分布式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1、.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)一: .Net PetShop 4.0中的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì).數(shù)據(jù)庫(kù)作為應(yīng)用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)中心，在系統(tǒng)中具有具足輕重的地位。當(dāng)用戶量急劇增長(zhǎng)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)往往成為系統(tǒng)的瓶頸，采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是首選策略。使用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)后，每一部分?jǐn)?shù)據(jù)由專(zhuān)門(mén)的服務(wù)器來(lái)管理，分而治之，自然減少了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的壓力。 .Net PetShop 4.0使用了四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，分別為： MSPetShop4 MSPetShop4Orders MSPetShop4Profile MSPetShop4Services 其中MSPetShop4用來(lái)管理產(chǎn)品、分類(lèi)等基本數(shù)據(jù)信息，其中共有六個(gè)表 AspNet_SqlCache

2、TablesForChangeNotification Category Inventory Item Product Supplier 除AspNet_SqlCacheTablesForChangeNotification是為了配合.net的緩存處理外，其它表都是基本數(shù)據(jù)表，它們?cè)赑etShop 4.0中有對(duì)應(yīng)的模型。 MSPetShop4Orders用于訂單的管理，其中有三個(gè)表 LineItem Orders OrderStatus 分別用來(lái)存儲(chǔ)訂單明細(xì)、訂單基本信息和訂單狀態(tài)的數(shù)據(jù)。 MSPetShop4Profile用于配置管理，其中有三個(gè)表 Account Cart Profiles

3、 分別用來(lái)保存賬戶基本信息、購(gòu)物車(chē)信息和用戶配置信息。 MSPetShop4Services是.Net 2.0自帶的用戶成員資格管理的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中數(shù)據(jù)表眾多，在此不再一一列出。 通過(guò)將一個(gè)完整系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按功能進(jìn)行劃分，各部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，便是一種典型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)模式。采用這種方式，不僅可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)以及應(yīng)用的復(fù)用性，而且可以分散數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的壓力，從而在某種程序上解決數(shù)據(jù)庫(kù)瓶頸。二:分布式數(shù)據(jù)庫(kù)介紹.(一)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但不是簡(jiǎn)單地把集中式數(shù)據(jù)庫(kù)分散地實(shí)現(xiàn)，它具有自己的性質(zhì)和特征。集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的許多概念和技術(shù)

4、，如數(shù)據(jù)獨(dú)立性、數(shù)據(jù)共享和減少冗余度、并發(fā)控制、完整性、安全性和恢復(fù)等在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中都有了不同的、更加豐富的內(nèi)容。 （1）數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)獨(dú)立性是數(shù)據(jù)庫(kù)方法追求的主要目標(biāo)之一。在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)獨(dú)立性包括兩方面：數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。其意義在于程序和數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。在分布式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立性除了上面所說(shuō)之外，還有數(shù)據(jù)分布獨(dú)立性亦稱分布透明性，即用戶不必關(guān)心數(shù)據(jù)的邏輯分片，不必關(guān)心數(shù)據(jù)的物理位置分布的細(xì)節(jié)，也不必關(guān)心重復(fù)副本（冗余數(shù)據(jù)）的一致性問(wèn)題。有了分布透明性，用戶的應(yīng)用程序書(shū)寫(xiě)起來(lái)就如同數(shù)據(jù)沒(méi)有分布一樣。在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)的獨(dú)立性是通過(guò)系統(tǒng)的三級(jí)

5、模式和它們之間的二級(jí)映象得到的。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，分布透明性是由于引入新的模式和模式之間的映象得到的。 （2）集中與自治相結(jié)合的控制結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)是供用戶共享的，在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)中，為保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的控制是集中的。由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）負(fù)責(zé)監(jiān)督和維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)的共享有兩個(gè)層次：一是局部共享，即在局部場(chǎng)地上存儲(chǔ)局部用戶的共享數(shù)據(jù)。二是全局共享，即在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)場(chǎng)地也存儲(chǔ)可供網(wǎng)絡(luò)中其他場(chǎng)地的用戶共享的數(shù)據(jù)，支持全局引用。因此，相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)也具有兩個(gè)層次：集中和自治。各局部的DBMS可以獨(dú)立地管理局部數(shù)據(jù)庫(kù)，具有自治的功能。同時(shí)，系統(tǒng)又設(shè)有集中控制

