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1、第8章 分布计算,集中式数据库系统不足 通信开销大 可靠性不高 系统的可扩充性差 分布计算 客户机服务器模式 分布式数据库体系结构,集中计算,集中计算,优点 系统管理方便 效率高 缺点 系统一次性投资大 数据集中处理容易形成瓶颈 数据传输开销大 对主机的要求高,分布计算,“分布计算”的概念有多种含义 处理分布 数据分布 功能分布,分布计算,处理分布 处理是分布的，数据是集中的 例如：许多Novell局域网上的基于Foxpro的数据库应用系统,分布计算,数据分布 数据物理分布在计算机网络的不同节点上，而这些数据在逻辑上是一个整体，构成一个逻辑数据库 网络中的每一个节点可以执行局部应用 也可以执行
2、全局应用，可以存取和处理异地数据库中数据,分布计算,功能分布 把DBMS功能和应用处理功能分开 一些节点上的计算机专门用于执行DBMS功能，称为DB服务器（DB Server） 另一些节点上的计算机则专门处理用户的应用程序，称为客户机（Client ）,分布计算,功能分布,客户机服务器系统的计算模式,CS结构的工作模式,CS环境下应用成分的分布,典型的应用程序可分解成四个组成成分 用户界面的显示逻辑 应用逻辑 事务逻辑 数据管理,CS环境下应用成分的分布,CS环境下应用成分的分布,通常把界面显示逻辑和应用逻辑驻留在客户机上 把事务逻辑和DBMS功能驻留在服务器上,CS主要技术特征,按功能划分
3、共享资源 不对称协议 定位透明性 基于消息的交换 可扩展性,客户机服务器系统的结构,客户机服务器系统的结构,服务器 服务器（server）最典型的任务是提供数据服务 能提供高速大容量的存储能力，强大的数据处理和管理能力，以及并发运行多个进程的能力 还应提供包括通信、电子邮件和事务处理等能力,客户机服务器系统的结构,客户机 CS应用以客户机（client）为中心的 主要完成应用界面和交互式功能,客户机服务器系统的结构,中间件 泛指客户机和服务器之间的软件 分为通用中间件和专用中间件,CS结构的演变,两层CS结构,CS结构的演变,两层CS结构 客户机主要负责用户界面的处理和显示、应用逻辑的处理，通
4、过网络与服务器交互；服务器负责向客户机提供数据服务，实现事务逻辑和数据管理，有时也完成有限的应用逻辑 客户软件一般在客户端运行，服务器软件一般在服务器上运行,CS结构的演变,三层CS结构,CS结构的演变,多层CS结构,网络服务器的类型,DB服务器 文件服务器 事务服务器 文档服务器 Web服务器 电子邮件服务器 其他应用服务器,CS系统并行处理与并发控制,CS系统的完整性,数据完整性约束是在服务器上定义，并由服务器来检查约束 由服务器进行约束检查，约束只需定义、校验和确认一次,两类DBMS的出现,服务器DBMS产品 具有包括并发控制、备份和恢复的一整套多用户数据库处理的特征 PC机的DBMS产
5、品,集中式系统与分布式系统,把分散在各处的数据库系统通过网络通信连接起来，这样形成的系统称为分布式数据库系统（DDBS） DDBS兼有集中式和分散式的优点,DDBS的定义,DDBS的定义,定义8-1 DDBS是物理上分散逻辑上集中的数据库系统，系统中的数据分布存放在计算机网络的不同场地的计算机中，每一场地都有自治处理（即独立处理）能力并能完成局部应用，而每一场地也参与（至少一种）全局应用，程序通过网络通信子系统执行全局应用 定义8-2 DDB是计算机网络环境中各场地上数据库的逻辑集合 定义8-3 DDBMS是DDBS中的一组软件，它负责管理分布环境下逻辑集成数据的存取、一致性和完备性,DDBS
6、的基本特点,物理分布性 逻辑整体性 场地自治性 场地之间协作性,DDBS的其他特点,数据独立性 集中与自治相结合的控制机制 适当增加数据冗余度 事务管理的分布性,DDBS的优点,具有灵活的体系结构 适应分布式的管理和控制机构 经济性能优越 系统的可靠性高、可用性好 局部应用的响应速度快 可扩展性好，易于集成现有的系统,DDBS的缺点,系统开销较大，主要花在通信部分 复杂的存取结构（如辅助索引、文件的链接技术） 数据的安全性和保密性较难处理,DDBS的分类,同构同质型DDBS 同构异质型DDBS 异构型DDBS,分布式数据存储,数据分片（data fragmentation） DDBS中的数据可
