задали ее назначение и значение по умолчанию, равное 0 (рис. 10.10).
   
   
   
   увеличить изображение
   
   Рис. 10.10.  Вкладка Columns

7. Вы можете создавать другие ограничения и индексы для таблицы, нажимая на имена колонок правой кнопкой мыши и выбирая в контекстном меню Indexes/Keys (Индексы/Ключи), Relationships (Взаимоотношения), Constraints (Ограничения) или Properties (Свойства), либо нажав на значок-иконку Table and Index Properties (Свойства таблиц и индексов) рядом со значком-иконкой Save (Сохранить) в панели инструментов. Независимо от выбранного способа, появится окно свойств таблиц и индексов (рис. 10.11). Имя вашей таблицы будет обозначаться как Table1 или Table2 и т.д. Наша таблица получила имя Table2. При сохранении таблицы это имя можно изменить, см. описание следующего шага. Окно Properties имеет четыре вкладки, их подробные описания будут даны далее в материале нашей книги.
   
   
   
   Рис. 10.11.  Окно свойств таблиц и индексов

8. Чтобы дать имя этой новой таблице, нажмите на значок-иконку Save. Появится диалоговое окно, в котором вы можете задать имя таблицы. Введите с клавиатуры нужное имя и нажмите на OK, и тогда спроектированная вами таблица будет создана, а заданная информация сохранится. Теперь вы можете закрыть окно New Table, и имя вашей таблицы появится в правой панели Enterprise Manager.

В этой лекции вы изучили основы создания таблиц, научились применять и задавать типы данных, размещать таблицы в группах файлов, применять null -значения и добавлять свойство IDENTITY. Желательно привести таблицы в их окончательную форму до того, как вы будете заполнять их данными. В лекции 15 показаны несколько способов для изменения таблиц при помощи T-SQL. В нескольких следующих лекциях вы узнаете об инсталляции и настройке сети и о Microsoft Cluster Server. Эти лекции помогут вам выполнить завершающие стадии настройки SQL Server.

После того как вы инсталлировали Microsoft SQL Server 2000, нужно сконфигурировать вашу систему для работы в сети. К этому моменту вы или администратор операционной системы Microsoft Windows NT или Microsoft Windows 2000, вероятно, уже сконфигурировали нужный сетевой протокол. Если сетевой протокол до сих пор еще не сконфигурирован, то вы можете без труда сконфигурировать его при помощи панели управления (Control Panel). Выбор протокола обычно определяется решениями на уровне всей вашей фирмы либо другими компьютерами, уже сконфигурированными в вашей сети. Хоть разные протоколы и имеют некоторые различия в производительности и функциональности, но большинство протоколов будут соответствовать вашим потребностям.

В данной лекции вы узнаете, как конфигурировать разнообразные сетевые компоненты для SQL Server, в том числе на уровне сетевого оборудования, на уровне сетевого протокола и на уровне сетевых библиотек SQL Server. В дополнение к этому материалу вы познакомитесь с компонентами для соединения с базами данных – DB-LIB и ODBC (Open Database Connectivity, открытый интерфейс доступа к базам данных), а также со средствами пулинга соединений ODBC. И в заключение вы изучите, как нужно наблюдать за сетью, чтобы выявлять в ней "узкие места", которые могут возникнуть при работе SQL Server (т.е. как осуществлять мониторинг сети).

Для коммуникации между клиентами и серверами SQL Server применяются многие уровни работы программного обеспечения и оборудования. Каждый из этих уровней служит для выполнения присущих ему задач. Давайте вкратце рассмотрим все эти уровни; более подробное их описание будет дано далее в данной лекции. Высшим уровнем является интерфейс прикладного программирования для SQL Server (API, application programming interface). В качестве уровня API применяется что-либо из следующего списка:

• DB-LIB (старый API, специально предназначенный для SQL Server).
• ODBC (может соединяться с SQL Server или с другими продуктами-СУБД).
• OLE DB (для программистов ActiveX).
• ODS (Open Data Services).

