分布式數(shù)據(jù)庫(新)課件

1、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要內(nèi)容n分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述n分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)n分布式查詢處理n客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的分布式系統(tǒng)主要參考資料nTEXTBOOKn邵佩英 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用 第二版 科學(xué)出版社nM.T. zsu and P. Valduriez. Principles of Distributed Database Systems, 2nd edition. Prentice Halln賈焰 分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù). 國(guó)防工業(yè)出版社n周龍?bào)J 分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù) 科學(xué)出版社1 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述n1.1 集中式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)n集中式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)庫管

2、理系統(tǒng)的缺點(diǎn)：通信開銷大；系統(tǒng)的堅(jiān)固性差；性能差；可擴(kuò)充性差；設(shè)計(jì)、管理困難。n分散式系統(tǒng)分散式系統(tǒng)：將數(shù)據(jù)庫分成多個(gè)，建立在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，數(shù)據(jù)庫的管理、應(yīng)用程序的研制都是分開并相互獨(dú)立的，之間不存在數(shù)據(jù)通行聯(lián)系。n分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的分布性；統(tǒng)一性；透明性。統(tǒng)一性（兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)在邏輯上的統(tǒng)一性和數(shù)據(jù)在管理上的統(tǒng)一性）n分布式數(shù)據(jù)庫與集中式數(shù)據(jù)庫相比的優(yōu)點(diǎn)：堅(jiān)固性好；可擴(kuò)充性好；可改善性能；自治性好。 n與集中式數(shù)據(jù)庫相比，分布式DB具有：數(shù)據(jù)分布式的特點(diǎn)。n與分散式數(shù)據(jù)庫相比，分布式DB具有：邏輯整體性的特點(diǎn)。背景 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2 分布式數(shù)據(jù)庫

3、系統(tǒng)的定義DB1DB1DB1計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)2計(jì)算機(jī)3通訊網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)T1T2T3T1T2T3T1T2T31.2 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義n一個(gè)分布式系統(tǒng)由通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來的結(jié)點(diǎn)的集合。每個(gè)結(jié)點(diǎn)都是擁有集中式數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。n分布式數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不是存儲(chǔ)在同一場(chǎng)地，而是分布存儲(chǔ)在多個(gè)場(chǎng)地。1.2 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義n分布性：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同場(chǎng)地上。與集中式數(shù)據(jù)庫不同。n邏輯整體性：數(shù)據(jù)邏輯上是相互聯(lián)系的一個(gè)整體。與分散在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不同站點(diǎn)上的一組沒有相互聯(lián)系的本地?cái)?shù)據(jù)庫區(qū)別開來。1.2 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義n物理上是分布的，邏輯上是統(tǒng)一的物理上是分布的，邏輯上是統(tǒng)

4、一的n一組數(shù)據(jù)庫的集合一組數(shù)據(jù)庫的集合n要素要素n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DB1DB1DB1計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)1通訊網(wǎng)絡(luò)北京重慶上海銀行系統(tǒng)訪問本地銀行數(shù)據(jù)：局部應(yīng)用通兌業(yè)務(wù)、轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)：全局應(yīng)用1.2 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義n全局全局應(yīng)用應(yīng)用：指涉及到兩個(gè)或兩個(gè)以上場(chǎng)地中數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。n網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)站點(diǎn)具有獨(dú)立處理能力，可以執(zhí)行局部應(yīng)用，同時(shí)也能通過網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行全局應(yīng)用。n分布式數(shù)據(jù)庫是由一組數(shù)據(jù)庫組成，這些數(shù)據(jù)庫分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同站點(diǎn)上，邏輯上是屬于同一個(gè)系統(tǒng)的。1.2 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義n分布式數(shù)據(jù)庫包含兩個(gè)重要組成部分：n分布式數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。n分布

