数据库应用与设计-大型数据库系统架构设计方法.ppt

【数据库系统架构设计方法】 在大型数据库系统应用设计中，主要关注的是系统的可扩展性、高可用性和负载均衡。这三大要素是构建高效、稳定、可靠数据库架构的基础。 1. 可扩展性（Scalability） 可扩展性是指数据库系统能够随着用户量和业务需求的增长而无缝扩展其能力。为了实现这一目标，通常有两种策略：垂直扩展和水平扩展。垂直扩展是指增加单个服务器的资源（如CPU、内存和硬盘），而水平扩展则是通过添加更多的服务器形成集群，将工作负载分散到多个节点上。 2. 高可用性（High availability） 高可用性确保系统能够在任何时间都能提供服务，避免单点故障。为了实现高可用性，集群技术被广泛应用，通过冗余服务器确保即使部分服务器出现问题，系统也能继续运行。失效转移（Failover）技术在服务器发生故障时将服务切换到其他健康的节点，以保持服务连续性。 3. 负载均衡（Load balancing） 负载均衡是将工作负载分配到多台服务器上的技术，以优化资源使用、提高响应速度和系统整体性能。负载均衡器不仅负责请求的分发，还执行健康检查，确保请求不会被发送到故障服务器，并且有时还需要处理会话粘滞性（Session stickiness）以保持用户会话的连续性。 4. 容错（Fault tolerance） 容错能力是系统能够在出现错误时仍能保持正确行为的能力。在J2EE集群中，如果一个服务器实例失败，新的请求会被其他冗余服务器接管。然而，对于正在进行中的事务，可能需要采取等幂方法（Idempotent methods）来确保一致性，即重复操作不会改变系统状态。 5. 数据库基本问题与特性 关系数据库是常见的数据存储解决方案，如Oracle、MySQL等。它们遵循ACID原则，保证了原子性、一致性、隔离性和持久性。范式理论（Normalization）则用于减少数据冗余和提高数据完整性。分布式数据库如Google Spanner和OceanBase提供了更高级别的扩展性和容错性，而缓存服务器（如Redis和Memcached）则提高了数据访问速度。 6. 关系与SQL SQL（Structured Query Language）是关系数据库的主要查询语言，基于E.F. Codd提出的关