并行數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)

1、并行數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)author:skatetime:2010-03-11并行數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)并行數(shù)據(jù)庫要求盡可能的并行執(zhí)行所有的數(shù)據(jù)庫操作，從而在整體上提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能。根據(jù)所在的計算機的處理器Processor）、內(nèi)存（Memory及存儲設(shè)備（Storage的相互關(guān)系，并行數(shù)據(jù)庫可以歸納為三種基本的體系結(jié)構(gòu)（這也是并行計算的三種基本體系結(jié)構(gòu)），即：共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)（Shared-Memory、共享磁盤結(jié)構(gòu)（Shared-Disk無共享資源結(jié)構(gòu)（Shared-Nothing。1、共享內(nèi)存（Shared-Memory結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)包括多個處理器、一個全局共享的內(nèi)存（主存儲器）和多個磁盤存儲，各個處理器

2、通過高速通訊網(wǎng)絡(luò)InterconnectionNetwork與共享內(nèi)存連接，并均可直接訪問系統(tǒng)中的一個、多個或全部的磁盤存儲，在系統(tǒng)中，所有的內(nèi)存和磁盤存儲均由多個處理器共享。（1）提供多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)的處理器通過全局共享內(nèi)存來交換消息和數(shù)據(jù)，通訊效率很高，查詢內(nèi)部和查詢間的并行性的實現(xiàn)也均不需要額外的開銷；2）數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲在多個磁盤存儲上，并可以為所有處理器訪問；（3）在數(shù)據(jù)庫軟件的編制方面與單處理機的情形區(qū)別也不大。這種結(jié)構(gòu)由于使用了共享的內(nèi)存，所以可以基于系統(tǒng)的實際負荷來動態(tài)地給系統(tǒng)中的各個處理器分配任務(wù)，從而可以很好地實現(xiàn)負荷均衡。這種結(jié)構(gòu)硬件資源之間的互連比較復(fù)雜，硬件成本較高；

3、由于多個處理器共享內(nèi)存，所以系統(tǒng)中的處理器數(shù)量的增加會導致嚴重的內(nèi)存爭用，因此系統(tǒng)中處理器的數(shù)量受到限制，系統(tǒng)的可擴充性較差；此外，由于共享內(nèi)存的機制，會導致共享內(nèi)存的任何錯誤將影響到系統(tǒng)中的全部處理器，使得系統(tǒng)的可用性表現(xiàn)得也不是很好；其實shared-Memory吉構(gòu)也就是SMP結(jié)構(gòu)。2、共享磁盤（Shared-Disk結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)由多個具有獨立內(nèi)存（主存儲器）的處理器和多個磁盤存儲構(gòu)成，各個處理器相互之間沒有任何直接的信息和數(shù)據(jù)的交換，多個處理器和磁盤存儲由高速通信網(wǎng)絡(luò)連接，每個處理器都可以讀寫全部的磁盤存儲。這種結(jié)構(gòu)常用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫集群，硬件成本低、可擴充性好、可用性強，且可很容易地從單

4、處理器系統(tǒng)遷移，還可以容易地在多個處理器之間實現(xiàn)負載均衡。這也就是MPP結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。缺點：A.這種結(jié)構(gòu)的一個明顯不足是多個處理器使用系統(tǒng)中的全部的磁盤存儲，因此，當處理器增加時可能會導致磁盤爭用而導致的性能問題。B.系統(tǒng)中的每一個處理器可以訪問全部的磁盤存儲，磁盤存儲中的數(shù)據(jù)被復(fù)制到各個處理器各自的高速緩沖區(qū)中進行處理，這時會出現(xiàn)多個處理器同時對同一磁盤存儲位置進行訪問和修改，最終導致數(shù)據(jù)的一致性無法保障，因此，在結(jié)構(gòu)中需要增加一個分布式緩存管理器來對各個處理器的并發(fā)訪問進行全局控制與管理，這會帶來額外的通信開銷。Oracle的RAC就是樣的結(jié)構(gòu)3、無共享資源（Shared-Nothing結(jié)構(gòu)該

5、結(jié)構(gòu)由多個完全獨立的處理節(jié)點構(gòu)成，每個處理節(jié)點具有自己獨立的處理器、獨立的內(nèi)存（主存儲器）和獨立的磁盤存儲，多個處理節(jié)點在處理器級由高速通信網(wǎng)絡(luò)連接，系統(tǒng)中的各個處理器使用自己的內(nèi)存獨立地處理自己的數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)中，每一個處理節(jié)點就是一個小型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，多個節(jié)點一起構(gòu)成整個的分布式的并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。由于每個處理器使用自己的資源處理自己的數(shù)據(jù)，不存在內(nèi)存和磁盤的爭用，提高的整體性能。另外這種結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的可擴展性一一只需增加額外的處理節(jié)點，就可以以接近線性的比例增加系統(tǒng)的處理能力。這種結(jié)構(gòu)中，由于數(shù)據(jù)是各個處理器私有的，因此系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的分布就需要特殊的處理，以盡量保證系統(tǒng)中各個節(jié)點的負載基本平衡，但在目前的數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，這個數(shù)據(jù)分布問題已經(jīng)有比較合理的解決方案。由于數(shù)據(jù)是分布在各個處理節(jié)點上的，因此，使用這種結(jié)構(gòu)的并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在擴展時不可避免地會導致數(shù)據(jù)在整個系統(tǒng)范圍內(nèi)的重分布（Re-Distributior）問題。目前，在并行數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，Shared-Memory吉構(gòu)很少被使用了，Shared-Disk結(jié)構(gòu)和Shared-Nothing吉構(gòu)則由于其各自的優(yōu)勢而得以應(yīng)用