5、式數(shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中各場(chǎng)地上數(shù)據(jù)庫的邏輯集合。n分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的一組軟件，它復(fù)雜管理分布環(huán)境下邏輯集成數(shù)據(jù)的存取、一致性、有效性和完備性。1.3 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的透明性n位置透明性位置透明性用戶或應(yīng)用程序不必了解它所使用的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置。舉例：銀行的借貸業(yè)務(wù)：要判斷的情況有5種。n復(fù)制透明性復(fù)制透明性 有些數(shù)據(jù)并不存在一個(gè)場(chǎng)地，可能重復(fù)存放在不同的場(chǎng)地。本地?cái)?shù)據(jù)庫中也包含了外地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。 一個(gè)分布式系統(tǒng)有了這兩種透明性后，用戶看到的系統(tǒng)就如同一個(gè)集中式系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)n數(shù)據(jù)的物理分布性 數(shù)據(jù)的邏輯整體性

6、數(shù)據(jù)的分布獨(dú)立性 場(chǎng)地自治性 場(chǎng)地之間的協(xié)調(diào)性 數(shù)據(jù)冗余及冗余透明性 事務(wù)管理的分布性1.4 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) DDBS的上述特點(diǎn)決定它具有以下優(yōu)點(diǎn)：n具有靈活的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的使用單位組織上、地理上是分布的n適應(yīng)分布式管理和控制機(jī)構(gòu)。n經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越n經(jīng)濟(jì)上和組織上的理由n系統(tǒng)的可靠性高，可用性好。n局部應(yīng)用的響應(yīng)速度快。n可擴(kuò)展性好，易于集成現(xiàn)有系統(tǒng)。既有數(shù)據(jù)庫互連，歷史繼承；數(shù)據(jù)資源共享系統(tǒng)規(guī)模逐步擴(kuò)展增加結(jié)點(diǎn)，不影響現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行1.4 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)n缺點(diǎn)：n系統(tǒng)開銷大開銷大，主要花在通信部分。n復(fù)雜復(fù)雜的存取結(jié)構(gòu)在集中式系統(tǒng)中是有效存取數(shù)據(jù)的重要基數(shù)，但在分布式系統(tǒng)中

7、不一定有效。n數(shù)據(jù)的安全性和保密性安全性和保密性較難處理。1.5 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分類n同構(gòu)同質(zhì)數(shù)據(jù)庫同構(gòu)同質(zhì)數(shù)據(jù)庫n每個(gè)場(chǎng)地都用同一類型的數(shù)據(jù)模型，并運(yùn)行同一型號(hào)的DBMSn同構(gòu)異質(zhì)數(shù)據(jù)庫同構(gòu)異質(zhì)數(shù)據(jù)庫n每個(gè)場(chǎng)地都用同一類型的數(shù)據(jù)模型，但運(yùn)行不同型號(hào)的DBMSn異構(gòu)數(shù)據(jù)庫異構(gòu)數(shù)據(jù)庫n場(chǎng)地上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不盡相同nDBMS不同n數(shù)據(jù)模型不同練習(xí)：1、與集中式DB相比，分布式DB具有（）特點(diǎn)，與分散式DB相比，又具有（）特點(diǎn)。2、區(qū)別系統(tǒng)是分散式還是分布式就是判定系統(tǒng)是否支持（）.3、在分布式DB中，用戶看到的系統(tǒng)如同一個(gè)集中式DBS，這是因?yàn)榉植际较到y(tǒng)具有（）和（）特點(diǎn)。4、如果各個(gè)場(chǎng)地都采用

8、同類型數(shù)據(jù)模型，但DBMS不同型號(hào)，這種系統(tǒng)屬于（）型DBMS.1、數(shù)據(jù)分布性，邏輯整體性2、全局應(yīng)用 3、位置透明性 ，復(fù)制透明性4、同構(gòu)異質(zhì)型DDBS.數(shù)據(jù)庫分布式的管理數(shù)據(jù)庫分布式的管理-在技術(shù)上引起新問題在技術(shù)上引起新問題n是由一個(gè)節(jié)點(diǎn)來統(tǒng)一管理各分?jǐn)?shù)據(jù)庫呢？還是各節(jié)點(diǎn)在必要時(shí)，都挺身而出代行管理的職能呢？這是集中與分散的問題。n每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)只在本節(jié)點(diǎn)保留一份呢，還是存儲(chǔ)備份于其他各節(jié)點(diǎn)以防數(shù)據(jù)的破壞丟失呢？這是可靠性與節(jié)約之間的矛盾。n當(dāng)數(shù)據(jù)庫操作涉及多個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該把這些數(shù)據(jù)傳送到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上去進(jìn)行操作最佳呢？這是運(yùn)籌帷幄的優(yōu)化問題，等等。關(guān)鍵問題關(guān)鍵問題分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

