《数据库原理与设计基于SQL Server 2012》第9章 系统体系结构.pptVIP

Database theroy and design数据库原理与设计 第9章 系统体系结构  集中式数据库系统是运行在一台计算机上，不与其他计算机系统交互的数据库系统。这样的数据库系统范围很广，既包括运行在个人计算机上的单用户数据库系统，也包括运行在高端服务器系统上的高性能数据库系统。而另一方面，客户－服务器系统在功能上划分为一个服务器系统和多个客户端系统。  由于个人计算机的速度更快、能力更强、价格更低，因此集中式体系结构发生了变化，连接到集中式系统的终端现在被个人计算机所替代。相应地，以前由集中式系统直接执行的用户界面功能现在越来越多地由个人计算机来处理。其结果是，集中式系统现在起服务器的作用，它满足由客户系统产生的请求。图9-1是一个客户－服务器系统的一般结构。 9.1.2 并行系统 并行系统通过并行地使用多个CPU和磁盘来提高处理速度和I/O速度。并行计算机正变得越来越普及，相应的，并行数据库系统的研究变得更加重要。有些应用需要查询非常大型的数据库（TB数量级，1012字节），有些应用需要在每秒钟里处理很大数量的事务，这些应用的需求推动了并行数据库系统的发展。 9.1.2 并行系统 对数据库系统性能的度量有两种主要方式： （1）吞吐量，在给定的时间段里所能完成任务的数量； （2）响应时间，单个任务从提交到完成所需要的时间。 对于处理大量小事务的系统，通过并行地处理许多事务可以提供它的吞吐量。对于处理大事务的系统，通过并行地执行每个事务中的子任务可以缩短它的响应时间，同时提高它的吞吐量。 并行性研究中的两个重要的问题是加速比和扩展比。通过增加并行度在更短时间里运行一个给定的任务称为加速比。通过增加并行度处理更大的任务称为扩展比。 9.1.2 并行系统 并行性研究中的两个重要的问题是加速比和扩展比。通过增加并行度在更短时间里运行一个给定的任务称为加速比。通过增加并行度处理更大的任务称为扩展比。 并行系统包括一套组件：处理器、主存储器、磁盘。这些组件之间通过互连网络互相通信。有三个普遍使用的互连网络类型：总线、网格和超立方体。所有的系统组件可以通过一个单独的通信总线来发送和接受数据，这种结构非常适合于只有少量处理器的情况。网格则是将各种组件都安排成网格中的结点，每个结点都和网格中它的所有邻接组件连接。在超立方体网络系统中，系统组件按二进制编号，如果某两个组件的二进制编号正好相差1位，那么它们之间相互连接。 并行机器有若干种体系结构模式，包括共享内存系统结构、共享磁盘体系结构、无共享体系结构和层次的体系结构。图9-2是并行数据库体系结构图。 9.1.3 分布式系统 在分布式数据库系统中，数据库存储在几台计算机中。分布式系统中的计算机之间通过各种通信媒介相互通信。这些计算机不共享主存储器或磁盘。分布式系统中的计算机的规模和功能可大可小，小到工作站，大到大型机系统。 分布式数据库一般是地理上是分开的、分别管理的，并且是以较低的速度相互连接的。 在分布式系统中，将事务区分为局部事务和全局事务。局部事务是仅访问在发起事务的站点上的数据的事务，而全局事务是需要访问发起事务的站点之外的某个站点上的数据，或者需要访问几个不同站点上的数据的事务。 9.1.3 分布式系统 建立分布式数据库系统可以实现一个站点上的用户可以访问存放在其他站点上的数据，这是分布式数据库系统的主要优点，称为共享数据；每个站点可以对局部存储的数据保持一定程度的控制，称为自治性；在分布式系统中，如果一个站点发生故障，其他站点可能还能继续运行，一般地数据项在几个站点上进行了复制，需要某个特定的数据项可以在这几个站点中的任何一个上找到该数据项，称为可用性。 9.2 并行数据库 计算机体系结构的发展趋势是从单处理器结构向多处理器结构过渡。因为提高单处理器的性能越来越困难，单处理器性能有物理极限，尽管高性能处理器价格昂贵，可以用廉价的多处理器来代替，因此能否为越来越多的用户维持高事务吞吐量和低响应时间以成为衡量DBMS性能的重要指标。并行数据库以高性能、高可用性、高扩充性为指标，充分利用多处理器平台的能力，通过多种并行性，在联机事务处理与决策支持应用两种典型环境中提供优化的响应时间和事务吞吐量。 9.2.1 并行数据库概述 实际上十几年前，并行数据库系统几乎被全部否定，甚至一些最坚定的拥护者都不再坚持它，但是，现在，每一个数据库供应商都成功地打开了并行数据库产品的市场。下面的一些趋势促成了这种转变。 随着计算机的大量使用，企业组织的事务需求增长了，万维网的增长创造了大量拥有数以百万计浏览者的网站，从这些浏览者收集来的数据量的增长在许多公司产生了巨大的数据库。企业组织正使用这些不断增长的大量数据计划市场行为和定价，用于这种目的的查询称为决策支持查询，而这样的