分布式數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)習(xí)

1、第1章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述一、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)定義:分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),通俗滴說(shuō),是物理上分散而邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多個(gè)邏輯單位(通常是集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接起來(lái),共同組成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。特點(diǎn):物理分布性:數(shù)據(jù)不是存放在一個(gè)站點(diǎn)上邏輯整體性:是與分散式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的區(qū)別站點(diǎn)自治性:是與多處理機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別數(shù)據(jù)分布透明性集中與自治相結(jié)合存在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)冗余度事務(wù)管理的分布性二、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的分類1.按局部DBMS的數(shù)據(jù)模型分類同構(gòu)型DDBS同構(gòu)同質(zhì)型同構(gòu)異質(zhì)型異構(gòu)型DDBS2.按DDBS的全局控制類型分類全局控制集中型

2、DDBS:全局控制機(jī)制和全局?jǐn)?shù)據(jù)詞典位于中心站點(diǎn)全局控制分散型DDBS:全局控制機(jī)制和全局?jǐn)?shù)據(jù)詞典分散在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)站點(diǎn)上。全局控制可變型DDBS:也稱主從型DDBS。分成兩組站點(diǎn),一組包含全局控制機(jī)制和全局控制詞典,另外一組不包含。三分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)獨(dú)立性(分布透明性邏輯獨(dú)立性物理獨(dú)立性分布獨(dú)立性(分布透明性,分三個(gè)層次(圖1.3中的映像:分片透明性(完全分布透明性:映像2位置透明性(中級(jí)分布透明性:映像3局部數(shù)據(jù)模型透明性(低級(jí)分布透明性:映像4無(wú)分布透明性:異構(gòu)數(shù)據(jù)第2章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、DDBS設(shè)計(jì)目標(biāo)1:分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的本地性或近地性2:控制數(shù)據(jù)的適當(dāng)冗余3:工作負(fù)荷分布4:存

3、儲(chǔ)的能力和費(fèi)用二、水平分片(1 水平分片是對(duì)全局關(guān)系執(zhí)行“選擇”操作,把具有相同性質(zhì)的元祖進(jìn)行分組,構(gòu)成若干個(gè)不相交的子集?？梢苑譃閮深?初級(jí)分片、導(dǎo)出分片初級(jí)分片:以關(guān)系自身的屬性性質(zhì)為基礎(chǔ),執(zhí)行“選擇”操作,講關(guān)系分為若干個(gè)不想交的片段。導(dǎo)出分片:全局關(guān)系的導(dǎo)出分片不是唯一自身的屬性性質(zhì)為基礎(chǔ),而是從另一個(gè)關(guān)系的屬性性質(zhì)或水平片段推導(dǎo)出來(lái)的。采用導(dǎo)出分片可使用片段與片段之間的“連接”變得更容易。三、垂直分片的定義和應(yīng)用(1垂直分片通過(guò)“投影”操作把一個(gè)全局關(guān)系的屬性分成若干組,基本目標(biāo)是將使用頻繁的屬性聚集在一起四、數(shù)據(jù)片斷分配的分類和常用方法常用方法:非冗余分配設(shè)計(jì)法(包含最佳適應(yīng)法和其

4、他方法和冗余分配的設(shè)計(jì)方法(包含所有的益站點(diǎn)法和附加復(fù)制法五、能夠描述分片的基本原則完備性原則:要把所有的數(shù)據(jù)映射到各個(gè)片段中可重構(gòu)原則:關(guān)系分片后的各個(gè)片段可重構(gòu)整個(gè)關(guān)系不想交原則:關(guān)系分片后的各個(gè)片段不能重疊六、能夠根據(jù)給出的條件對(duì)關(guān)系進(jìn)行具體分片,給出正確的限定關(guān)系七、能夠描述DATAID-D方法設(shè)計(jì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)階段需求分析,概念設(shè)計(jì),分不要求分析,全局邏輯設(shè)計(jì),分布設(shè)計(jì),局部邏輯設(shè)計(jì),局部物理設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)分為:全局邏輯設(shè)計(jì)和局部邏輯設(shè)計(jì)。八、掌握最佳適應(yīng)法和所有得益站點(diǎn)法的基本特點(diǎn)第3章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的查詢處理和優(yōu)化一、掌握分布式數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的分類局部查詢、遠(yuǎn)程查詢、和全局查詢。

