分布式数据库系统体系结构.pdf
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分布式数据库系统体系结构 分布式数据库系统 1)分布式数据库系统概述 定义 分布式数据库系统(DDBS)是指数据存放在计算机⽹络的不同场地的计算机中,每个场地都具有⾃治处理能⼒并且可以完成局部应⽤,⽽且 每⼀个场地也参与全局应⽤程序的执⾏,全局应⽤程序可以通过⽹络通信访问系统中多个场地的数据。其定义强调分布性和逻辑整体性两 点。 与集中式系统的区别 集中式数据库系统是指数据库中所有数据都集中储存在⼀台计算机上,数据的处理也集中在⼀台计算机上。分布式数据库系统是把分散在各 处的数据库系统通过⽹络通信连接起来形成的系统。 特点 分布式数据库系统特点如下: 1. 数据独⽴性:除了具有常规的逻辑独⽴性与物理独⽴性外,还具有数据分布独⽴性。 2. 集中与⾃治相结合的数据结构:各局部的DBMS可以独⽴的管理局部数据库,具有⾃治功能;系统也设有集中控制机制,协调各局部 DBMS的⼯作,执⾏全局应⽤。 3. 适当增加了数据冗余度:通过适当增加数据冗余可以⽅便检索,减少通信代价,提⾼系统的查询速度。 4. 全局的⼀致性:可串⾏性和可恢复性 优缺点 优点: 1)具有灵活的体系结构 2)适应分布式的管理和控制机构 3)系统可靠性⾼ 4)局部应⽤的响应速度快 5)可扩展性好,易于集成 现有系统 6)经济性能优越 缺点: 1)系统开销⼤,主要花在通信部分 2)存取结构复杂 3)数据的安全性与保密性较难处理 数据共享 分布式数据库系统数据共享有以下两个层次: 1)局部共享:在局部数据库存储局部场地上各⽤户共享的数据,这些数据是本地⽤户常⽤的。 2)同构异质型DDBS:在分布式数据库系统的 各个场地也存储供其他场地的⽤户共享的数据,⽀持系统的全局应⽤。 分类 分布式数据库系统可以分为以下3中类型: 1)同构同质型DDBS:各场地采⽤同⼀类型的数据模型(⽐如都是关系型),并且都是同⼀型号的数据库管理系统。 2)同构异质型DDBS: 各个场地采⽤同⼀类型的数据模型,但是数据库管理系统不是同⼀型号。(譬如:SQL/DS,DB2,ORACLE等) 3)异构型DDBS:各个场地 的数据模型是不同的类型。 2)分布式数据库系统体系结构 数据存储 分布式数据储存分为数据分布和数据分⽚。 数据分布: 数据分布也称为"数据分配",是指数据在计算机⽹络各场地上的分配策略。数据的分配策略主要有: 1. 集中式:所有数据均安排在同⼀个场地。 2. 分割式:所有数据只有⼀份,分割安置在若⼲个场地。 3. 全复制式:数据在每个场地重复存储。 4. 混合式:数据库分为若⼲个可相交的⼦集,每个⼦集安置在⼀个或多个场地上,但是每⼀个场地未必保存全部数据。 数据分⽚ 分布式数据库,⼀般数据存放的单位是⽚段⽽不是关系,这既有利于按照⽤户的需求较好的组织数据的分布,也有利于控制数据的冗余度。 数据分⽚的主要⽅式有: 1. ⽔平分⽚:按照⼀定的条件把全局关系按⾏分为若⼲不相交⼦集,每个⼦集为关系的⼀个⽚段。 2. 垂直分⽚:把每⼀个全局关系的属性集分为若⼲⼦集,在⼦集上做投影运算,每个投影为垂直分⽚。 3. 导出分⽚:⼜称为导出⽔平分⽚,即⽔平分⽚的条件不是本关系属性的条件,⽽是其他关系属性的条件。 4. 混合型分⽚:按⽔平或垂直分⽚⽅式得到的⽚段继续按另⼀种⽅式进⾏分⽚。 ⽆论哪种分⽚⽅式都应满⾜以下条件: 1) 完备性:⼀个全局关系中的数据必须完全的划分为若⼲⽚段,不允许某些数据属于全局关系但不属于任何⼀个⽚段。 2)不相交 性:不允许⼀个全局关系的某些数据既属于该全局关系的某⼀个⽚段,⼜属于另⼀个⽚段。 3)可重构性:可以由⽚段重构全局关 系,对于垂直分⽚可以⽤连接操作重构全局关系,对于⽔平分⽚,可以⽤并操作重构全局关系。 模式结构 下图所⽰的分布式数据库系统模式结构,从整体上可以分为两⼤部分:下部是集中式数据库系统的模式结构,代表了各局部场地上局部数据 库系统的基本结构,上部分是分布式数据库系统增加的模式级别,其中包括: 1)全局外模式:是全局应⽤的⽤户视图,是全局概念模式概念的⼦集。 2)全局概念模式:定义了分布式数据库系统的整体逻辑结构,使 得数据如同没有分布⼀样。 3)分⽚模式:定义⽚段以及全局关系与⽚段之间的映像。(⼀对多,⼀个全局关系对应多个⽚段) 4)分布模 式:⽚段是全局关系的逻辑部分,⼀个⽚段在物理上可以分配到⽹络的不停结点上,分布模式定义⽚段的存放结点,根据分部策略选择定义 ⽚段的存放场地。 5)局部概念模式:定义了分布式数据库中局部数据的逻辑结构。 6)局部内模式:定义了分布式数据库中局部数据的物 理结构。 分布透明性 分布透明性是指⽤户不必关⼼数据的逻辑分⽚,不必关⼼数据物理位置分配的细节,也不必关⼼各个场地上数据库的数据模型。所以分布透 明性包括3三个层次: 1)分
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