數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)報(bào)告

1、 數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)查找報(bào)告 題目名稱： 分布式數(shù)據(jù)庫(kù) 學(xué) 院： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí)： 軟件工程 *級(jí) 學(xué)生姓名： #* 班級(jí)學(xué)號(hào)： 軟件*班*號(hào) 指導(dǎo)教師： * 二一六 年 五 月 十二 日分布式數(shù)據(jù)庫(kù)摘要分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將物理上分散的多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)單元連接起來(lái)組成的一個(gè)邏輯上統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)被連接起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)單元稱為站點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行管理，稱為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的基本特點(diǎn)包括：物理分布性、邏輯整體性和站點(diǎn)自治性。從這三個(gè)基本特點(diǎn)還可以導(dǎo)出的其它特點(diǎn)有：數(shù)據(jù)分布透明性、按既定協(xié)議達(dá)成共識(shí)的機(jī)制、適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)冗余度和事務(wù)管理的分

2、布性。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)按照各站點(diǎn)中數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型的異同分為異構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和同構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，按照控制系統(tǒng)的類型分為全局控制集中性、全局控制分散型和全局控制可變型。關(guān)鍵字：分布式，邏輯整體性，冗余度，同構(gòu)與異構(gòu)1、 什么是分布式數(shù)據(jù)庫(kù) 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DDBS:Distributed Database System)是在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的。是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有兩種：一種是物理上分布的，但邏輯上卻是集中的。這種分布式數(shù)據(jù)庫(kù)只適宜用途比較單一的、不大的單位或部門。另一種分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在物理上和邏輯上都是分布的，也就是所謂聯(lián)邦式分布數(shù)據(jù)庫(kù)系

3、統(tǒng)。由于組成聯(lián)邦的各個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是相對(duì)“自治”的，這種系統(tǒng)可以容納多種不同用途的、差異較大的數(shù)據(jù)庫(kù)，比較適宜于大范圍內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)的集成。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DDBS)包含分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DDBMS)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)(DDB)。在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，一個(gè)應(yīng)用程序可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行透明操作，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)分別在不同的局部數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)、由不同的DBMS進(jìn)行管理、在不同的機(jī)器上運(yùn)行、由不同的操作系統(tǒng)支持、被不同的通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起。一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯上是一個(gè)統(tǒng)一的整體：即在用戶面前為單個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)，在物理上則是分別存儲(chǔ)在不同的物理節(jié)點(diǎn)上。一個(gè)應(yīng)用程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接可以訪問(wèn)分布在不同地理位置的數(shù)據(jù)庫(kù)。

4、它的分布性表現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不是存儲(chǔ)在同一場(chǎng)地。更確切地講，不存儲(chǔ)在同一計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備上。 這就是與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別。從用戶的角度看，一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在邏輯上和集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一樣，用戶可以在任何一個(gè)場(chǎng)地執(zhí)行全局應(yīng)用。就好那些數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，有單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)管理一樣，用戶并沒(méi)有什么感覺(jué)不一樣。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器合作地維護(hù)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的一致性。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)稱為結(jié)點(diǎn)。如果一結(jié)點(diǎn)具有管理數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，該結(jié)點(diǎn)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。如果一個(gè)結(jié)點(diǎn)為請(qǐng)求服務(wù)器的信息的一應(yīng)用，該結(jié)點(diǎn)稱為客戶。在ORACLE客戶，

5、執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，可存取數(shù)據(jù)信息和與用戶交互。在服務(wù)器，執(zhí)行ORACLE軟件，處理對(duì)ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)、共享數(shù)據(jù)存取。ORACLE允許上述兩部分在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，但當(dāng)客戶部分和服務(wù)器部分是由網(wǎng)連接的不同計(jì)算機(jī)上時(shí)，更有效。分布處理是由多臺(tái)處理機(jī)分擔(dān)單個(gè)任務(wù)的處理。在ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中分布處理的例子如：客戶和服務(wù)器是位于網(wǎng)絡(luò)連接的不同計(jì)算機(jī)上。單臺(tái)計(jì)算機(jī)上有多個(gè)處理器，不同處理器分別執(zhí)行客戶應(yīng)用。參與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的每一服務(wù)器是分別地獨(dú)立地管理數(shù)據(jù)庫(kù)，好像每一數(shù)據(jù)庫(kù)不是網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)庫(kù)。每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立地被管理，稱為場(chǎng)地自治性。場(chǎng)地自治性有下列好處：系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)可反映公司的邏輯組織。由局部數(shù)據(jù)