7、以被分割和复制在网络场地的各个物理数据库中 数据存放的单位不是关系而是片段（fragment），一个片段是逻辑数据库中某个全局关系的一部分 水平分片 垂直分片 导出分片 混合分片,分布式数据存储,定义各类分片时必须遵守以下规则 完备性条件 必须把全局关系的所有数据映射到片段中，决不允许有属于全局关系的数据却不属于它的任何一个片段 可重构条件 必须把全局关系的所有数据映射到片段中，决不允许有属于全局关系的数据却不属于它的任何一个片段 不相交条件 要求一个全局关系被分割后所得的各个数据片段互不重叠（对垂直分片的主键除外）,分布式数据存储,数据分配（data allocation） 数据分配是指数据
8、在计算机网络各场地上的分配策略 数据分配存在四种分配策略 集中式 分割式 全复制式 混合式,分布式数据库系统的体系结构,分布式数据库（DDB） 基于网络连接的集中式数据库的逻辑集合 DDB的模式结构既保留了集中式数据库模式结构的特色，又比集中式数据库模式结构复杂 从整体上可以分为两大部分 下面两层是集中式数据库原有的模式结构 上面四层是DDBS增加的结构,分布式数据库系统的体系结构,分布式数据库系统的体系结构,六层模式 全局外模式（global external schema） 全局概念模式（global conceptual schema） 分片模式（fragmentation schema
9、） 分配模式（allocation schema） 局部概念模式（local conceptual schema） 局部内部式（local internal schema）,分布式数据库系统的体系结构,六层模式的特征 数据分片和数据分配概念的分离，形成了“数据分布独立型”概念 数据冗余的显式控制。数据在各个场地的分配情况在分配模式中一目了然，便于系统管理 局部DBMS的独立性。这个特征也称为“局部映射透明性”。此特征允许我们在不考虑局部DBMS专用数据模型的情况下，研究DDB管理的有关问题,分布式数据库系统的体系结构,分布透明性 分片透明性 位置透明性 局部数据模型透明性,分布式数据库系统的体
10、系结构,分布式数据库管理系统,DDBS的组成 在集中式DBS中主要组成成分有：DB、DBMS和用户（包括一般用户及DBA） DDBS在此基础上作了扩充 DB分为局部DB（LDB）和全局DB（GDB） DBMS分为局部DBMS（LDBMS）和全局DBMS（GDBMS） 用户有局部用户和全局用户之分 DBA也有局部DBA和全局DBA之分,分布式数据库管理系统,分布式数据库管理系统,DDBMS的功能 接受用户请求，并判定把它送到哪里，或必须访问哪些计算机才能满足该要求 访问网络数据字典，了解如何请求和使用其中的信息 如果目标数据存储于系统的多个计算机上，就必须进行分布式处理 通信接口功能。在用户、局
11、部DBMS和其他计算机的DBMS之间进行协调 在一个异构型分布式处理环境中，还需提供数据和进程移植的支持。这里的异构型是指各个场地的硬件、软件之间存在着差别,分布式数据库管理系统,DDBMS的组成 查询处理模块 完整性处理模块 调度处理模块 可靠性处理模块,分布式数据库管理系统,分布式查询处理,查询代价的估算方法 QC=CPU代价+IO代价+通信代价 在DDBS中查询优化的首要目标是使该查询在执行时其通信代价为最小 处理不同场地间数据的联接操作，一般有两种方法 基于半联接的优化策略 基于联接的优化策略,分布式查询处理,基于半联接的优化策略 不参与联接的数据或无用的数据不必在网络中来回传输 基于
12、联接的优化策略 完全在联接的基础上考虑查询处理的策略,分布式查询处理,究竟用联接还是半联接方案，取决于数据传输和局部处理的相对费用 如果认为传输费用是主要的，那么采用半联接策略比较有利 如果认为局部处理费用是主要的，则采用联接方案比较有利,小 结,“分布计算”概念突破了集中式DBS的框架 数据分布使系统走上分布式DB的道路 功能分布使系统走上CS道路 CS系统包括一个计算机网络，通常用一个局域网连结 应用程序在客户机上处理，DBMS和OS的数据管理分放在服务器上,小 结,CS结构经历了从两层、三层到多层的演变过程 客户机越来越“瘦”，变成浏览器 服务器的种类越来越多，容易实现系统的组装 CS系统使应用与用户更加贴近，为用户提供较好的性能和更复杂的界面,小 结,分布式系统是在集中式系统的基础上发展而来的 DDB具有数据分布性和逻辑整体性的特点 DDBS能够支持涉及多个场地的全局应用 DDB的数据存储有数据分片和数据分配两种策略,小 结,DDB的模式结构为理解DDBS提供了一种通用的概念结构 分布透明性是DDBS追求的目标 DDBMS是负责管理分布环境下，逻辑集成数据的存取、一致性、有效性和完备性的软件系统 DDBS中数据分布在各个场地，系统中压倒一切的性能目标是尽量减少网络中传送信息的次数和传送的数据量 分布式查询中基于半联接的优化策略是常用的技术,小 结,
