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1、第九章第九章 分布式数据库系统分布式数据库系统Distributed Database SystemDDBS1分布式数据库分布式数据库逻辑上是一个统一的数据库系统逻辑上是一个统一的数据库系统物理上分散在不同的场地（节点）物理上分散在不同的场地（节点）各场地通过计算机网络连接在一起各场地通过计算机网络连接在一起统一由一个分布式数据库管理系统统一由一个分布式数据库管理系统( DDBMS )管理管理特点特点分布性：分布性：数据的分布性数据的分布性事务的分布性事务的分布性协调性：逻辑上整体、具整体完整性约束协调性：逻辑上整体、具整体完整性约束2局部数据库（局部数据库（LDB）分散在各个场地的数据库是局
2、部数据库分散在各个场地的数据库是局部数据库（LDB）本身是一个完整的数据库系统，具有本地真本身是一个完整的数据库系统，具有本地真实的数据库、本地用户、本地实的数据库、本地用户、本地DBMS全局数据库（全局数据库（GDB）是一组局部数据库的集合是一组局部数据库的集合一组数据库系统的集合一组数据库系统的集合是一个逻辑数据库（虚拟的）是一个逻辑数据库（虚拟的）3数据的分布性数据的分布性分布式数据存储分布式数据存储复制复制分片分片复制复制 + 分片分片数据的冗余数据的冗余提高数据的可用性、并发性、减少网络传输提高数据的可用性、并发性、减少网络传输增加了数据更新的开销，副本一致性问题增加了数据更新的开销
3、，副本一致性问题4事务的分布性事务的分布性局部事务局部事务仅访问当地数据库的事务仅访问当地数据库的事务全局事务全局事务需访问其他场地数据库的事务需访问其他场地数据库的事务5分布式数据库环境下的访问代价分布式数据库环境下的访问代价磁盘读写磁盘读写网络传输网络传输分布式数据库的目标分布式数据库的目标部门组织分布，降低成本部门组织分布，降低成本数据资源共享，提高数据库的利用率数据资源共享，提高数据库的利用率6全局外模式全局外模式全局概念模式全局概念模式分片模式分片模式分布模式分布模式局部概念模式局部概念模式局部内模式局部内模式局部数据库局部数据库7全局外模式全局外模式全局应用的用户视图，全局概念模式
4、的子集全局应用的用户视图，全局概念模式的子集全局概念模式全局概念模式分片模式分片模式分布模式分布模式局部概念模式局部概念模式局部内模式局部内模式局部数据库局部数据库8全局外模式全局外模式全局概念模式全局概念模式是全局概念视图是全局概念视图全局概念模式名、属性名、域全局概念模式名、属性名、域分片模式分片模式分布模式分布模式局部概念模式局部概念模式局部内模式局部内模式局部数据库局部数据库9全局外模式全局外模式全局概念模式全局概念模式分片模式分片模式定义分片片段以及全局关系到片段的映象定义分片片段以及全局关系到片段的映象是一对多的，一个全局关系可对应多个片段，一个片段只是一对多的，一个全局关系可对应
5、多个片段，一个片段只来自全局关系来自全局关系分布模式分布模式局部概念模式局部概念模式局部内模式局部内模式局部数据库局部数据库10全局外模式全局外模式全局概念模式全局概念模式分片模式分片模式分布模式分布模式分片的物理分配视图分片的物理分配视图局部概念模式局部概念模式局部内模式局部内模式局部数据库局部数据库11全局外模式全局外模式全局概念模式全局概念模式分片模式分片模式分布模式分布模式局部概念模式局部概念模式局部数据库中的概念模型，关于本地数据库的描述局部数据库中的概念模型，关于本地数据库的描述如果局部数据库中还有独立应用，则应有局部外模式，提如果局部数据库中还有独立应用，则应有局部外模式，提供给
6、本地应用使用供给本地应用使用局部内模式局部内模式局部数据库局部数据库12全局外模式全局外模式全局概念模式全局概念模式分片模式分片模式分布模式分布模式局部概念模式局部概念模式局部内模式局部内模式局部数据库的物理描述局部数据库的物理描述局部数据库局部数据库13全局外模式全局外模式全局概念模式全局概念模式分片模式分片模式分布模式分布模式局部概念模式局部概念模式局部内模式局部内模式局部数据库局部数据库本地的局部数据库本地的局部数据库14分布式数据储存分布式数据储存复制复制多个副本储存在多个节点多个副本储存在多个节点数据可用性数据可用性并行度的增加并行度的增加冗余冗余分片分片水平分片：水平分片：r1 r
7、2垂直分片垂直分片:r1 r2复制和分片复制和分片分片的要求分片的要求完备性完备性可重构性：垂直分片含主码属性可重构性：垂直分片含主码属性15分布的透明性分布的透明性数据项的命名数据项的命名别名别名真实名字的映射真实名字的映射物理位置透明物理位置透明数据项的复制数据项的复制副本的表示副本的表示数据项的分片数据项的分片由优化器实现分片的连接由优化器实现分片的连接由分片表和副本表实现片段和副本的位置透明性由分片表和副本表实现片段和副本的位置透明性分片与副本的数据更新分片与副本的数据更新方案方案生成全局数据字典（数据目录），管理透明映射生成全局数据字典（数据目录），管理透明映射由全局由全局DBA管理
8、、维护管理、维护16网络网络LDBLDBMSGDBMSCM全局数据字典全局数据字典LDBCMGDBMSLDBMS全局数据字典全局数据字典LDBCMGDBMSLDBMS全局数据字典全局数据字典DDBMS的结构的结构17全局数据字典全局数据字典存放数据概念模式、分片模式、分布模式的定义及存放数据概念模式、分片模式、分布模式的定义及各模式之间映象的定义各模式之间映象的定义存放有关用户存取权限的定义存放有关用户存取权限的定义存放数据完整性约束条件的定义存放数据完整性约束条件的定义18分布式数据库的基本原则分布式数据库的基本原则对用户（最终用户、程序员）来说，一个分布式系对用户（最终用户、程序员）来说，