5、二、掌握直接連接優(yōu)化算法的分類利用站點(diǎn)依賴信息的算法,分片與復(fù)制算法,站點(diǎn)依賴和數(shù)據(jù)復(fù)制結(jié)合算法,Hash劃分算法三、掌握半連接和直接連接查詢優(yōu)化算法的區(qū)別取決于數(shù)據(jù)傳輸和局部處理的相對(duì)費(fèi)用;如果傳費(fèi)用是主要的;采用半連接;如果本地費(fèi)用是主要的,采用直接連接四、理解Hash劃分算法的特點(diǎn)1、數(shù)據(jù)傳送量是R;2、索引方面,比片段復(fù)制算法更低;3、每個(gè)站點(diǎn)的連接數(shù)據(jù)量通站點(diǎn)依賴五、能夠描述基于半連接算法查詢優(yōu)化的基本原理和步驟基本原理是再傳到另一個(gè)站點(diǎn)左連接前,小雛與鏈接無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù),減少左連接操作的數(shù)據(jù)量,從而減小傳輸代價(jià)。步驟:1、計(jì)算每種半連接方案的代價(jià),冰從中選擇一種最佳方案;2、選擇傳輸代

6、價(jià)最小的站點(diǎn),計(jì)算采用全連接的方案的代價(jià)3、比較兩種方案,確定最優(yōu)方案。六、能夠描述基于關(guān)系代數(shù)等價(jià)變換的查詢優(yōu)化算法原理、算法實(shí)現(xiàn)步驟。原理:1查詢問(wèn)題-關(guān)系代數(shù)表達(dá)式2分析得到查詢樹(shù)3進(jìn)行全局到片段的變換得到基于片段的查詢樹(shù)4利用關(guān)系代數(shù)等價(jià)變換規(guī)則的優(yōu)化算法,盡可能先執(zhí)行選擇和投影操作算法:1連接合并盡可能上提(樹(shù)根方向2選擇和投影操作盡可能下移(葉子方向?qū)崿F(xiàn)步驟:1轉(zhuǎn)換一:查詢問(wèn)題關(guān)系代數(shù)表達(dá)式。2 轉(zhuǎn)換二;利用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式-查詢樹(shù)。3轉(zhuǎn)換三;全局查詢樹(shù)分拆成片段查詢樹(shù)。4優(yōu)化;利用關(guān)系代數(shù)等價(jià)變換規(guī)則的優(yōu)化算法,優(yōu)化查詢樹(shù),進(jìn)而優(yōu)化查詢。第四章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)管理和恢復(fù)1 掌握

7、事務(wù)的四大特性:原子性(Atcnicity、一致性(Consistency,持久性(Durability,隔離性(Lsolation 2 能夠描述兩階段提交協(xié)議的工作流程兩階段提交謝意的基本思想是;將本地原子性提交行為的效果擴(kuò)展到分布式事務(wù),保證了分布式事務(wù)提交的原子性,并在不損換Log的情況下,實(shí)現(xiàn)快速故障恢復(fù),提高DDB系統(tǒng)的可靠性。PC吧事務(wù)的提交過(guò)程分為兩個(gè)階段:第一階段;表決階段,目的是形成一個(gè)共同的決定首先,協(xié)調(diào)者給所有參與者發(fā)送“準(zhǔn)備”消息后金油等待狀態(tài),其次參與者收到“準(zhǔn)備”消息檢查是否能夠提交本地事務(wù),如能,給協(xié)調(diào)者發(fā)送“建議提交”消息,可以單方面撤銷,第三協(xié)調(diào)者收到所有參與

8、者的消息后,他就做出是否提交事務(wù)的決定,只要有一個(gè)參與者投了反對(duì)票,就決定撤銷整個(gè)事務(wù),發(fā)送“全局撤銷”消息給所有參與者進(jìn)入撤消狀態(tài)。否則,就決定提交整個(gè)事務(wù),發(fā)送“全局提交”消息給所有參與者,進(jìn)入提交狀態(tài)。3 掌握事務(wù)故障的分類分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的故障:分為;站點(diǎn)故障和通信故障。站點(diǎn)故障:包括事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)故障。事務(wù)故障包括:計(jì)算一出,完整性被破壞、操作員干預(yù)、輸入或輸出出錯(cuò)等。通信故障包括:報(bào)文故障和網(wǎng)絡(luò)分割故障。4 掌握分布式數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)執(zhí)行的控制模型的分類分為三類:主從模型,三角模型,層次控制模型。5 理解日志文件保存的特點(diǎn)·日志文件保存到磁盤上·記錄所有對(duì)DB的