6、庫(kù)管理員控制局部數(shù)據(jù)，這樣每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理員責(zé)任域要小一些，可更好管理。只要一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)是可用，那么全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)可部分可用。不會(huì)因一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的故障而停止全部操作或引起性能瓶頸。故障恢復(fù)通常在單個(gè)結(jié)點(diǎn)上進(jìn)行。每個(gè)局部數(shù)據(jù)庫(kù)存在一個(gè)數(shù)據(jù)字典。結(jié)點(diǎn)可獨(dú)立地升級(jí)軟件?？蓮姆植际綌?shù)據(jù)庫(kù)的所有結(jié)點(diǎn)存取模式對(duì)象，因此正像非分布的局部的DBMS，必須提供一種機(jī)制，可在局部數(shù)據(jù)庫(kù)中引用一個(gè)對(duì)象。分布式DBMS必須提供一種命名模式，以致分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中一個(gè)對(duì)象可在應(yīng)用中唯一標(biāo)識(shí)和引用。一般在層次結(jié)構(gòu)的每一層實(shí)施唯一性。分布式DBMS簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)充層次命名模型，實(shí)施在網(wǎng)絡(luò)上唯一數(shù)據(jù)庫(kù)命名。因此一個(gè)對(duì)象的全局對(duì)象名保證在

7、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)是唯一。ORACLE允許在SQL語(yǔ)句中使用全局對(duì)象名引用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的模式對(duì)象(表、視圖和過(guò)程)。在ORACLE中，一個(gè)模式對(duì)象的全局名由三部分組成：包含對(duì)象的模式名、對(duì)象名、數(shù)據(jù)庫(kù)名，其形式如：SCOTT.EMPSALES.DIVISION3.ACME.COM一個(gè)遠(yuǎn)程查詢?yōu)橐徊樵?是從一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程表中選擇信息,這些表駐留在同一個(gè)遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn).一個(gè)分布式查詢可從兩個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn)檢索數(shù)據(jù).一個(gè)分布式更新可修改兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù).一個(gè)遠(yuǎn)程事務(wù)為一個(gè)事務(wù),包含一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程語(yǔ)句,它所引用的全部是在同一個(gè)遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)上.一個(gè)分布式事務(wù)中一個(gè)事務(wù),包含一個(gè)或多個(gè)語(yǔ)句修改分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的兩個(gè)或

8、多個(gè)不同結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù).在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中,事務(wù)控制必須在網(wǎng)絡(luò)上直轄,保證數(shù)據(jù)一致性.兩階段提交機(jī)制保證參與分布式事務(wù)的全部數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是全部提交或全部回滾事務(wù)中的語(yǔ)句.ORACLE分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可由ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)管理員為終端用戶和應(yīng)用提供位置透明性,利用視圖、同義詞、過(guò)程可提供ORACLE分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的位置透明性.ORACLE提供兩種機(jī)制實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中表重復(fù)的透明性：表快照提供異步的表重復(fù);觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)同步的表的重復(fù)。在兩種情況下，都實(shí)現(xiàn)了對(duì)表重復(fù)的透明性。在單場(chǎng)地或分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，所有事務(wù)都是用COMMIT或ROLLBACK語(yǔ)句中止。二、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分類：(1) 同構(gòu)同質(zhì)

9、型DDBS：各個(gè)場(chǎng)地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型(譬如都是關(guān)系型)，并且是同一型號(hào)的DBMS。(2) 同構(gòu)異質(zhì)型DDBS：各個(gè)場(chǎng)地采用同一類型的數(shù)據(jù)模型，但是DBMS的型號(hào)不同，譬如DB2、ORACLE、SYBASE、SQL Server等。(3) 異構(gòu)型DDBS：各個(gè)場(chǎng)地的數(shù)據(jù)模型的型號(hào)不同，甚至類型也不同。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，異種機(jī)聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題已經(jīng)得到較好的解決，此時(shí)依靠異構(gòu)型DDBS就能存取全網(wǎng)中各種異構(gòu)局部庫(kù)中的數(shù)據(jù)。三、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要特點(diǎn)：DDBS的基本特點(diǎn)：(1)物理分布性：數(shù)據(jù)不是存儲(chǔ)在一個(gè)場(chǎng)地上，而是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)場(chǎng)地上。 邏輯整體性：數(shù)據(jù)物理分布在各個(gè)場(chǎng)地，但邏輯

