摘要:通信工程師綜合能力分布式數據庫:分布式數據庫(Distributed Database)的研究始于20世紀70年代中期,是在集中式數據 庫的基礎上發展起來的,是數據庫技術與計算機網絡技術相結合的產物。隨著計算機網絡技 術的迅速發展、計算機硬件和通訊設備價格的下降,分布式數據庫技術成了 20世紀80年代 數據庫研究的主要方向并取得了顯著成果。
1.分布式數據庫
分布式數據庫(Distributed Database)的研究始于20世紀70年代中期,是在集中式數據 庫的基礎上發展起來的,是數據庫技術與計算機網絡技術相結合的產物。隨著計算機網絡技 術的迅速發展、計算機硬件和通訊設備價格的下降,分布式數據庫技術成了 20世紀80年代 數據庫研究的主要方向并取得了顯著成果。
(1)分布式數據庫系統的定義
在分布式數據庫系統中,數據庫存儲在幾臺計算機中,這幾臺計算機之間通過高速網絡 或電話線筍各種通信設備相互通信,計算機之間沒有共享公共的內存或磁盤。系統中每一臺 計算機被稱為一個結點(或節點)。在分布式數據庫系統中,應用分為局部應用和全局應用兩 種。局部應用是指僅操作本地結點上數據庫的應用;而全局應用是指需要操作個兩或兩個以 上結點中的數據庫的應用。
例如,一個銀行系統中,有多個分支結構分布在不同的城市。每個分支機構有自己的服 務器(結點),用來維護該分支機構的所有賬戶的數據庫;同時有若干客戶機,完成本地客戶 的存、取款業務等(局部應用)。同時分支機構的客戶機也可以完成某些全局應用,如不同分 支機構中賬戶之間的轉賬,就需要同時訪問和更新兩個結點上的數據庫中的數據。不支持全局應用的系統不能稱之為分布式數據庫系統。同時,分布式數據庫系統不僅要求數據的物理 分布,而且要求這種分布是面向處理、面向應用的。所以,分布式數據庫系統的更確切的定 義為:
分布式數據庫是由一組數據組成的,這組數據分布在計算機網絡的不同計算機上,網絡 中的每個結點具有獨立處理的能力(稱為場地自治),可以執行局部應用;同時,每個結點也 能通過網絡通信子系統執行全局應用。
(2)分布式數據庫系統的特點
分布式數據庫系統主要有如下幾個特點。
①數據的物理分布性。數據庫中的數據分布在計算機網絡的不同結點上,而不是集中在 一個結點上。因此它不同于通過計算機網絡共享的集中式數據庫系統。
②數據的邏輯整體性。分布在計算機網絡不同結點上的數據在邏輯上屬于同一個系統, 因此,它們在邏輯上是相互聯系的整體。
③結點的自主性。每個結點有自己的計算機,自己的數據庫(局部數據庫,LDB),自 己的數據庫管理系統(LDBMS),因而能獨立地管理局部數據庫。局部數據庫中的數據可以 供本結點的用戶存?。ň植繎茫?,也可以供其他結點上的用戶存取以供全局應用。
另外,分布式數據庫系統是在集中式數據庫系統的基礎上發展起來的,但它在數據獨立 性、減少數據冗佘、并發控制、數據庫安全性和恢復等方面都有了新的更為豐富的內容。
①數據獨立性。數據獨立性是數據庫系統的最主要特性之一。它使應用程序能不受數據 結構的影響,當數據庫的邏輯結構或物理結構改變時,不必修改應用程序。在分布式數據庫 系統中,數據獨立性除了邏輯獨立性和物理獨立性之外,還有分布透明性(Distribution Transparency)所謂分布透明性,是指數據存放的結點以及數據存放的物理細節等對用戶都 是透明的。用戶使用數據時,就像使用集中式數據庫一樣。
②適當增加數據冗余。數據冗余不僅增加存儲空間,而且容易造成數據之間的不一致性。 所以,減少數據冗余度也是集中式數據庫系統的主要特征之一。而在分布式數據庫系統中常 常希望增加冗余數據,在不同的結點存儲同一數據的多個副本。主要的原因有二: 一是系統 可以選擇最近的數據副本進行操作,以減少通信代價,提高系統執行效率;二是當存放數據 的結點發生故障時,可以存取存放在其他結點上的數據副本,提高系統的可用性和可靠性。
③全局的一致性、可串行性和可恢復性。由于數據是多用戶共享的,當多個用戶并發存 取同一數據時系統應提供數據的一致性視圖。同時,由于數據是分布的,對于全局應用來說, 事務的執行將分成不同結點上的多個局部事務,而這多個事務的執行同樣應具有原子性和可 串行性。并且,當某個局部事務不能正常提交時,應能撤銷其他結點已完成的事務,從而實 現事務的全局回滾。此外,分布式查詢優化、多副本數據的更新、數據目錄的分布等都是分 布式數據庫管理系統(DDBMS)需要解決的問題。
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