API функционируют на вершине уровня сетевых библиотек, в котором содержатся одна или несколько сетевых библиотек (net-libraries, net libs). Сетевые библиотеки преобразуют команды и данные SQL Server в системные запросы, которые взаимодействуют с нижележащим уровнем сетевого протокола. Сетевые библиотеки являются компонентами SQL Server, а вот уровень сетевого протокола является компонентой операционной системы. Вы можете выбрать какую-либо из следующих сетевых библиотек:

• Named pipes (Именованные каналы)
• TCP/IP
• Multiprotocol
• NWLink IPX/SPX
• AppleTalk
• Banyan VINES

Точно так же, как уровень сетевых библиотек может содержать более одной сетевой библиотеки, уровень сетевого протокола может содержать более одного протокола, причем каждая сетевая библиотека взаимодействует с одним или с несколькими протоколами. Уровень сетевого протокола является компонентой операционной системы, "разговаривающей" на языке сетевого протокола. Вызовы и данные SQL Server помещаются внутрь сетевых вызовов, которые могут быть переданы на этом уровне через сеть. За исключением "multiprotocol", каждый сетевой протокол поддерживает одну из сетевых библиотек (имеющую имя, такое же, как имя протокола). При выборе "multiprotocol" производится поддержка средства для дистанционного вызова процедур Windows 2000 и Windows NT (RPC, remote procedure call), при этом происходит поддержка сокетов TPC/IP, протокола NWLink IPX/SPX, и именованных каналов (named pipes) одновременно.

Довольно часто в Windows NT или Windows 2000 запускают сразу по несколько сетевых протоколов. Про эти протоколы мы расскажем более подробно в разделе "Сетевые библиотеки" далее в данной лекции.

Самый нижний уровень коммуникации состоит из сетевых оборудования и драйверов устройств. Этот уровень обычно независим от уровня сетевого протокола, хотя некоторые зависимости все же имеются, например, отдельные устройства поддерживают не все сетевые протоколы. Сетевых протоколов существует много, а еще больше находится в процессе разработки. Уровень сетевого оборудования может состоять из нескольких технологий, в том числе следующих:

• Ethernet
• Token ring
• ATM (Asynchronous Transfer Mode)
• стандарт волоконно-оптических соединений Fiber optics
• модем

Уровни коммуникации должны иметься как на стороне клиента, так и на стороне сервера (рис. 11.1). Как можно видеть, при переходе от вызовов ODBC к фактической передаче данных требуется некоторая обработка данных. В данной лекции мы изучим не только соответствие функций различным уровням, но также и вопросы диагностики.

Для коммуникации с SQL Server ваши приложения должны уметь "разговаривать" на его языке. Это значит, что при коммуникации должно применяться одно из инструментальных средств, поставляемых вместе с SQL Server, например, командная строка OSQL или ISQLW (анализатор запросов SQL Server). Эти инструментальные средства могут быть полезными для простых запросов, но они не подходят для обработок, ежедневно выполняемых приложениями. Например, люди, работающие с информацией о запасах товаров на складе, со счетами кредиторов и со счетами к получению, трудятся более эффективно, когда пользуются графическим интерфейсом, а не когда набирают с клавиатуры операторы SQL. На самом деле, большинство из пользователей таких приложений вообще не знают SQL. Как правило, для создания приложений, взаимодействующих с SQL Server, разработчики применяют API (Application Programming Interface), интерфейсы прикладного программирования. Благодаря API можно вызывать разнообразные функции для работы с базами данных.

Вместе с SQL Server поставляется множество разных API, в том числе DB-LIB, ODBC и OLE DB. DB-LIB – это первоначальный, "родной" интерфейс API для SQL Server, он доступен и для Microsoft SQL Server и для продуктов Sybase. ODBC – новее и гибче и может применяться для коммуникации с любым количеством реляционных СУБД. Для работы с SQL Server программистам доступны для применения также OLE DB и еще несколько других API. В данном разделе вы найдете описания различных API.