9、考慮的核心問題：盡量將網(wǎng)絡(luò)的使用減到最小，即盡量縮減消息的數(shù)量和大小。具體涉及到:n分布數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)n分布查詢處理n分布目錄管理n分布并發(fā)控制n分布死鎖管理n分布DDBMS的可靠性n操作系統(tǒng)的支持-如何提供一致的操作系統(tǒng)支持2 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.12.1分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（1）數(shù)據(jù)分配數(shù)據(jù)分配是指數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各場(chǎng)地上的分配策略。集中式：所有數(shù)據(jù)均安排在同一個(gè)場(chǎng)地上。分割式：所有數(shù)據(jù)只有一份，分布被安置在若干個(gè)場(chǎng)地。全復(fù)制式：數(shù)據(jù)在每個(gè)場(chǎng)地重復(fù)存儲(chǔ)。混合式：數(shù)據(jù)庫分成若干可相交的子集，每一子集安置在一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)地上，但是每一場(chǎng)地未必保存全部數(shù)據(jù)。分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)n（2）數(shù)據(jù)

10、分片:分布式數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以被分割和復(fù)制在物理場(chǎng)地的各個(gè)物理數(shù)據(jù)庫中。n優(yōu)點(diǎn)將關(guān)系分片，有利于按用戶需求組織數(shù)據(jù)的分布。如產(chǎn)品（內(nèi)銷產(chǎn)品，出口產(chǎn)品）。n分片方式n水平分片n垂直分片n導(dǎo)出分片n混合分片分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)n1 1）水平分片）水平分片將關(guān)系r按行分為若干子集r1，r2，rn，每個(gè)子集ri稱為一個(gè)水平片段。一個(gè)水平片段可以看成是關(guān)系上的一個(gè)選擇。ri =P（i）（r）如M_S=sex=M（S）關(guān)系的重構(gòu)可以通過并運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。r= r1 r2rn分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)n（2 2）垂直分片）垂直分片將關(guān)系r按列分為若干屬性子集r1，r2，rn，每個(gè)子集ri稱為一個(gè)垂直片段。一個(gè)垂直片

11、段可以看成是關(guān)系上的一個(gè)投影。ri =Ri（r）其中Ri是r的一個(gè)屬性子集。 如P_S = SNO，SNAME（S）關(guān)系的重構(gòu)可以通過連接運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。r= r1 r2 rn要求所有垂直分片的片段都包括關(guān)系的鍵。分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)n（3 3）混合分片）混合分片n關(guān)系按某種方式分片后，得到的片段再按另一種方式繼續(xù)分片。n如SC（S#，C#，G，DNO）按學(xué)生系別分片，再對(duì)每個(gè)片段按成績(jī)（及格，不及格）分片。分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)n定義各種分片時(shí)必須遵守下面三個(gè)條件：n1）完備性條件：必須把全局關(guān)系的所有數(shù)據(jù)映射到各個(gè)片段中，絕不允許發(fā)生屬于全局關(guān)系的某個(gè)數(shù)據(jù)不屬于任何一個(gè)片段。n2）重構(gòu)條件：劃分所采用的方法

12、必須確保能夠由各個(gè)分段重建全局關(guān)系。n3）不相交條件：要求一個(gè)全局關(guān)系被劃分后得到的各個(gè)數(shù)據(jù)片段互相不重疊。目的是為了在數(shù)據(jù)分片時(shí)容易控制數(shù)據(jù)的復(fù)制。2.2 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)n全局外模式全局應(yīng)用的用戶視圖。n全局概念模式定義D-DBS中數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)如同沒有分布一樣。n分片模式每一個(gè)關(guān)系可以分為若干互不相交的部分，每一部分稱為一個(gè)片段。n分配（分布）模式定義片段的存放地點(diǎn)。用戶視圖用戶視圖用戶視圖用戶視圖全局視圖全局視圖分片視圖分片視圖分配視圖分配視圖局部概念視圖局部概念視圖局部概念視圖局部概念視圖局部?jī)?nèi)視圖局部?jī)?nèi)視圖局部?jī)?nèi)視圖局部?jī)?nèi)視圖局部局部DB局部局部DB分布式分布式

