分布式数据库与客户机服务器模式

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1、徐俊刚 （)2007年2月2007年6月1.客户机/服务器计算模式 2.客户机/服务器模式的定位 3.客户机/服务器模式的特性和优缺点 4.客户机/服务器模式的远景展望 5.分布式数据与分布式访问 6.创建基于客户机/服务器模式的数据库系统分布式数据库与客户机/服务器模式 第8章 概念 客户机/服务器概念最早用于软件体系结构 提出请求的应用程序 解答请求的服务程序 协作式处理方式 客户机和服务器都参与一个应用程序的处理 软件成分相互协作完成特定应用功能 请求/服务模式 硬件资源提供软件成分相互协作的设施 客户机/服务器模式1.1 客户机/服务器模式概念1 客户机/服务器计算模式客户机客户机客户

2、机网络应用 服务器通信 服务器打印 服务器文件 服务器数据库 服务器请求响应响应请求客户机/服务器模式1.1 客户机/服务器模式概念1 客户机/服务器计算模式 C/S环境下应用成分的分布 一个典型的数据库应用程序可分解为4部分 界面表示逻辑：与用户交互的代码，GUI 业务处理逻辑：使用输入数据来完成业务处理和 规则的代码，使用3GL或4GL编写的 数据处理逻辑：负责处理数据的代码，一般使用 SQL语言或者嵌入式SQL语言编写 数据库管理：由DBMS完成实际数据处理的程序 通常放置方法 界面表示逻辑和业务处理逻辑放到客户端 数据处理逻辑和数据库管理功能放到服务端1.2 C/S环境下应用成分的分布

3、和开放性1 客户机/服务器计算模式应用程序界 面 表 示 逻 辑业 务 处 理 逻 辑数 据 处 理 逻 辑数 据 库 管 理GUI3GL 4GLSQLORACLE SYBASE DB2DB组成数据库应用程序的四个成分1.2 C/S环境下应用成分的分布和开放性1 客户机/服务器计算模式1.2 C/S环境下应用成分的分布和开放性1 客户机/服务器计算模式数据处理逻辑界面表示逻辑业务处理 逻辑数据管理 功能Client应用程序DBMSServer支持C/S 结构的 DBMS支持和不支持C/S结构的DBMS情形 不支持 C/S结构 的DBMS1.2 C/S环境下应用成分的分布和开放性1 客户机/服务

4、器计算模式用户客 户 机 应 用 系 统客 户 机 数 据 库 API连 接 软 件网 络 协 议客户机网 络 协 议连 接 软 件服 务 器 软 件服 务 器 操 作 系 统服务器数据库SQL结果网络客户机/服务器模式的内部结构用户客户机用户客户机用户客户机文件服务打印服务数据库服务文件打印机DB客户机中间件服务器客户机/服务器模式体系结构示意图1.3 C/S模式的体系结构1 客户机/服务器计算模式 服务器 提供高速大容量的存储能力, 强大的数据处理和管 理能力, 运行多个进程能力 分类 文件服务器 数据库服务器 事务服务器 文档服务器 其他服务器1.3 C/S模式的体系结构1 客户机/服务

5、器计算模式文件GUI应用程序文件服务器客户机服务器文件服务器1.3 C/S模式的体系结构1 客户机/服务器计算模式GUI应用程序数据库服务器客户机服务器数据SQL命令DB数据库服务器1.3 C/S模式的体系结构1 客户机/服务器计算模式GUI应用程序应用程序事务客户机服务器数据应用程序 专用事务DB事务处理服务器数据库服务器1.3 C/S模式的体系结构1 客户机/服务器计算模式 客户机 完成界面表示和一些业务逻辑功能 客户机类型 非图形化用户接口：条形码，扫描器，传真机，仿真终端等 图形化(GUI)用户接口：基于Windows的软件和设备 面向对象接口(OOI)：可视化、多媒体处理软件和设备

6、客户机软件类型 公共应用程序 ：字处理, 报表编制, 图形软件，项目管理软件等 数据库前端软件：Oracel PL/SQL plus 应用生成和开发软件: PowerBuilder, Dephi, VisualC+, Visual Basic等 中间件 泛指客户机与服务器之间的软件 数据库连接中间件, 事务处理中间件, 组件中间件, 对象中间件等1.3 C/S模式的体系结构1 客户机/服务器计算模式 主机处理系统 所有程序在一个主机上运行 优点 集中式, 安全性和海量数据存储设备管理能力 支持大量并发用户， IBM大型机上数据库支持 1000多用户 缺点 系统采购和维护费用大 特殊的支持设施等

7、2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位ModemModemHost CPUDBMS APPsDB主机远程终端本地终端主机处理环境2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位 文件处理系统 应用处理(包括数据处理)都发生在PC工作站 服务器仅从硬盘查询所需要的文件通过网络发送给 用户 缺点 用户计算能力局限于本地PC工作站 多用户共享文件时, 仍然需要分别发送到每个PC 只满足小规模工作组应用需求2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位LANAPPsPCAPPsPC工作站NOS文件服务器打印机修改过的文件送回服务器数据文件送给PC文件共享处理环境2.1 计算环境

8、演变分析2 客户机/服务器模式的定位 C/S处理系统 “恰到好处的规模”(rightsizing) Client/server将应用资源恰到好处地分配 降低了网络开销 典型应用是数据库技术 数据库应用程序运行在client上 DBMS部分应用在server上2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位LANAPPsPCAPPsPCAPPsPCUNIX DBMS查询结果查询请求DB客户机/服务器处理环境服务器客户机2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位 多处理器服务系统 存在两个或两个以上服务器的C/S系统 如果本地server发现没有相关数据，通过“S对S的对 话”向其他