6、機(jī)制，協(xié)調(diào)各局部DBMS的工作，執(zhí)行全局應(yīng)用。 （3）適當(dāng)增加數(shù)據(jù)冗余度。在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)中，盡量減少冗余度是系統(tǒng)目標(biāo)之一。其原因是，冗余數(shù)據(jù)浪費(fèi)存儲(chǔ)空間，而且容易造成個(gè)副本之間的不一致性。減少冗余度的目標(biāo)是用數(shù)據(jù)共享來(lái)達(dá)到的。而在分布式系統(tǒng)中卻希望增加冗余數(shù)據(jù)，在不同的場(chǎng)地存儲(chǔ)同一數(shù)據(jù)的多個(gè)副本。其原因是提高系統(tǒng)的可靠性和性能，當(dāng)某一場(chǎng)地出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以對(duì)另一場(chǎng)地上的相同副本進(jìn)行操作，不會(huì)造成系統(tǒng)的癱瘓。系統(tǒng)可以根據(jù)距離選擇離用戶最近的數(shù)據(jù)副本進(jìn)行操作，減少通信代價(jià)。但是增加冗余會(huì)碰到集中式數(shù)據(jù)庫(kù)同樣的問(wèn)題，即不利于更新，增加了系統(tǒng)維護(hù)代價(jià)，需要在這些方面作出權(quán)衡。 （4）全局的一致性、可串

7、行性和可恢復(fù)性。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中各局部數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)滿足集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性、可串行性和可恢復(fù)性。除此以外，還要保證數(shù)據(jù)庫(kù)的全局一致性、可串行性和可恢復(fù)性。例如，在前面提到的銀行轉(zhuǎn)帳事務(wù)中，包括兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上的更新操作，當(dāng)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，應(yīng)使全局事務(wù)回滾，在一個(gè)節(jié)點(diǎn)撤銷(xiāo)已經(jīng)執(zhí)行的操作等。 (二)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的目標(biāo) 研制分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的動(dòng)機(jī)、目的，主要包括技術(shù)和組織兩方面的目標(biāo)。 （1）降低費(fèi)用。使用數(shù)據(jù)庫(kù)的單位在組織上往往是分布的（部門(mén)、科室），在地理上也是分布的。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)符合這種分布的要求。允許用戶在自己的本地錄用、查詢、維護(hù)等操作，實(shí)行局部控制，降低通信代價(jià)，提高響應(yīng)速度。

8、（2）提高系統(tǒng)可靠性。將數(shù)據(jù)分布于多個(gè)場(chǎng)地，并增加適當(dāng)?shù)娜哂喽瓤梢蕴峁└玫目煽啃?。在一些可靠性要求高的系統(tǒng)中，這一點(diǎn)尤其重要。避免了因?yàn)槟硞€(gè)場(chǎng)地的故障而造成全部癱瘓的后果。 （3）保護(hù)投資。當(dāng)在一個(gè)企業(yè)中已經(jīng)建成了若干個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之后，為了相互利用資源，為了開(kāi)發(fā)全局應(yīng)用，就要研制分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。否則，就要把現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)集中起來(lái)重建一個(gè)更大的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)，將是困難和不經(jīng)濟(jì)的。所以，利用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)資源，提高利用率。 （4）易于擴(kuò)展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模。當(dāng)一個(gè)企業(yè)增加了新的部門(mén)時(shí)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)，甚至是唯一的途徑：在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中增加一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)，不影響

9、現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這樣比擴(kuò)大集中式系統(tǒng)要靈活經(jīng)濟(jì)。在集中式系統(tǒng)中擴(kuò)大系統(tǒng)和系統(tǒng)升級(jí)，由于有硬件不兼容和軟件改變困難等缺點(diǎn)，升級(jí)的代價(jià)常常是昂貴和不可行的。 (三)現(xiàn)狀與前景 盡管在過(guò)去的時(shí)間里，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)取得了很顯著的研究成果，但是，成功地進(jìn)入商品化運(yùn)行的軟件卻仍為數(shù)不多。 集中系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，而分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)就更為復(fù)雜了。它除了集中式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的所有復(fù)雜性，還有數(shù)據(jù)分布的決策、更新同步以及查詢分解等的復(fù)雜性。另外，還有設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的問(wèn)題。 大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也許走一條從集中到分布的道路。首先是跨越數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)定義數(shù)據(jù)庫(kù)，避免不同節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的更新同步問(wèn)題，許可局部和遠(yuǎn)程

10、查詢，回避了復(fù)雜的查詢處理問(wèn)題。進(jìn)一步的工作是增加有限的重復(fù)，如果最新的數(shù)據(jù)并不是最重要的情況下，這樣提高了檢索的性能。最后，就是完全的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理。系統(tǒng)的功能能夠處理復(fù)雜的查詢，有較好的并發(fā)控制機(jī)制和保證數(shù)據(jù)的更新同步。 對(duì)分布數(shù)據(jù)管理的研究有兩個(gè)方面。一是單項(xiàng)的研究。比如數(shù)據(jù)的分布問(wèn)題，通信問(wèn)題等。在研究一個(gè)問(wèn)題時(shí)，假定其他因素是不變的，得出研究成果。此處還要研究的是要將各種因素綜合起來(lái)，研究它們的相互作用和結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和更新同步之間就有密切的聯(lián)系，對(duì)于更新要求，依據(jù)不同的更新同步方案，對(duì)通信系統(tǒng)的要求也隨著不同。因此，就要對(duì)這些因素綜合地考慮。 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究領(lǐng)域還包括對(duì)