Интерфейс DB-LIB был частью SQL Server начиная с первых версий SQL Server, еще с 1988 года. DB-LIB является первоначальным, исконным API для программирования SQL Server. Хотя DB-LIB всегда был составной частью SQL Server, происходит постепенный отказ от него в пользу ODBC, так что ODBC становится основным API. Языки C и C++, а также Microsoft Visual Basic поддерживают DB-LIB. Вызовы DB-LIB производятся из кода приложений, а затем отправляются через сетевую библиотеку, через уровень сетевого протокола и затем на уровень сетевого оборудования.

ODBC – это стандартный API-интерфейс, разработанный фирмой Microsoft для упрощения соединения компьютеров под управлением Windows с различными реляционными СУБД. Благодаря программированию при помощи API-интерфейса ODBC, вы можете применять одно и то же приложение для коммуникации с любым количеством систем. ODBC обладает многофункциональностью, но может оказаться не самым эффективным API для некоторых реляционных СУБД. Как правило, "родные" API поддерживают большую функциональность и оптимизированы для работы со своими реляционными СУБД.

ODBC применяется для поддержки дополнительных возможностей соединения через Интернет с применением "активных серверных страниц" ASP (Active Server Pages). Также там имеется поддержка ActiveX, MFC (Microsoft Foundation Classes) и XML (Extensible Markup Language). За последние несколько лет поддержка ODBC выросла очень значительно, благодаря чему ODBC стал основным API для продуктов, поддерживающих много реляционных СУБД.

API ODBC имеет одинаковую форму независимо от того, с какой реляционной СУБД вы соединяетесь, но это не относится к драйверам ODBC. Вам придется приобретать по драйверу ODBC для каждой используемой реляционной СУБД. Эти драйверы преобразуют ODBC в "родной" сетевой протокол реляционной СУБД. Для оптимальной работы новых версий реляционных СУБД обычно требуются и новые драйверы ODBC, хотя обратная совместимость, как правило, поддерживается. В DB-LIB обычно применяется специфическая сетевая библиотека, а в ODBC – многопротокольная сетевая библиотека. Эта библиотека упрощает соединение приложений ODBC с сервером и избавляет от необходимости выбирать какой-либо определенный протокол.

Способность к пулингу (объединению ресурсов) при выполнении соединений, вызываемых изнутри приложений, появилась в ODBC версий 2.х. Как правило, каждое приложение создает по одному соединению между уровнем приложений и базой данных всякий раз, когда в это приложение входит еще один пользователь. Этот процесс может оказаться неэффективным, т.к. установление и поддержание соединений с базой данных приводит к довольно-таки большой нагрузке на компьютер.

Благодаря пулингу соединений все новые потоки из одного приложения могут пользоваться существующими соединениями ODBC и для них не потребуется создавать и поддерживать дополнительные соединения. Эта возможность может быть особенно полезна для Интернет-приложений, которые могут соединяться многократно. Приложения, для которых нужен пулинг соединений, должны регистрировать себя при своем запуске.

Когда приложение запрашивает соединение ODBC, ODBC Connection Manager (Диспетчер соединений ODBC) определяет, должно ли инициироваться новое соединение или же надо воспользоваться уже имеющимся соединением. Это решение принимается без возможности приложения влиять на него. Затем потоки приложения работают как обычно.

Когда поток завершает свою работу с соединением ODBC, приложение делает вызов для освобождения этого соединения. И снова ODBC Connection Manager берет на себя управление над соединением. А если какое-либо соединение простаивает в течение некоторого периода времени, то ODBC Connection Manager может закрыть его.

Дополнительная информация. Более подробную информацию о пулинге соединений ODBC вы найдете в Microsoft ODBC Software Development Kit (SDK).

