分布式數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課件PPT1第1章

第一章分布式數(shù)據(jù)庫概述1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫定義：數(shù)據(jù)庫是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)外存上的、有結(jié)構(gòu)的、可共享的數(shù)據(jù)集合，按一定的數(shù)據(jù)模型描述、組織和存儲(chǔ)。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)：

1.具有能為各種用戶共享、數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密而又有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性2.具有較小的數(shù)據(jù)冗余度和較高的數(shù)據(jù)安全性和完整性、易擴(kuò)展性。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS：DatabaseManagementSystem)是一種操縱和管理數(shù)據(jù)的大型軟件，用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫，簡稱DBMS。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能包括：數(shù)據(jù)定義；數(shù)據(jù)操作；數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理；數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)與管理；數(shù)據(jù)庫的保護(hù)；數(shù)據(jù)庫的維護(hù)；通信。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)。一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用程序開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫用戶構(gòu)成。1.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型：數(shù)據(jù)庫用于存放所有的數(shù)據(jù)并且反映數(shù)據(jù)彼此之間的聯(lián)系，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)，一般先用圖或表的形式抽象地反映數(shù)據(jù)彼此之間的關(guān)系，稱為建立數(shù)據(jù)模型。1.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：現(xiàn)實(shí)世界的事物之間彼此是有聯(lián)系的，代表實(shí)體的數(shù)據(jù)之間也存在聯(lián)系。對于不同實(shí)體集合之間的實(shí)體與實(shí)體的聯(lián)系可分為三類：一對一聯(lián)系；一對多聯(lián)系；多對多聯(lián)系1.2數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型：用二維表格數(shù)據(jù)（即集合論中的關(guān)系）來表示實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系的模型稱為關(guān)系模型，它是經(jīng)典數(shù)據(jù)模型中建模能力最強(qiáng)的一種，對各種類型數(shù)據(jù)聯(lián)系都可描述。1.2數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型：網(wǎng)狀模型十分簡單，它以矩形代表實(shí)體集，實(shí)體之間用箭頭線表示聯(lián)系。箭頭線為兩頭帶箭頭的連線，箭頭分單箭頭與雙箭頭，單箭頭代表“一”，雙箭頭代表“多”。1.2數(shù)據(jù)模型層次模型：層次模型用樹型結(jié)構(gòu)表示實(shí)體集之間的關(guān)系，它以實(shí)體集(用矩形框表示)為節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)聯(lián)系均為一對多聯(lián)系，有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)無父節(jié)點(diǎn)，稱為根節(jié)點(diǎn)。其他節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成樹的枝和葉節(jié)點(diǎn)。沒有子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱葉節(jié)點(diǎn)。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫與SQL語言關(guān)系數(shù)據(jù)庫：按關(guān)系數(shù)據(jù)模型組織的數(shù)據(jù)庫是關(guān)系數(shù)據(jù)庫。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫與SQL語言關(guān)系具有如下特點(diǎn)：（1）關(guān)系(表)可以看成是由行和列交叉組成的二維表格，它表示的是一個(gè)實(shí)體集合。（2）表中一行稱為一個(gè)元組，可用來表示實(shí)體集中的一個(gè)實(shí)體。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫與SQL語言關(guān)系具有如下特點(diǎn)：（3）表中的列稱為屬性。給每一列起一個(gè)名稱即屬性名。表中的屬性名不能相同。（4）列的取值范圍稱為域，同列具有相同的域，不同的列也可以有相同的域。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫與SQL語言關(guān)系具有如下特點(diǎn)：（5）表中任意兩行(元組)不能完全相同，能唯一標(biāo)識(shí)表中不同行的屬性（組）稱為主屬性（組）或主關(guān)鍵字。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫與SQL語言查詢語言SQL：SQL(StructureQueryLanguage)語言能完成定義關(guān)系模式、索引、視圖、錄入數(shù)據(jù)、查詢、維護(hù)、數(shù)據(jù)庫重構(gòu)及數(shù)據(jù)庫安全性控制等一系列操作，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫生命期中的全部活動(dòng)。1.4分布式數(shù)據(jù)庫的基本概念分布式數(shù)據(jù)庫：