9、一个分布式系统应该看起来完全象一个非分布式系统统应该看起来完全象一个非分布式系统19分布式事务模型分布式事务模型事务的事务的ACID局部事务、全局事务局部事务、全局事务局部事务管理器局部事务管理器保证本地节点上保证本地节点上执行执行的事务的的事务的ACID本次事务可能是全局事务的一部分本次事务可能是全局事务的一部分维护一个易于恢复的日志维护一个易于恢复的日志参与适当的并发控制参与适当的并发控制事务协调器事务协调器协调该节点上发起的事务（全局或局部）的执行协调该节点上发起的事务（全局或局部）的执行启动事务的执行启动事务的执行分发事务分发事务协调事务的终止（在所有节点上提交或中止）协调事务的终止（
10、在所有节点上提交或中止）20TC1TCnTMnTM1事务管理器事务协调器21故障故障节点故障节点故障消息丢失消息丢失网络故障网络故障22提交提交原子性原子性事务事务T必须要么在所有节点上提交，要么在所有必须要么在所有节点上提交，要么在所有节点上都中止节点上都中止两阶段提交两阶段提交三阶段提交三阶段提交23两阶段提交两阶段提交阶段阶段1（决定阶段）（决定阶段）协调器协调器 prepare T节点事务管理器节点事务管理器 ready T 或或 abort T阶段阶段2（执行阶段）（执行阶段）收到有一个收到有一个abort T ,则则abort T收到所有收到所有ready T ,则则commit
11、T节点节点commit T并写并写Log后，发出后，发出acknowledge T收到所有收到所有acknowledge ，则，则complete T阻塞：阻塞：协调器发出协调器发出prepare T 后故障，处于不定状态后故障，处于不定状态双方针对超时均可重发双方针对超时均可重发24三阶段提交三阶段提交阶段阶段1同两阶段方式同两阶段方式阶段阶段2收到有一个收到有一个abort T ,则则abort T收到所有收到所有ready T ,则则precommit T节点节点precommit T之后，写之后，写Log，发出，发出acknowledge T阶段阶段3收到所有收到所有ack，则，则co
12、mmit T 节点节点commit 后，发出后，发出ack T收到所有收到所有ack T后，后，complete T恢复恢复只要有一个具有只要有一个具有commit T,则提交则提交只要有一个只要有一个precommit T,已已ready T，可提交，可提交都没有收到都没有收到precommit T，则回滚，则回滚25协议的比较协议的比较两阶段提交两阶段提交有阻塞的可能，使用较广有阻塞的可能，使用较广三阶段提交三阶段提交对于网络链路故障的处理能力偏弱对于网络链路故障的处理能力偏弱26分布系统的实现分布系统的实现数据存取中间件数据存取中间件数据分布的描述数据分布的描述用户可透明地使用数据用户可
13、透明地使用数据数据复制数据复制 / 同步技术同步技术数据更新在多副本中的一致数据更新在多副本中的一致事务分布事务分布 ？27SybaseEnterpriseConnect数据库互联与复制解决方案提供在同/异构数据源中进行分布事务复制、位置透明、与应用独立的数据存取功能集成RepliactionServer/ReplicationAgentJconnectOpenServer/OpenClientOmniConnect/DirectConnect28SQL RemoteASA 联机用户ASA 远程移动用户ASA/ASE企业数据ASA的远程工作组(办事处 1)总部SQLRemoteSQLRemot
14、eSQLRemote复制服务器ASA的远程工作组(办事处 2)29n nAdaptive Server Adaptive Server Enterprise /IQEnterprise /IQReplication Replication AgentsAgentsReplication Replication ServerServerDirectCONNECTOmniCONNECTn nDB2DB2n nAS/400AS/400n nORACLEORACLEn nODBC/DRDAODBC/DRDAn nAdaptive Server EnterpriseAdaptive Server Ent
15、erprisen nAdaptive Server AnywhereAdaptive Server Anywheren nOracleOraclen nInformixInformixn nMicrosoft SQL ServerMicrosoft SQL Servern nOS/390 DB2OS/390 DB2n nReplication Toolkit for MVSReplication Toolkit for MVSnnnIMS/VSAMIMS/VSAMIMS/VSAM移动用户移动用户SASA复制点复制点Adaptive Server Adaptive Server Anywhere
16、AnywhereSQL SQL RemoteRemoteSybase Enterprise Sybase Enterprise Event BrokerEvent BrokerSEEBSEEB主点主点30Replication Agents for AReplication Agents for AReplication ServerReplication ServerDirectConnect for ADirectConnect for ADatabase ADatabase AData Server AData Server AReplication ServerReplication ServerReplication Agents for BReplication Agents for BDatabase BDatabase BData Server BData Server BDirectConnect for BDirectConnect for B313233343536