Имеется множество других API, при помощи которых ваши приложения могут соединяться с SQL Server. Это, например, OLE DB, ODS, SQL-DMF (SQL-Distributed Management Framework), SQL-DMO (SQL-Distributed Management Objects) и SQL-NS (SQL-Namespace). Как правило, каждый из этих протоколов поддерживает те или иные специфические функции или сегмент рынка, для которого требуется свой собственный интерфейс программирования.

Дополнительная информация. Для дополнительной информации о специализированных API обратитесь к SQL Server 2000 Books Online.

Уровень сетевых библиотек SQL Server преобразует вызовы API в вызовы, специфичные для протоколов, а затем передает их ниже, на уровень сетевого протокола. На клиентских компьютерах администрирование уровня сетевого протокола производится при помощи утилиты Client Network Utility, а на сервере – при помощи утилиты Server Network Utility. Благодаря этим утилитам вы можете добавлять или удалять сетевые библиотеки как на сервере, так и на любом из компьютеров-клиентов. Чтобы взаимодействие с SQL Server было возможным, сетевые библиотеки, имеющиеся на компьютерах-клиентах, должны быть доступны и на сервере. В одной сети могут работать одновременно сразу несколько протоколов. Например, некоторые из компьютеров-клиентов могут взаимодействовать с SQL Server при помощи именованных каналов (named pipes), а другие клиенты в той же сети могут взаимодействовать с SQL Server при помощи TCP/IP.

Как правило, на одном компьютере-сервере конфигурируют несколько протоколов. По умолчанию на сервере инсталлируются сетевые библиотеки для именованных каналов и TCP/IP. Чтобы сконфигурировать на сервере дополнительные сетевые библиотеки, выполните следующие действия:

1. Запустите Server Network Utility, нажав на экранную кнопку Start, укажите курсором мыши на Programs, затем укажите на Microsoft SQL Server и, наконец, выберите Server Network Utility. Появится диалоговое окно SQL Server Network Utility (рис. 11.2).
   
   
   
   Рис. 11.2.  Вкладка General диалогового окна SQL Server Network Utility

2. Диалоговое окно SQL Server Network Utility имеет две вкладки: General (Общие) и Network Libraries (Сетевые библиотеки). Вкладка General служит для включения и отключения сетевых протоколов. Включенные протоколы показаны в правом списке в порядке, в котором SQL Server будет пытаться применять их. При помощи вкладки General можно выполнять следующие операции:
   • включать новые протоколы, выбрав сначала один или несколько протоколов из списка отключенных протоколов, а затем нажав на кнопку Enable;
   • отключать протоколы, выбрав один или несколько протоколов из списка включенных протоколов, а затем нажав на кнопку Disable;
   • изменять свойства включенного протокола, выбрав имя протокола, а затем нажав на кнопку Properties;
   • включить шифрование протокола с помощью SSL (Secure Sockets Layer);
   • включить поддержку WinSock Proxy.
   Вкладка Network Libraries служит только для просмотра информации. Благодаря ей можно посмотреть номера версий и даты последних изменений сетевых библиотек (рис. 11.3).
   
   
   
   Рис. 11.3.  Вкладка Network Libraries диалогового окна SQL Server Network Utility

На другой стороне сетевого соединения находится компьютер-клиент, который конфигурируется довольно-таки похоже на компьютер-сервер. Чтобы сконфигурировать компьютер-клиент, выполните на нем следующие действия:

1. Запустите Client Network Utility, нажав на экранную кнопку Start, указав на Programs, затем указав на Microsoft SQL Server, и, наконец, выбрав Client Network Utility. Появится диалоговое окно SQL Server Client Network Utility (рис. 11.4), которое выполняет некоторые функции, такие же, как у диалогового окна SQL Server Network Utility, а также еще и многие другие функции.