13、集中式集中式分片視圖分片視圖分片視圖分片視圖分配視圖分配視圖分配視圖分配視圖局部概念視圖局部概念視圖局部?jī)?nèi)視圖局部?jī)?nèi)視圖局部局部DB舉例：RR1R2R3R4R11R21R12R22R23R33R43S1S2S3邏輯片段物理映像一個(gè)全局關(guān)系的片段所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)片段組成兩個(gè)物理映像可以相同。2.3 分布透明性n分布（網(wǎng)絡(luò)）透明性n分片透明性分片透明性（全局視圖和分片視圖之間）用戶或應(yīng)用程序只對(duì)全局關(guān)系進(jìn)行操作而不必考慮關(guān)系的分片。如果分片模式改變了，通過調(diào)整全局模式與分片模式之間的映象關(guān)系來保持全局模式不變。n位置透明性位置透明性（分片視圖和分配視圖之間）用戶或應(yīng)用程序不必了解片段的存儲(chǔ)位置。n局部

14、數(shù)據(jù)模型透明性局部數(shù)據(jù)模型透明性（分配視圖和局部概念視圖之間）用戶或應(yīng)用程序不必了解局部場(chǎng)地上使用的是哪種數(shù)據(jù)模型。RR1R2R3R4R11R21R12R22R23R33R43S1S2S32.4 分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能及組成n1、DDBMS的主要功能：n 用戶能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)上任意場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程存取，執(zhí)行全局應(yīng)用 。n 支持透明存取，提供一定級(jí)別的分布透明性 。n 支持對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫的管理與控制 。n 支持對(duì)分布式事務(wù)的并發(fā)控制和恢復(fù) 。為一個(gè)典型DDBMS的結(jié)構(gòu)圖，包括四個(gè)部分：全局?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)GDBMS、全局?jǐn)?shù)據(jù)字典GDD、局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)LDBMS、通信管理CM。網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)地

15、場(chǎng)地3 DDBMS結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖場(chǎng)地場(chǎng)地1LDBMSGDBMSCM用戶用戶GDD場(chǎng)地場(chǎng)地2n1.全局?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)GDBMS n GDBMS是DDBMS的核心，負(fù)責(zé)提供分布透明性，協(xié)調(diào)全局事務(wù)的執(zhí)行及協(xié)調(diào)各場(chǎng)地上的LDBMS共同完成全局應(yīng)用。 GDBMS通常包括:n (1)用戶接口層。提供一個(gè)用于檢驗(yàn)用戶身份的接口，用戶的應(yīng)用程序經(jīng)用戶接口處理，作為一個(gè)全局事務(wù)由DDBMS執(zhí)行。 n (2)語言處理層。負(fù)責(zé)查詢語言的語法、詞法分析，把查詢語句轉(zhuǎn)換成某種內(nèi)部表示形式，如用語法樹表示查詢。 n（3）分布式數(shù)據(jù)管理層。主要完成查詢分解、優(yōu)化和確定查詢計(jì)劃。 n （4）分布式事務(wù)管理層。用于對(duì)分布式事務(wù)

16、進(jìn)行并發(fā)控制，并提供全局恢復(fù)功能。 n （5）全局?jǐn)?shù)據(jù)與局部數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換層。對(duì)異構(gòu)系統(tǒng)，需將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可接受的形式。具體的轉(zhuǎn)換有：數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換；數(shù)字代碼格式、字長(zhǎng)、精度、單位等的轉(zhuǎn)換；操作命令、完整性規(guī)則、安全性規(guī)則的轉(zhuǎn)換等。n2.全局?jǐn)?shù)據(jù)字典GDD n GDD負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)的各種描述、管理和控制信息。如為系統(tǒng)提供各級(jí)模式描述、網(wǎng)絡(luò)描述、存取權(quán)限、事務(wù)優(yōu)先級(jí)、完整性約束與相容性約束、數(shù)據(jù)的分割及其定義、副本數(shù)據(jù)及其所在場(chǎng)地、存取路徑、死鎖檢測(cè)、預(yù)防及故障恢復(fù)，與數(shù)據(jù)庫運(yùn)行質(zhì)量有關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息等。n 數(shù)據(jù)字典又稱數(shù)據(jù)目錄，是面向系統(tǒng)的。它由系統(tǒng)定義，在初始化時(shí)由系統(tǒng)自動(dòng)生成并為系統(tǒng)所用。n

