互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫第十二章 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

第十二章分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫課件12.1概述1、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義：分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由一組數(shù)據(jù)組成的，這組數(shù)據(jù)分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同計(jì)算機(jī)上，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立處理的能力（稱為場(chǎng)地自治），可以執(zhí)行局部應(yīng)用。同時(shí)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)也能通過網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)執(zhí)行全局應(yīng)用。2、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)的獨(dú)立性；2）集中與自治相結(jié)合的控制結(jié)構(gòu)；3）適當(dāng)增加數(shù)據(jù)冗余度；4）全局的一致性、可串行性和可恢復(fù)性。12.1概述在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)共享的兩個(gè)層次：1）局部共享2）全局共享在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中增加冗余數(shù)據(jù)，在不同場(chǎng)地存儲(chǔ)同一數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，其原因是：1）提高系統(tǒng)的可靠性、可用性2）提高系統(tǒng)性能12.1概述3、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的目標(biāo)：1）適應(yīng)部門分布的組織機(jī)構(gòu)，降低費(fèi)用；2）提高系統(tǒng)的可靠性和可用性；3）充分利用數(shù)據(jù)庫資源，提高現(xiàn)有集中式數(shù)據(jù)庫的利用率；4）逐步擴(kuò)展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模。

12.2數(shù)據(jù)分布策略1、數(shù)據(jù)分布的目的：提高訪問的局部性，即通過數(shù)據(jù)的合理分布，盡可能地使大部分?jǐn)?shù)據(jù)能夠就地存取，以減少遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)訪問。2、數(shù)據(jù)分布的方式：（1）劃分式；（2）全重復(fù)式；（3）部分重復(fù)式。3、關(guān)系的分割：關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)分布單位有兩種：（1）關(guān)系，即以整個(gè)關(guān)系作為分布單位。（2）裂片，即將一個(gè)關(guān)系分割成多個(gè)關(guān)系，前者稱為全局關(guān)系，后者稱為裂片。12.2數(shù)據(jù)分布策略關(guān)系的三種分割方式：1）水平分割——按元組分割；2）垂直分割——按屬性分割；3）混合分割——或是先水平分割，再垂直分割；或是先垂直分割，再水平分割。關(guān)系分割一般要遵守的3條準(zhǔn)則：1）完備性：全局關(guān)系的所有數(shù)據(jù)都要分配到相應(yīng)的裂片中，否則，將會(huì)因分割而丟失數(shù)據(jù)。2）可重構(gòu)性：即可以由裂片重構(gòu)全局關(guān)系。3）不相交性：只對(duì)水平分割適用，即在水平分割的裂片中，應(yīng)該沒有重復(fù)的元組。12.2數(shù)據(jù)分布策略下面討論三種分割方式：1、水平分割（HorizonFragment）水平分割是用SQL查詢語句定義裂片的?；拘问饺缦拢?/p>

SELECT*FROMRWHEREPi;其中：R為全局關(guān)系，Pi為定義裂片的謂詞。R要分成n個(gè)裂片R1，……，Rn，對(duì)應(yīng)n個(gè)裂片,應(yīng)有n個(gè)謂詞，即1≤i≤n：P1，…，Pi，…，Pn；12.2數(shù)據(jù)分布策略例：全校學(xué)生關(guān)系S作為一個(gè)全局關(guān)系定義為學(xué)籍管理關(guān)系?？梢詫⑵浒醋?cè)系分為裂片。謂詞Pi定為：Dep=CS,Dep=EE,等（計(jì)算機(jī)，電子）應(yīng)注意：水平分割應(yīng)滿足不相交性，故：

Ri∩Rj=φi≠j；必須成立。12.2數(shù)據(jù)分布策略這實(shí)際上就是要求：

{SELECT*FROMRWHERE(Pi∧Pj)}≡φ；結(jié)果應(yīng)永為空關(guān)系。其中：i≠j，1≤i，j≤n。這等價(jià)于：

Pi∩Pj≡False，i≠j。從實(shí)際謂詞結(jié)構(gòu)分析，則是要求枚舉類型屬性Dep對(duì)于每一個(gè)學(xué)生只準(zhǔn)取一個(gè)唯一的枚舉值。根據(jù)一般大學(xué)對(duì)學(xué)生注冊(cè)的規(guī)定該條件是可以滿足的。12.2數(shù)據(jù)分布策略為滿足完備性，應(yīng)滿足：