   В то время как диалоговое окно SQL Server Network Utility просто показывает список сетевых библиотек и параметров их соединений, при помощи окна SQL Server Client Network Utility можно указывать, какие протоколы на клиентах должны применяться по умолчанию, а также задать алиас сервера (псевдоним). Включенные протоколы показаны на вкладке General в том порядке, в котором они должны применяться. Например, на рис. 11.4 заданы следующие протоколы: сначала именованные каналы (named pipes), а затем TCP/IP. В нашем примере клиент сначала попытается соединиться с сервером через именованные каналы. Если это не получится, то клиент тогда попытается соединиться с сервером при помощи TCP/IP. Если и это не получится, то клиент выдаст сообщение об ошибке соединения.

   
   
   
   Рис. 11.4.  Вкладка General диалогового окна SQL Server Client Network Utility
   Алиас сервера (псевдоним) позволяет отказаться от списка включенных протоколов и дает возможность пользоваться только каким-либо определенным протоколом. Если соединение при помощи этого протокола не получится, то попыток применить другие протоколы не последует. Если у вас имеется несколько серверов, не применяющих общий протокол, то нужно поместить наиболее употребительный протокол на верхнюю строчку списка включенных протоколов. Это минимизирует длительность времени, которое потратилось бы на попытки повторных соединений. Включать и отключать протоколы несложно. Для включения протокола просто выберите нужный протокол в списке отключенных протоколов, а затем нажмите на кнопку Enable. Чтобы отключить протокол, выберите нужный протокол в списке включенных протоколов, а затем нажмите на кнопку Disable.

   Вы можете изменять свойства включенных протоколов, выбрав протокол в списке Enabled protocols by order, а затем нажмите на кнопку Properties. Но надо заметить, что значения, применяемые по умолчанию, оптимально подходят почти для всех сетей.

   Из вкладки General можно также включить шифрование протоколов, что защитит данные при передаче через сеть. Эта возможность доступна только для протокола multiprotocol.

2. Чтобы задать алиас сервера, откройте вкладку Alias. В этой вкладке перечислены все существующие алиасы. Чтобы добавить новый алиас, нажмите на Add. Появится диалоговое окно Add Network Library Configuration (Добавить конфигурацию сетевой библиотеки) (рис. 11.5).
3. В этом диалоговом окне вы можете добавить алиас, задающий нужный протокол. Этот сетевой протокол должен быть сконфигурирован на компьютере-клиенте и должен быть задан здесь, тогда клиент сможет осуществлять коммуникацию при помощи этого протокола. При попытках соединения с алиасом, клиент SQL Server будет применять сетевую библиотеку и параметры соединения, заданные вами здесь. Если приложение будет пытаться соединиться с сервером не через алиас, то будет применяться протокол, используемый по умолчанию.
   
   
   
   Рис. 11.5.  Диалоговое окно Add Network Library Configuration

4. Во вкладке DB-Library Options диалогового окна SQL Server Client Network Utility (рис. 11.6) показана информация о DB-Lib и имеются флажки Automatic ANSI to OEM conversion и Use international settings. При помощи первого флажка можно включить автоматическое преобразование от кодировки символов ANSI к кодировке OEM при коммуникации с SQL Server. При помощи второго флажка можно задать, чтобы форматы дат, времени и денежных единиц применялись бы те, что заданы для текущего компьютера, а не пользоваться жестко заданными настройками этих форматов.

   Эти флажки, как правило, снимать не нужно. Установленные флажки вызывают некоторую дополнительную нагрузку на компьютер, но зато и повышают функциональность.

   
   
   
   Рис. 11.6.  Вкладка DB-Library Options диалогового окна SQL Server Client Network Utility

5. В диалоговом окне SQL Server Client Network Utility имеется также вкладка Network Libraries (рис. 11.7). Как и одноименная вкладка из утилиты SQL Server Network Utility, эта вкладка просто показывает список доступных сетевых библиотек и информацию о номерах их версий.

   Большинство проблем с соединениями возникают из-за того, что на компьютере-клиенте неправильно задан порядок сетевых библиотек. При появлении проблем с соединениями первым делом надо проверить настройки сетевых библиотек.