9、服务器发出请求 企业级大型应用平台2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位LAN / WAN APPsPC客户机APPsPCUNIX DBMS结果请求DB多服务器处理环境MVS DBMSDB网关/网桥NOS文件服务器远程访问2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位 对等处理系统 C/S系统的最终归宿, 是协作式分布式处理的极限 站点既是客户机又是服务器 站点要负责对自己资源的管理和访问, 又有对任何 其他站点上资源的同等访问权2.1 计算环境演变分析2 客户机/服务器模式的定位APPsAPPsAPPsAPPsDBDBDBDB对等处理环境2.1 计算环境演变分析2 客户机

10、/服务器模式的定位 C/S模式系统是介于集中式与分布式之间 集中式C/S处理环境 数据集中, 处理分布 客户请求, 服务器响应的协作方式 多服务器C/S处理环境 数据与处理都分布 一个应用可涉及多个服务器数据 一个服务器数据可以被多个客户机访问 对等C/S处理环境 数据与处理都分布 站点可以访问其他站点数据(全局应用), 也可以访问本地数据 (本地应用)2.2 客户机/服务器模式的定位2 客户机/服务器模式的定位 有多个数据库服务器的C/S处理环境 与分布式数据库系统相同的问题 站点自治性, 透明性 数据独立 数据完整性2.2 客户机/服务器模式的定位2 客户机/服务器模式的定位网络DB数据库

11、服务器客户机客户机客户机用户客户机客户机客户机用户DB数据库服务器DB数据库服务器客户机客户机客户机用户每个站点是一个单数据库服务器Client/Server结构的DDBS2.2 客户机/服务器模式的定位2 客户机/服务器模式的定位 按功能划分 服务器是服务的提供者, 客户机是消费者 共享资源 一个服务器可以在同一时刻对许多客户端提供服务， 并且可以协调他们对于共享资源的访问 不对称协议 客户机主动请求服务, 服务器被动等待请求 定位透明性 C/S软件在客户机方屏蔽服务器地址 混合与匹配 C/S软件独立于硬件或OS3.1 客户机/服务器模式的特性3 客户机/服务器模式的特性和优缺点 基于消息的

12、交换 消息式服务，请求与响应的媒介 服务封装 服务器决定如何完成服务请求消息, 消息接口不变, 升级 对客户没有影响 可扩展性 水平扩展：添加或移去工作站 垂直扩展：移植到更大更快的服务器或多服务器 完整性 集中式C/S处理环境中，server代码和server数据是集中维 护的，带来的开销很少，保持了数据的完整性和独立性3.1 客户机/服务器模式的特性3 客户机/服务器模式的特性和优缺点 优点 提高了投资效率 使处理和被处理的数据更接近, 减少了网络 带宽和成本的需求 具有图形用户界面的PC 支持和倡导标准化和开放系统 多个用户共享硬件资源3.2 客户机/服务器模式的优缺点3 客户机/服务器

13、模式的特性和优缺点 不足之处 在集中式C/S环境, 如果应用逻辑的主要部分 移到服务器上，服务器将成为瓶颈 多服务器应用系统的开发和设计复杂3.2 客户机/服务器模式的优缺点3 客户机/服务器模式的特性和优缺点 当前的主要模式 C/S两层结构 肥客户机：所有的表示逻辑和应用逻辑放到客户 机 瘦服务器：只负责响应用户请求，全局数据的访 问和管理 B/S三层结构 数据层 功能层 表示层4.1 当前客户机/服务器模式4 客户机/服务器模式的远景展望浏览器浏览器浏览器Web 服务器DB数据库服务器产 品 实 例NetscapeN avigator, MacintoshMicrosoft IIS Win

14、dows 2000Oracle UNIXSQL 关系Web页面 客户代码 数据功 能HTTP客户 客户端脚本 视图实例化HTTP服务器服务 器端脚本 视图建立、检索 、更新和删除SQL处理 数据库管理三层客户机/服务器模式结构及各层功能HTTP 请求 响应ODBC ADO OLE/DB JDBC 本地调用4.1 当前客户机/服务器模式4 客户机/服务器模式的远景展望4.2 多层客户机/服务器模式结构4 客户机/服务器模式的远景展望浏览器浏览器浏览器Web 服务器视图 处理器业务规则 处理器DB数据库服务器（a）多处理器用于视图和规则处理DB1数据库服务器1（b）多处理器用于分布式处理DB2数据

15、库服务器2浏览器浏览器浏览器Web 服务器分布式 处理器4.3 客户机/服务器模式的展望4 客户机/服务器模式的远景展望 展望 服务器将更加强大，现在就可以是一台台式机，以 后会更强大 服务器更加可靠和健壮，处理器和磁盘的成本将大 幅下降 安全性更高，加密解密技术进一步发展 高带宽网络的发展，可以使得多层次结构的应用更 加普及 从集中到分布数据的转移 将关键数据的多个副本置于不同站点,提高数据的可 用性, 避免“单站点失败”现象 高效的数据访问, 改进数据管理性能 容易增加应用程序, 用户数目和扩大规模 数据放在其产生和频繁使用位置, 减少传输, 提高效 率5.1 从集中式到分布式的转移5 分布式数据与分布式访问 数据分布基本形式 复制数据(Replicated Data) 子集数据(Subset Data) 重新组织的数据(Reorganized Data) 分区数据(Partitioned Data) 独立模式数据(Separate_Schema Data) 不相容数据(Incompatible Data)5.2 数据分布的基本形式5 分布式数据与分布