R1∪R2∪……∪Rn=R.這實(shí)際上要求

{SELECT*FROMRWHERE(P1∨P2∨……∨Pn);}≡R；即：P1∨P2∨……∨Pn=True（對(duì)任一元組應(yīng)恒取真。）根據(jù)實(shí)際謂詞，滿足完備性的條件是：

Pi（1≤i≤n）覆蓋枚舉變量Dep的所有枚舉值。注：水平分割，有裂片重構(gòu)全局關(guān)系很容易，只要將所有裂片取“并”即可。12.2數(shù)據(jù)分布策略2、垂直分割（VerticalFragment）垂直分割比較簡(jiǎn)單，一般可直接用投影操作完成分割。但要注意：1)為滿足完備性，全局關(guān)系的每一屬性，至少應(yīng)在一個(gè)裂片中出現(xiàn)。2)裂片通過連接應(yīng)可重構(gòu)全局關(guān)系。注意：①一般一個(gè)關(guān)系所有投影連接后，并不能確?；謴?fù)出原來關(guān)系(值)。②為保證可重構(gòu)性，簡(jiǎn)單可行的方法是每一列片均保留原全局關(guān)系的主鍵字屬性，用以識(shí)別裂片中各個(gè)元組是從全局關(guān)系的那個(gè)元組分裂出來的。因此垂直分割中，裂片的屬性列重復(fù)是必需的。3、混合分割（MixingFragment）混合分割就是交替使用垂直和水平分割。

如圖：R表全局關(guān)系，V表垂直分割為R1，R2；h表水平分割R1為R11,R12,R13。葉結(jié)點(diǎn)為分割裂片：R2、R11、R12、R13。12.2數(shù)據(jù)分布策略12.2數(shù)據(jù)分布策略這種分割實(shí)際上很少使用，原因：看似簡(jiǎn)單合理的分割，為DDBMS對(duì)數(shù)據(jù)的管理帶來了相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。有些DDBMS，如IBM公司的R*，連水平、垂直分割都不支持，更談不上混合分割了。12.2數(shù)據(jù)分布策略4、數(shù)據(jù)分布帶來的問題數(shù)據(jù)的分布對(duì)數(shù)據(jù)的管理帶來下列四個(gè)問題：1）保持多副本一致性。2）保持分布的一致性。3）全局查詢的處理。4）分布事務(wù)的管理。

12.3分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分兩類：1）物理上分布、邏輯上集中2）物理上、邏輯上均分布分布式事務(wù)管理的任務(wù)：對(duì)分布式事務(wù)進(jìn)行并發(fā)控制和提供恢復(fù)功能2、分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DistributedDataBaseManagementSystem,簡(jiǎn)稱DDBMS)：建立、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫的一組軟件。DDBMS的組成：1）LDBMS(LocalDBMS)，局部場(chǎng)地上的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)2）GDBMS(GlobalDBMS)，全局?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3）全局?jǐn)?shù)據(jù)字典（GDD）4）通信管理（CM）12.3分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)DDBMS功能的分割和重復(fù)以及不同的配置策略導(dǎo)致了各種不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。DDBMS分類：1、按全局控制方式分類:1）全局控制集中的DDBMS：中心站點(diǎn)控制2）全局控制分散的DDBMS：各站包含全局控制信息3）全局控制部分分散的DDBMS：（主從型）分為主站點(diǎn)：包含全局控制信息輔站點(diǎn)：不包含全局控制信息2、按局部DBMS的類型分類:1)同構(gòu)型DBMS

同構(gòu)同質(zhì)：模型相同、廠家相同同構(gòu)異質(zhì)：模型相同、廠家不同2)異構(gòu)型DBMS：模型不同12.3分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)區(qū)分不同的DDBMS的一個(gè)重要的性質(zhì)是：局部DBMS是同構(gòu)的還是異構(gòu)的。同構(gòu)和異構(gòu)的級(jí)別有三級(jí)：硬件、操作系統(tǒng)和局部DBMS。其中最主要的是局部DBMS這一級(jí)，因?yàn)?/p>