9、操作·每個(gè)事務(wù)給定一個(gè)具有唯一性的標(biāo)識(shí)符6 能夠描述兩階段提交謝意的特點(diǎn):2PC協(xié)議的重要特點(diǎn):1 允許參與者單方面撤銷事務(wù)2 一旦參與者確定了提交或撤銷協(xié)議,他就不能再更改他的提議3 當(dāng)參與者處于就緒狀態(tài)是,根據(jù)協(xié)調(diào)者發(fā)出的消息種類,他可以轉(zhuǎn)換為提交狀態(tài)或者撤消狀態(tài) 4 協(xié)調(diào)者根據(jù)全局提交規(guī)則作出全局種植決定 5 協(xié)調(diào)者和參與者可能筋肉互相等待對(duì)方消息的狀態(tài),使用定時(shí)器,保證退出消息等待狀態(tài)。第五章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的并發(fā)控制1、理解封鎖的基本準(zhǔn)則1 事務(wù)T在執(zhí)行任何read_item(x操作之前,必須先執(zhí)行read_lock(x或者weite_lock(x操作2 事務(wù)T在執(zhí)行任何wr

10、ite_item(x操作之前,必須先執(zhí)行weite_lock(x操作3 如果事務(wù)T執(zhí)行read_lock(x操作,數(shù)據(jù)x必須沒(méi)有枷鎖或者已經(jīng)加了讀鎖,否則事務(wù)T 的這個(gè)操作不能進(jìn)行4 如果事務(wù)T執(zhí)行weite_lock(x操作,數(shù)據(jù)項(xiàng)x必須沒(méi)有枷鎖,否則事務(wù)T的這個(gè)操作不能進(jìn)行5事務(wù)T完成所有read_item(x和write_item(x操作之后必須執(zhí)行unlock(x操作2、理解基于時(shí)標(biāo)的并發(fā)控制方法并發(fā)控制方法包括全局時(shí)標(biāo)和局部時(shí)標(biāo)3、掌握死鎖檢測(cè)的方法分類局部死鎖:盡在一個(gè)站點(diǎn)上發(fā)生死鎖全局死鎖:涉及多個(gè)站點(diǎn)的死鎖(即等待圈由多個(gè)站點(diǎn)組成4、理解一致性跳讀和可串行化調(diào)度的特點(diǎn)一致性調(diào)度

11、:調(diào)度可以使得數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)一致性狀態(tài),則稱調(diào)度為一致性調(diào)度可串行化調(diào)度:如果一個(gè)調(diào)度等價(jià)于某個(gè)串行調(diào)度,則該調(diào)度成為可串行化調(diào)度。也就是說(shuō),該調(diào)度可以通過(guò)一系列費(fèi)沖突動(dòng)作的交換操作使其成為串行調(diào)度5、能夠描述死鎖發(fā)生的四個(gè)必要條件(必考互斥條件;事務(wù)請(qǐng)求對(duì)資源的獨(dú)占控制等待條件:事務(wù)已持有分配給他的資源,又去申請(qǐng)并等待別的資源非搶占條件:直到資源被持有它的事務(wù)釋放前,不可能將資源強(qiáng)制從持有它的事務(wù)奪去循環(huán)等待條件:存在事務(wù)后巷等待的等待圈。第六章分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的可靠性1、理解可靠性和可用性的含義與關(guān)系可靠性:指數(shù)據(jù)庫(kù)在一給定時(shí)間間隔內(nèi)不產(chǎn)生任何失敗的概率。(強(qiáng)調(diào)的是正確性

12、描述不可修復(fù)的系統(tǒng)可用性:強(qiáng)到的是當(dāng)需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),它是可用的。(指在給定的時(shí)間點(diǎn)系統(tǒng)可以正常運(yùn)行的概率通常描述哪些可以修復(fù)的系統(tǒng)兩者關(guān)系:通常認(rèn)為構(gòu)建可用性的系統(tǒng)比可靠性的系統(tǒng)容易。兩者是統(tǒng)一的,可靠性高的系統(tǒng)可用性自然是好的。2、理解兩階段提交協(xié)議如何轉(zhuǎn)換為三階段協(xié)議2PC中的狀態(tài):C(提交狀態(tài)是可提交狀態(tài),其他為不可提交狀態(tài)。Ready狀態(tài)是不可提交狀態(tài)。Wait狀態(tài)是不可提交狀態(tài)。他們都是侵犯了非阻斷協(xié)議的充要條件,從而考慮改變2PC使其滿足非阻斷協(xié)議條件。在Wait和Commit之間加入另一種狀態(tài)作為緩沖狀態(tài),從而有了3PC協(xié)議。3、掌握分布式可靠性協(xié)議的組成(簡(jiǎn)答可靠性協(xié)議組成:包括提、終結(jié)、恢復(fù)協(xié)議。提交和恢復(fù)協(xié)議詳細(xì)說(shuō)明提交命令和恢復(fù)命令是如何執(zhí)行的。終結(jié)協(xié)議是分布式系統(tǒng)特有的協(xié)議。在執(zhí)行一個(gè)分布式事