第14章 分布式数据库系统.ppt

基本定义 背景 数据库系统+计算机网络 基本定义 基本特性 分布性：数据存储在不同场地上。与集中式数据库不同。 逻辑整体性：数据逻辑上是相互联系的一个整体。与分散在计算机网络不同站点上的一组没有相互联系的本地数据库区别开来。 定义 描述定义：D-DBS是一个数据集合，这些数据在逻辑上属于同一个系统，但在物理上分布在计算机网络的不同结点上。 基本定义 精确定义： D-DBS是一个数据集合，这些数据，分布在计算机网络的不同计算机上，网络中每个结点具有独立处理的能力，可以执行局部应用，同时每个结点也能通过网络通讯支持全局应用。 分布式数据库强调场地自治性（局部应用）以及自治场地之间的协作性（全局应用）。 “在自治的结点之间协同工作” D-DBS的特点 数据独立性 D-DBS除了集中式DBS的物理独立性及逻辑独立性，还有数据分布的独立性，也称分布透明性，即用户不必关心数据物理位置的分布。 集中与自治相结合的控制结构 集中式DBS中，控制是集中的，统一由DBA维护。 D-DBS中，控制是分层的： 全局DBA：管理整个数据库 本地DBA：管理本地数据库 D-DBS的特点 适当增加数据冗余 集中式DBS中，尽可能减少数据冗余以避免不一致性及节省存储空间。 D-DBS中，适当增加冗余，在不同场地存储同一数据的多个副本。 提高系统可靠性、可用性：一场地发生故障，可存取另一场地同一副本。 提高系统性能：存取距离最近的数据副本，减少通讯代价。 全局的一致性、可串行性、可恢复性。 涉及多个结点。 D-DBS的优点 经济上和组织上的理由 数据库的使用单位组织上、地理上是分布的 既有数据库互连 历史继承；数据资源共享 系统规模逐步扩展 增加结点，不影响现有系统运行 减少通讯开销 提高应用的本地化 提高系统的可靠性与可用性 多副本机制 D-DBS的体系结构 D-DBS的体系结构 G-外模式 全局应用的用户视图。 G-概念模式 定义D-DBS中数据的整体逻辑结构，数据如同没有分布一样。 分片模式 每一个关系可以分为若干互不相交的部分，每一部分称为一个片段。 分布模式 定义片段的存放地点。 分布式数据存储 数据在分布式数据库的存储途径 复制 系统维护关系的几个完全相同的副本，这些副本存储在不同的结点上。 分片 关系被划分为几个片段，各个片段存储在不同的结点上。 复制+分片 关系被划分为几个片段，系统为每个片段维护几个副本。 分布式数据存储 数据复制 优点 可用性 增加并行度 缺点 一致性维护 结论 有利于只读事务，增加更新事务开销。 分布式数据存储 数据分片 优点 将关系分片，有利于按用户需求组织数据的分布。 如产品→（内销产品，出口产品）。 分片方式 水平分片 垂直分片 导出分片 混合分片 分布式数据存储 水平分片 将关系r按行分为若干子集r1，r2，…，rn，每个子集ri称为一个水平片段。 一个水平片段可以看成是关系上的一个选择。 ri =?P（i）（r） 如C_S=?DNO=D08（S） 关系的重构可以通过并运算来实现。 r= r1 ∪r2∪…∪rn 分布式数据存储 垂直分片 将关系r按列分为若干属性子集r1，r2，…，rn，每个子集ri称为一个垂直片段。 一个垂直片段可以看成是关系上的一个投影。 ri =∏Ri（r） 其中Ri是r的一个属性子集。 如P_S = ∏PNO，SAL（P） 关系的重构可以通过连接运算来实现。 r= r1 r2 … rn 所有分片都包括每个元组的唯一标识码tuple_id。 分布式数据存储 导出分片 导出水平分片，分片的条件不是关系本身属性条件，而是其它关系的属性条件。 如SC（S#，C#，G）按学生系别分片。 混合分片 关系按某种方式分片后，得到的片段再按另一种方式继续分片。 如SC（S#，C#，G）按学生系别分片，再对每个片段按成绩（及格，不及格）分片。 分布式数据存储 分布（网络）透明性 分片透明性 用户或应用程序只对全局关系进行操作而不必考虑关系的分片。如果分片模式改变了，通过调整全局模式与分片模式之间的映象关系来保持全局模式不变。 位置透明性 用户或应用程序不必了解片段的存储位置。 局部数据模型透明性 用户或应用程序不必了解局部场地上使用的是哪种数据模型。 分布式数据存储 示例：设有全局关系S，它被划分为两个片段S-A（本科生），S-B（研究生），S-B有两个副本。 分布式数据存储 写一个查询，输入学号，输出学生姓名。 ⒈系统具有分片透明性 scanf (“%s”,S_NO); EXEC SQL select SN into ：S_NAME from S where SNO=