17、由于數(shù)據(jù)是分布的，因此數(shù)據(jù)字典也存在一個(gè)分布策略及管理問題 ,數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)與冗余也需要進(jìn)行優(yōu)化。 n3.局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)LDBMS n LDBMS用來建立和管理各場(chǎng)地上的局部數(shù)據(jù)庫LDB，提供場(chǎng)地的自治能力，可執(zhí)行局部應(yīng)用和全局查詢的子查詢 。n4.通信管理CM n CM遵循網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)各場(chǎng)地之間數(shù)據(jù)的可靠傳送，完成系統(tǒng)的通信功能 。分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類n1.按LDBMS類型分類 n （1）同構(gòu)型DDBMS（Homogeneous DDBMS ） n 同構(gòu)型（也稱均質(zhì)型）系統(tǒng)是指系統(tǒng)中每個(gè)場(chǎng)地的LDBMS類型都相同，即它們支持相同的數(shù)據(jù)模型、訪問方法、優(yōu)

18、化策略、并發(fā)控制算法，以及相同的命令語言和查詢語言等。n （2）異構(gòu)型DDBMS（Heterogeneous DDBMS）n 異構(gòu)型（也稱異質(zhì)型）系統(tǒng)是指系統(tǒng)中每個(gè)場(chǎng)地可以有不同類型的LDBMS。它們可以是不同的數(shù)據(jù)模型，也可以是同一數(shù)據(jù)模型但由不同廠商提供的產(chǎn)品。n2.按全局控制方式分類 n (1)全局集中控制的DDBMS n 這種方式的GDBMS和GDD集中在一個(gè)中心場(chǎng)地上，由該場(chǎng)地完成全局事務(wù)的協(xié)調(diào)和局部數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換等一切控制問題。 n (2)全局控制分散的DDBMS n GDBMS和GDD分散存放在各個(gè)場(chǎng)地上，即每個(gè)場(chǎng)地都有控制信息的一個(gè)副本，都能完成全局事務(wù)的協(xié)調(diào)和局部數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換的控制

19、問題。 n（3）全局控制部分分散的DDBMSn 這種方式根據(jù)應(yīng)用的需要將GDBMS和GDD分散在某些場(chǎng)地上，即只在部分場(chǎng)地包含控制信息的副本，性能介于以上兩種類型之間 。分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類n3.按數(shù)據(jù)在邏輯上集中/分布分類：n (1)物理上分布、邏輯上集中的DDBMSn 這種方式數(shù)據(jù)庫在邏輯上是集中的，用戶感覺不到數(shù)據(jù)的分布，看到的似乎是一個(gè)數(shù)據(jù)模式為全局?jǐn)?shù)據(jù)模式的集中式數(shù)據(jù)庫。 n (2)物理上分布、邏輯上分布的DDBMSn 這種分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)又稱聯(lián)邦分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Federated Distributed Database Systems）。系統(tǒng)中每

20、個(gè)場(chǎng)地所看到的數(shù)據(jù)模式是不同的，好像有多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫存在 。分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類n4.按功能分類 n (1)綜合型體系結(jié)構(gòu) n 設(shè)計(jì)一個(gè)全新的DDBMS時(shí)，設(shè)計(jì)人員可綜合權(quán)衡用戶需求，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一個(gè)完整的DDBMS，然后把系統(tǒng)的功能按一定的策略分散配置在一個(gè)分布式環(huán)境中，這種結(jié)構(gòu)稱為DDBMS 。n （2）聯(lián)合型體系結(jié)構(gòu) n 在原有DBMS基礎(chǔ)上建立分布式DBMS，按照使用LDBMS類型的不同又分為同構(gòu)型和異構(gòu)型DDBMS 。分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的分類n5.按層次分類法分類 n (1)單層結(jié)構(gòu)DDBMS n 指一個(gè)分布