10、上是一個(gè)整體，它們被所有用戶(全局用戶)共享，并由一個(gè)DDBMS統(tǒng)一管理。(2)場(chǎng)地自治性：各場(chǎng)地上的數(shù)據(jù)由本地的DBMS管理，具有自治處理能力，完成本場(chǎng)地的應(yīng)用(局部應(yīng)用)。(3)場(chǎng)地之間協(xié)作性：各場(chǎng)地雖然具有高度的自治性，但是又相互協(xié)作構(gòu)成一個(gè)整體。DDBS的其他特點(diǎn)(1)數(shù)據(jù)獨(dú)立性(2)集中與自治相結(jié)合的控制機(jī)制(3)適當(dāng)增加數(shù)據(jù)冗余度(4)事務(wù)管理的分布性 四、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：(1) 更適合分布式的管理與控制。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更適合具有地理分布特性的組織或機(jī)構(gòu)使用，允許分布在不同區(qū)域、不同級(jí)別的各個(gè)部門對(duì)其自身的數(shù)據(jù)實(shí)行局部控制。例如：實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)在本地錄入、查詢、維護(hù)，

11、這時(shí)由于計(jì)算機(jī)資源靠近用戶，可以降低通信代價(jià)，提高響應(yīng)速度，而涉及其他場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)只是少量的，從而可以大大減少網(wǎng)絡(luò)上的信息傳輸量;同時(shí)，局部數(shù)據(jù)的安全性也可以做得更好。(2) 具有靈活的體系結(jié)構(gòu)。集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是集中式控制，物理數(shù)據(jù)庫(kù)是存放在一個(gè)場(chǎng)地上的，由一個(gè)DBMS集中管理。多個(gè)用戶只可以通過(guò)近程或遠(yuǎn)程終端在多用戶操作系統(tǒng)支持下運(yùn)行該DBMS來(lái)共享集中是數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。而分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的場(chǎng)地局部DBMS的自治性，使得大部分的局部事務(wù)管理和控制都能就地解決，只有在涉及其他場(chǎng)地的數(shù)據(jù)時(shí)才需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)作為全局事務(wù)來(lái)管理。分布式DBMS可以設(shè)計(jì)成具有不同程度的自治性，從具有充分的場(chǎng)

12、地自治到幾乎是完全集中式的控制。(3) 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，可靠性高，可用性好。與一個(gè)大型計(jì)算機(jī)支持一個(gè)大型的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)在加一些進(jìn)程和遠(yuǎn)程終端相比，由超級(jí)微型計(jì)算機(jī)或超級(jí)小型計(jì)算機(jī)支持的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)往往具有更高的性價(jià)比和實(shí)施靈活性。分布式系統(tǒng)比集中式系統(tǒng)具有更高的可靠性和更好的可用性。如由于數(shù)據(jù)分布在多個(gè)場(chǎng)地并有許多復(fù)制數(shù)據(jù)，在個(gè)別場(chǎng)地或個(gè)別通信鏈路發(fā)生故障時(shí)，不致于導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰，而且系統(tǒng)的局部故障不會(huì)引起全局失控。(4) 在一定條件下響應(yīng)速度加快。如果存取的數(shù)據(jù)在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，那么就可以由用戶所在的計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行，速度就快。(5) 可擴(kuò)展性好，易于集成現(xiàn)有系統(tǒng)，也易于擴(kuò)充。對(duì)于一個(gè)企業(yè)或組織

13、，可以采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在以建立的若干數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)全局應(yīng)用，對(duì)原有的局部數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作某些改動(dòng)，形成一個(gè)分布式系統(tǒng)。這比重建一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)要簡(jiǎn)單，既省時(shí)間，又省財(cái)力、物力。也可以通過(guò)增加場(chǎng)地?cái)?shù)的辦法，迅速擴(kuò)充已有的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。五、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的劣勢(shì)：(1) 通信開(kāi)銷較大，故障率高。例如，在網(wǎng)絡(luò)通信傳輸速度不高時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度慢，與通信相關(guān)的因素往往導(dǎo)致系統(tǒng)故障，同時(shí)系統(tǒng)本身的復(fù)雜性也容易導(dǎo)致較高的故障率。當(dāng)故障發(fā)生后系統(tǒng)恢復(fù)也比較復(fù)雜，可靠性有待提高。(2) 數(shù)據(jù)的存取結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，在分布時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中存取數(shù)據(jù)，比在集中時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中存取數(shù)據(jù)更復(fù)雜，開(kāi)銷更大。(3) 數(shù)據(jù)的

