【高级数据库系统】课程讲义第三部分主要涵盖了分布式数据库设计的相关知识。分布式数据库是指数据分布在多个物理位置的数据库系统，这种设计旨在提高系统的可用性、性能和容错性。在分布式数据库系统中，数据和应用程序可以分布在不同的节点上，这带来了设计上的复杂性。
**数据分布**指的是将数据分散到网络中的多个站点，可以是全复制，部分复制或无复制，每个站点都可能拥有数据库的一个副本。数据分布策略的选择直接影响到查询处理、并发控制和系统的可靠性。
**程序（应用）分布**则是指应用程序可以在不同的节点上运行，根据数据分布的模式，可以有不共享、数据共享和数据+程序共享等访问模式。这需要考虑静态模式和动态模式，前者是在设计时确定的数据分布，而后者允许在运行时动态调整。
**访问模式**是设计分布式数据库时的关键考虑因素，分为共享维、访问模式维和访问模式知识维。共享维决定数据是否在所有节点间共享，访问模式维涉及到静态和动态的查询处理策略，访问模式知识维则关注用户对访问模式的了解程度。
**分布式数据库设计**通常有两种方法：从上往下和自下往上。从上往下方法是从需求分析开始，逐步进行概念设计、视图设计、分布设计和物理设计，最终达到满足系统需求的目标。而自下往上方法则是从现有多个异构或自治数据库出发，通过信息集成来构建分布式数据库，解决数据的分段和分配问题。
**分段**是将全局关系分成不相交的片段，确保每个元组存在于且仅存在一个片段中。这需要满足完整性、不相交性和可重构性三个原则。例如，对于职工关系E(e#, name, loc, sal, …)，可以根据地点(loc)进行水平分段，将位于Sa的员工分配到Sa站点，位于Sb的员工分配到Sb站点。
**分配**则是将这些分段的数据分配到各个站点，目标是优化响应时间、吞吐量、费用等性能指标。不同的分配策略如全复制、部分复制或无复制各有优缺点，如全复制容易实现但可能增加网络负载，无复制可以减少数据冗余但可能增加查询复杂性。
**查询处理**在分布式数据库中是一个挑战，因为需要处理跨站点的查询。目录管理用于跟踪数据在系统中的位置，而并发控制保证了多用户环境下数据的一致性。同时，系统必须提供足够的可靠性措施，如备份和恢复策略，以防止数据丢失或系统故障。
**水平分段**是根据关系的属性值进行划分，如按照部门和职位将EMP关系分段，这样可以优化那些频繁查询特定部门和职位的查询效率。为了确保分段原则，可以通过手动检查或生成满足条件的限定谓词，例如，根据查询条件生成小项谓词，以确保正确地定位数据。
分布式数据库设计是一个涉及多方面考虑的过程，包括数据和程序的分布、访问模式的选取、分段策略的制定以及查询处理和并发控制的优化，这些都是构建高效、可靠的分布式数据库系统的关键环节。