21、式數(shù)據(jù)庫中，在同一全局DBMS控制管理下，其數(shù)據(jù)物理分布在網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)場(chǎng)地上，每個(gè)場(chǎng)地不存在獨(dú)立的DBMS，但可以包含全局DBMS的子部件。n (2)多層結(jié)構(gòu)DDBMS n 如果一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫是來自一些相互連接的場(chǎng)地上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的邏輯集合，則稱該系統(tǒng)為多層結(jié)構(gòu)的DDBMS。在這種系統(tǒng)中，每個(gè)場(chǎng)地都有一個(gè)獨(dú)立的DBMS，而且每個(gè)場(chǎng)地可以是另一個(gè)單層或多層結(jié)構(gòu)的DDBMS。2.5 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存在的問題n1、不同場(chǎng)地的通信速度，與局部DBS的存儲(chǔ)部件的存取速度相比，是非常慢的。n2、通信系統(tǒng)有較高的存取延遲時(shí)間。n3、在CPU上處理通信的代價(jià)很高。n4、不同通信系統(tǒng)有不同意義的字符，數(shù)據(jù)

22、轉(zhuǎn)換速度也不一樣，可以相差1000倍，存取延遲時(shí)間可能相差106倍。3 分布式查詢處理n分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中由于數(shù)據(jù)分布在各個(gè)場(chǎng)地，因此，查詢的處理比集中式數(shù)據(jù)庫復(fù)雜。3.1 查詢處理的傳輸代價(jià)Site-1Site-2EMPLOYEE104個(gè)記錄個(gè)記錄每個(gè)記錄每個(gè)記錄100字節(jié)字節(jié)DEPARTMENT100個(gè)記錄每個(gè)個(gè)記錄每個(gè)記錄記錄100字節(jié)字節(jié)檢索每個(gè)職工的姓名、地址及工作部門名select ENAME,ADDRESS,DNAME ENAME,ADDRESS,DNAME from EMPLOYEE,DEPARTMENT EMPLOYEE,DEPARTMENTwhere DNO=DNUMBER

23、 DNO=DNUMBER網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度傳輸速度104字節(jié)字節(jié)/秒秒分布式查詢處理把把關(guān)系關(guān)系EMPLOYEEEMPLOYEE和和DEPARTMENTDEPARTMENT分布從場(chǎng)地分布從場(chǎng)地1 1和場(chǎng)地和場(chǎng)地2 2傳傳到場(chǎng)地到場(chǎng)地3 3，然后在場(chǎng)地，然后在場(chǎng)地3 3站進(jìn)行查詢站進(jìn)行查詢傳送時(shí)間傳送時(shí)間T=(104 100 +100 35 )/104=100s32傳送時(shí)間T=總傳輸延遲+總數(shù)據(jù)量/傳輸速度1分布式查詢處理把關(guān)系EMPLOYEEEMPLOYEE傳送到場(chǎng)地2，在場(chǎng)地2作聯(lián)接，再把操作結(jié)構(gòu)從場(chǎng)地2傳到場(chǎng)地3：傳送時(shí)間T= (104 100 +400000 )/104=140s132分布

24、式查詢處理3.把關(guān)系DEPARTMENTDEPARTMENT傳送到場(chǎng)地1，在場(chǎng)地1作聯(lián)接，再把操作結(jié)構(gòu)從場(chǎng)地1傳到場(chǎng)地3：傳送時(shí)間T= (3500 +400000 )/104=40s132分布式查詢處理n2)在場(chǎng)地3有一個(gè)查詢“檢索每個(gè)部門的名字和其經(jīng)理的姓名、地址”。 select DNAME, ENAME,ADDRESS DNAME, ENAME,ADDRESS from EMPLOYEE,DEPARTMENT EMPLOYEE,DEPARTMENTwhere MGRENO=ENO MGRENO=ENO分布式查詢處理把把關(guān)系關(guān)系EMPLOYEEEMPLOYEE和和DEPARTMENTDEP