14、安全性和保密性較難控制。在具有高度場(chǎng)地自治的分布時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，不同場(chǎng)地的局部數(shù)據(jù)庫(kù)管理員可以采用不同的安全措施，但是無(wú)法保證全局?jǐn)?shù)據(jù)都是安全的。安全性問(wèn)題式分布式系統(tǒng)固有的問(wèn)題。因?yàn)榉植际较到y(tǒng)式通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)分布控制的，而通信網(wǎng)絡(luò)本身卻在保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性和保密性方面存在弱點(diǎn)，數(shù)據(jù)很容易被竊取。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、場(chǎng)地劃分及數(shù)據(jù)在不同場(chǎng)地的分配比較復(fù)雜。數(shù)據(jù)的劃分及分配對(duì)系統(tǒng)的性能、響應(yīng)速度及可用性等具有極大的影響。不同場(chǎng)地的通信速度與局部數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的存取部件的存取速度相比，是非常慢的。通信系統(tǒng)有較高的延遲，在CPU上處理通信信息的代價(jià)很高。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中要注意解決分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、查詢

15、處理和優(yōu)化、事務(wù)管理及并發(fā)控制和目錄管理等問(wèn)題。六、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：數(shù)據(jù)分片類型：1、水平分片： 按一定的條件把全局關(guān)系的所有元組劃分成若干不相交的子集，每個(gè)子集為關(guān)系的一個(gè)片段。2、垂直分片： 把一個(gè)全局關(guān)系的屬性集分成若干子集，并在這些子集上作投影運(yùn)算，每個(gè)投影稱為垂直分片。3、導(dǎo)出分片： 又稱為導(dǎo)出水平分片，即水平分片的條件不是本關(guān)系屬性的條件，而是其他關(guān)系屬性的條件。4、混合分片： 以上三種方法的混合?？梢韵人椒制俅怪狈制?，或先垂直分片再水平分片，或其他形式，但他們的結(jié)果是不相同的。條件：(1) 完備性條件： 必須把全局關(guān)系的所有數(shù)據(jù)映射到片段中，決不允許有屬于全局關(guān)系的數(shù)據(jù)卻不

16、屬于它的任何一個(gè)片段。(2) 可重構(gòu)條件： 必須保證能夠由同一個(gè)全局關(guān)系的各個(gè)片段來(lái)重建該全局關(guān)系。對(duì)于水平分片可用并操作重構(gòu)全局關(guān)系;對(duì)于垂直分片可用聯(lián)接操作重構(gòu)全局關(guān)系。(3) 不相交條件： 要求一個(gè)全局關(guān)系被分割后所得的各個(gè)數(shù)據(jù)片段互不重疊(對(duì)垂直分片的主鍵除外)。七、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：數(shù)據(jù)分配方式(1) 集中式：所有數(shù)據(jù)片段都安排在同一個(gè)場(chǎng)地上。(2) 分割式： 所有數(shù)據(jù)只有一份，它被分割成若干邏輯片段，每個(gè)邏輯片段被指派在一個(gè)特定的場(chǎng)地上。(3) 全復(fù)制式：數(shù)據(jù)在每個(gè)場(chǎng)地重復(fù)存儲(chǔ)。也就是每個(gè)場(chǎng)地上都有一個(gè)完整的數(shù)據(jù)副本。(4) 混合式：這是一種介乎于分割式和全復(fù)制式之間的分配方式。八、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分片和數(shù)據(jù)分配概念的分離，形成了“數(shù)據(jù)分布獨(dú)立型”概念。數(shù)據(jù)冗余的顯式控制。數(shù)據(jù)在各個(gè)場(chǎng)地的分配情況在分配模式中一目了然，便于系統(tǒng)管理。局部DBMS的獨(dú)立性。這個(gè)特征也稱為“局部映射透明性”。此特征允許我們?cè)诓豢紤]局部DBMS專用數(shù)據(jù)模型的情況下，研究DDB管理的有關(guān)問(wèn)題。九、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)接受用戶請(qǐng)求，并判定把它送到哪里，或必須訪問(wèn)哪些計(jì)算機(jī)才能滿足該要求。訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典，了解