   
   
   
   Рис. 11.7.  Вкладка Network Libraries диалогового окна SQL Server Client Network Utility

Как мы уже говорили, SQL Server поддерживает множество сетевых библиотек: именованные каналы (named pipes), TCP/IP, multiprotocol, NWLink IPX/SPX, AppleTalk, Banyan VINES, VIA (Giganet) и VIA (ServerNet II). Каждая сетевая библиотека соответствует своему сетевому протоколу или набору протоколов. В этом разделе мы дадим краткий обзор каждой из сетевых библиотек.

Сетевой протокол, с помощью которого вы запускаете SQL Server, будет определяться, скорее всего, исходя из стандартов, принятых в вашей фирме, или в зависимости от того, что применяется на остальных компьютерах. Все команды и функции SQL Server могут передаваться через все сетевые протоколы, однако некоторые протоколы работают быстрее других. Кроме того, некоторые протоколы поддерживают маршрутизацию и службы имен, а некоторые – не поддерживают.

Протокол named pipes (именованные каналы) был разработан фирмой Microsoft несколько лет тому назад. В named pipes поддерживаются два режима: локальный и удаленный (дистанционный). Протокол local named pipes применяется в случаях, когда и клиент, и сервер находятся на одном и том же компьютере, а remote named pipes применяется, когда клиент и сервер находятся на разных компьютерах. Если соединение установлено через named pipes, сетевые утилиты SQL Server распознают, как оно осуществлено – с помощью локальных именованных каналов (local named pipes) или же с помощью удаленных (дистанционных) именованных каналов (remote named pipes).

Именованные каналы – это клиентский протокол, применяемый по умолчанию, и он является протоколом, применяемым по умолчанию в операционных системах Windows NT 4 Server и Windows 2000. В операционных системах Microsoft Windows 95 и Microsoft Windows 98 именованные каналы применяться не могут. В этих системах на стороне сервера применяются протоколы TCP/IP, multiprotocol и shared memory. Хотя протокол "именованные каналы" работает эффективно, он обычно не используется в больших сетях, потому что он не поддерживает маршрутизацию и шлюзы. Также не рекомендуется его применение на медленных сетях, т.к. по сравнению с другими протоколами, например, TCP/IP, для него требуется передача значительно большего объема информации между сервером и клиентом.

Протокол TCP/IP является одним из наиболее популярных сетевых протоколов, из-за очень большого количества компьютеров, на которых он работает, из-за того, что его применение принято в качестве стандарта, и из-за его высокой скорости. Он также является сетевым протоколом, применяемым в Интернете. Сетевая библиотека TCP/IP является одной из наиболее высокопроизводительных сетевых библиотек SQL Server. Благодаря высокой скорости и богатым возможностям TCP/IP станет хорошим выбором.

Сетевая библиотека multiprotocol – это новинка, появившаяся в SQL Server 7 и сохранившаяся в SQL Server 2000. Эта сетевая библиотека на самом деле является совокупностью нескольких сетевых библиотек. Поэтому она не так эффективна, как одиночные сетевые библиотеки, но зато обеспечивает большую гибкость. Сетевая библиотека multiprotocol поддерживает протоколы TCP/IP, NWLink IPX/SPX и именованные каналы (named pipes). При использовании сетевой библиотеки multiprotocol обычно используется первый из протоколов, имеющихся на клиенте и на сервере. Так как клиент может соединяться с разными серверами при помощи разных протоколов, то multiprotocol является идеальным выбором.

Протокол NWLink IPX/SPX идеально подходит для интеграции (встраивания) систем SQL Server 2000 в сети Novell NetWare, потому что интеграция в нем реализована гладко, "без швов". Протокол IPX/SPX известен уже долгое время и обладает высокой производительностью и надежностью.

AppleTalk – это сетевой протокол, разработанный фирмой Apple Computer и применяемый в компьютерах Apple. Windows NT и Windows 2000 поддерживают AppleTalk, благодаря чему серверы и клиенты Windows NT и Windows 2000 могут гладко, "без швов", интегрироваться в окружение AppleTalk.