25、ARTMENT分布從場(chǎng)地分布從場(chǎng)地1 1和場(chǎng)地和場(chǎng)地2 2傳傳到場(chǎng)地到場(chǎng)地3 3，然后在場(chǎng)地，然后在場(chǎng)地3 3站進(jìn)行查詢站進(jìn)行查詢傳送時(shí)間傳送時(shí)間T=(104 100 +3500 )/104=100s32傳送時(shí)間T=總傳輸延遲+總數(shù)據(jù)量/傳輸速度1分布式查詢處理把關(guān)系EMPLOYEEEMPLOYEE傳送到場(chǎng)地2，在場(chǎng)地2作聯(lián)接，再把操作結(jié)構(gòu)從場(chǎng)地2傳到場(chǎng)地3：傳送時(shí)間T= (104 100 +4000 )/104=100s132分布式查詢處理3.把關(guān)系DEPARTMENTDEPARTMENT傳送到場(chǎng)地1，在場(chǎng)地1作聯(lián)接，再把操作結(jié)構(gòu)從場(chǎng)地1傳到場(chǎng)地3：傳送時(shí)間T= (3500 +4000 )/

26、104=0.75s132分布式查詢處理3)如果在場(chǎng)地如果在場(chǎng)地2提出上述兩個(gè)查詢提出上述兩個(gè)查詢Q1和和Q2，可以有兩，可以有兩種方法：種方法：4、把關(guān)系EMPLOYEEEMPLOYEE傳送到場(chǎng)地2，在場(chǎng)地2作聯(lián)接，此時(shí)Q1和Q2的傳輸量都是1000000，時(shí)間都是100秒。12Q1Q2分布式查詢處理5.5.把關(guān)系DEPARTMENTDEPARTMENT傳送到場(chǎng)地1，在場(chǎng)地1作聯(lián)接，再把結(jié)果從場(chǎng)地1傳到場(chǎng)地2，此時(shí)Q1的傳輸量為：3500+400000=403500,時(shí)間是40秒。Q2的傳輸量都是3500+4000=7500，時(shí)間是0.75秒。123.2基于半聯(lián)接的查詢優(yōu)化策略n數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳

27、輸，如果都以整個(gè)關(guān)系傳輸，顯然是一種冗余。不參與聯(lián)接的值或無用的值不必在網(wǎng)絡(luò)中來回傳輸。n（1 1）、基于半聯(lián)接的查詢實(shí)例：）、基于半聯(lián)接的查詢實(shí)例： 如果在場(chǎng)地如果在場(chǎng)地2 2提出上述兩個(gè)查詢提出上述兩個(gè)查詢Q1Q1和和Q2Q2，可以有兩種方法：，可以有兩種方法：n把關(guān)系DEPARTMENTDEPARTMENT傳送到場(chǎng)地1，在場(chǎng)地1作聯(lián)接，再把結(jié)果從場(chǎng)地1傳到場(chǎng)地2。可以改進(jìn)：n1）在場(chǎng)地2，用投影求得關(guān)系DEPARTMENTDEPARTMENT中參與聯(lián)接操作的屬性值，把投影結(jié)果傳輸?shù)綀?chǎng)地1。nQ1:數(shù)據(jù)傳輸量是400字節(jié)（DEPARTMENTDEPARTMENT在DNUMBER上的投影)。nQ2:數(shù)據(jù)傳輸量是900字節(jié)（DEPARTMENTDEPARTMENT在MGRENO上的投影)。3.2基于半聯(lián)接的查詢優(yōu)化策略n2）在場(chǎng)地1，執(zhí)行聯(lián)接操作，并用投影求出所需的屬性值，把結(jié)果送到場(chǎng)地2。nQ1:數(shù)據(jù)傳輸量是340000字節(jié)。nQ2:數(shù)據(jù)傳輸量是3900字節(jié)。n3）在場(chǎng)地2，執(zhí)行聯(lián)接操作，把結(jié)果給用戶。nQ1:總的數(shù)據(jù)傳輸量是340400字節(jié)，傳輸時(shí)間為40秒。nQ2:總的數(shù)據(jù)傳輸量是4800字節(jié)，傳輸時(shí)間為0.75。n顯然，本方法采用的查詢處理方法是有效的。（2）半