11、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，已經(jīng)很大程度地影響到了數(shù)據(jù)庫(kù)和分布數(shù)據(jù)庫(kù)的領(lǐng)域。不管是在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)還是局域網(wǎng)領(lǐng)域，都發(fā)生了很多的變比。局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程網(wǎng)之間的處理差別，必然會(huì)導(dǎo)致處理數(shù)據(jù)庫(kù)和分布數(shù)據(jù)庫(kù)問(wèn)題的顯然不同的一些原則和方法。 三:分布式數(shù)據(jù)庫(kù)介紹(附)1前言        隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)日趨成熟、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)充，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用已經(jīng)普遍建立于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上。這時(shí)集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)表現(xiàn)出它的不足：數(shù)據(jù)按實(shí)際需要已在網(wǎng)絡(luò)上分布存儲(chǔ)，再采用集中式處理，勢(shì)必造成通信開(kāi)銷(xiāo)大；應(yīng)用程序集中在一臺(tái)計(jì)算

12、機(jī)上運(yùn)行，一旦該計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，則整個(gè)系統(tǒng)受到影響，可靠性不高；集中式處理引起系統(tǒng)的規(guī)模和配置都不夠靈活，系統(tǒng)的可擴(kuò)充性差。在這種形勢(shì)下，集中式DB的“集中計(jì)算”概念向“分布計(jì)算”概念發(fā)展。分布計(jì)算主要體現(xiàn)在客戶機(jī)服務(wù)器模式和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。本章將分別介紹這兩種技術(shù)。2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述        隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)日趨成熟、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，以分布式為主要特征的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)受到人們的注意。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域已形成一個(gè)分支。分布

13、式數(shù)據(jù)庫(kù)的研究始于20世紀(jì)70年代中期。世界上第一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)SDD-1是由美國(guó)計(jì)算機(jī)公司（CCA）于1979年在DEC計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)入商品化應(yīng)用階段，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品均發(fā)展成以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及多任務(wù)操作系統(tǒng)為核心的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，同時(shí)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)逐步向客戶機(jī)服務(wù)器模式發(fā)展。3DDBS的分類(lèi)       （1） 同構(gòu)同質(zhì)型DDBS：各個(gè)場(chǎng)地都采用同一類(lèi)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。      

14、;（2）同構(gòu)異質(zhì)型DDBS：各個(gè)場(chǎng)地采用同一類(lèi)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(lèi)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)。4DDBS的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(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，但邏輯上是一個(gè)整體，它們被所有用戶

15、（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DDBS的優(yōu)點(diǎn) （1）具有靈活的體系結(jié)構(gòu) （2）適應(yīng)分布式的管理和控制機(jī)構(gòu) （3）經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越 （4）系統(tǒng)的可靠性高、可用性好 （5）局部應(yīng)用的響應(yīng)速度快 （5）可擴(kuò)展性好，易于集成現(xiàn)有的系統(tǒng)DDBS的缺點(diǎn) （1）系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較大，主要花在通信部分 。（2）復(fù)

16、雜的存取結(jié)構(gòu)（如輔助索引、文件的鏈接技術(shù)），在集中式DBS中是有效存取數(shù)據(jù)的重要技術(shù)，但在分布式系統(tǒng)中不一定有效。 （3）數(shù)據(jù)的安全性和保密性較難處理。5數(shù)據(jù)分片類(lèi)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。可以先水平分片再垂直分片，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

17、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）。6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。 （4）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。（5）混合式：這

18、是一種介乎于分割式和全復(fù)制式之間的分配方式。7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

19、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(zhuān)用數(shù)據(jù)模型的情況下，研究DDB管理的有關(guān)問(wèn)題。8分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)                            

20、          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，了解如何請(qǐng)求和使用其中的信息。        如果目標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于系統(tǒng)的多個(gè)計(jì)算機(jī)上，就必須進(jìn)行分布式處理。        通信接口功能。在用戶、局部DBMS和其他計(jì)算機(jī)的DBMS之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。        在一個(gè)異構(gòu)型分布式處理環(huán)境中，還需提供數(shù)據(jù)和進(jìn)程移植的支持。這里的異構(gòu)型是指各個(gè)場(chǎng)地的硬件、軟件之間存在著差別。 9