Сетевая библиотека Banyan VINES служит для поддержки компьютеров, работающих в сети VINES. С помощью этой сетевой библиотеки можно интегрировать клиенты и серверы Windows в окружение VINES.

Этот протокол поставляется в двух вариантах – Giganet и ServerNet II. Он хорошо подходит для кластеризованных серверов.

Выбор сетевой библиотеки должен осуществляться исходя из того, какие протоколы применяются в вашей сети. Проблемы с соединениями обычно возникают, когда сетевые библиотеки на сервере не синхронизованы с сетевыми библиотекам на клиенте. Если при соединении с сервером возникают трудности, то проверьте, как заданы сетевые библиотеки на обеих сторонах соединения. Также попробуйте соединиться с сервером при помощи другой программы, например, при помощи PING или Проводника Windows (Microsoft Windows Explorer), чтобы понять, относится ли проблема к работе SQL Server или же не работает сама сеть.

Сеть состоит из двух уровней: уровня программного обеспечения, реализованного сетевыми протоколами, и уровня оборудования (аппаратуры). В рамках нашей книги к уровню оборудования будут отнесены также драйверы сетевого оборудования, необходимые для работы этого оборудования. Данные уровни независимы друг от друга и каждый из них может содержать много компонент. Например, можно запускать одновременно TCP/IP и IPX/SPX "поверх" одной и той же сетевой платы, а можно и применять одновременно много сетевых плат, работающих с одним и тем же протоколом (рис. 11.8).

Каждый сетевой уровень имеет свои собственные характеристики и показатели производительности. Как уже говорилось, имеются разные причины для выбора тех или иных протоколов и компонент сетевого оборудования. Обычно выбор диктуется правилами, принятыми в вашей фирме, и тем, с каким другим сетевым оборудованием ваши системы будут соединяться через сеть. В нашем курсе вы не найдете призывов применять тот или иной сетевой протокол или какое-либо определенное сетевое оборудование. В данном разделе мы оценим относящиеся к программному обеспечению и к оборудованию факторы, которые могут повлиять на функциональность и производительность SQL Server.

Как уже говорилось, к сетевым протоколам относятся именованные каналы (named pipes), TCP/IP, NWLink IPX/SPX, AppleTalk и Banyan VINES. Важно отметить, что все сетевые протоколы функционируют примерно одинаковым образом, по крайней мере, с точки зрения SQL Server. Если сеть не функционирует или работает не так, как вам надо, то эта проблема, скорее всего, связана с уровнем оборудования.

С другой стороны, проблемы с соединениями обычно возникают либо на уровне сетевых библиотек, либо на уровне сетевого протокола. Если у вас имеются проблемы с соединением клиента SQL Server с сервером SQL Server 2000, то попробуйте соединиться как-либо по-другому, например, через Проводник Windows. Если вы можете соединиться через Проводник Windows, но не можете через SQL Server, то ваша проблема, видимо, связана с SQL Server. Проверьте, что попытки соединения производятся через правильный сетевой протокол. Если сконфигурировано много протоколов, то будет сложнее определить, какой именно протокол используется. Если вы можете соединяться с сервером через PING, Internet Explorer или через какой-либо другой внешний источник, то проблема связана, скорее всего, с вашим выбором сетевых библиотек.

Независимо от того, какой именно сетевой протокол вы применяете, на уровне оборудования может возникнуть множество вопросов, относящихся к производительности. Вы избавитесь от многих проблем, если сконфигурируете систему так, что она не будет выходить за пределы возможностей вашей сети.

Вы должны понимать работу уровня оборудования (аппаратного уровня), чтобы уметь найти причину возникновения проблем с производительностью. Уровень физического оборудования и уровень протоколов независимы друг от друга, это значит, что вы можете запускать разные сетевые протоколы на любом количестве устройств сетевого оборудования. Производительность сети можно оценить в зависимости от выбранного вами сетевого оборудования. Объем трафика, который может быть обработан сетью, зависит как от типа сети, так и от ее скорости.