分布式數(shù)據(jù)庫是一系列在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上分布的邏輯上互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫的集合。也就是說分布式數(shù)據(jù)庫DDB是一個(gè)數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)在邏輯上屬于同一系統(tǒng)，但實(shí)際上又分布在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的若干節(jié)點(diǎn)上。1.4分布式數(shù)據(jù)庫的基本概念分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DDBMS是實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)處理的一種大型數(shù)據(jù)庫管理軟件，用以支持分布式數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、運(yùn)行、管理和維護(hù)。它能對分布于各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的軟件、硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理與控制，使其在邏輯上可視為一個(gè)整體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、并為用戶提供分布式數(shù)據(jù)庫的接口。1.4分布式數(shù)據(jù)庫的基本概念DDBMS的組成：DDBMS由四部分組成：全局?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、全局?jǐn)?shù)據(jù)字典、局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)LDBMS和通信管理，典型的DDBMS結(jié)構(gòu)如下圖。1.4分布式數(shù)據(jù)庫的基本概念1.4分布式數(shù)據(jù)庫的基本概念分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由分布式數(shù)據(jù)庫及其管理軟件和實(shí)際應(yīng)用程序組成。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如下圖所示。1.4分布式數(shù)據(jù)庫的基本概念1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫的特性：

1.物理分布性分布式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)并不是只分布在一個(gè)站點(diǎn)上，而是分布存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)站點(diǎn)上。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)2.邏輯整體性分布式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)物理上分布在各個(gè)場地，但邏輯上是一個(gè)整體，它們被分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有全局用戶共享，并由一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理，這種特性充分體現(xiàn)了集中與分布的統(tǒng)一。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)3.數(shù)據(jù)獨(dú)立性與位置透明性數(shù)據(jù)獨(dú)立性是數(shù)據(jù)庫方法追求的主要目標(biāo)之一，分布透明性指用戶不必關(guān)心數(shù)據(jù)的邏輯分區(qū)、數(shù)據(jù)物理位置分布的細(xì)節(jié)、重復(fù)副本的一致性問題，同時(shí)也不必關(guān)心局部場地上數(shù)據(jù)庫支持哪種數(shù)據(jù)模型。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)4.站點(diǎn)自治性各站點(diǎn)雖然構(gòu)成整體性，但是又具有高度的自治性。各站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)由本地的分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理，各站點(diǎn)之間的局部操作互不相關(guān)，具有高度的自治性。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)5.站點(diǎn)間協(xié)作性各站點(diǎn)相互合作構(gòu)成一個(gè)整體。因?yàn)榉植际綌?shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)分布的獨(dú)立性，對全局用戶來說，用戶可以在任何一個(gè)站點(diǎn)執(zhí)行全局應(yīng)用，如同集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一樣方便。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)6.數(shù)據(jù)冗余性與集中式數(shù)據(jù)庫不同，分布式數(shù)據(jù)庫中需要存在適當(dāng)?shù)娜哂鄟硖岣呦到y(tǒng)的可靠性、可用性和改善系統(tǒng)性能，當(dāng)然這也會(huì)給分布式數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)帶來更大的難度。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)7.集中和節(jié)點(diǎn)自治相結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)常常采用集中和自治相結(jié)合的控制結(jié)構(gòu)，各局部的DBMS可以獨(dú)立地管理局部數(shù)據(jù)庫，具有自治的功能。同時(shí)，系統(tǒng)又設(shè)有集中控制機(jī)制，協(xié)調(diào)各局部DBMS的工作，執(zhí)行全局應(yīng)用。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)8.支持全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的一致性和可恢復(fù)性分布式數(shù)據(jù)庫中各局部數(shù)據(jù)庫應(yīng)滿足集中式數(shù)據(jù)庫的一致性、可串行性和可恢復(fù)性。除此以外還應(yīng)保證數(shù)據(jù)庫的全局一致性、并行操作的可串行性和系統(tǒng)的全局可恢復(fù)性。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)9.復(fù)制透明性用戶不用關(guān)心數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的復(fù)制情況，被復(fù)制數(shù)據(jù)的更新都由系統(tǒng)自動(dòng)完成。。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)10.易于擴(kuò)展性在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，單個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器最終會(huì)不滿足使用。如果服務(wù)器軟件支持透明的水平擴(kuò)展，那么就可以增加多個(gè)服務(wù)器來進(jìn)一步分布數(shù)據(jù)和分擔(dān)處理任務(wù)。分布式數(shù)據(jù)庫易于擴(kuò)充。。1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：更適合分布式的管理與控制；具有靈活的體系結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，可靠性高，可用性好；局部應(yīng)用的響應(yīng)速度快；可擴(kuò)展性好；1.5分布式數(shù)據(jù)庫的特性和優(yōu)缺點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的缺點(diǎn)：系統(tǒng)開銷大；復(fù)雜的存取結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)的安全生和保密性較難處理；1.6分布式數(shù)據(jù)庫的主要技術(shù)簡介1.分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的技術(shù)和方法；2.分布式查詢和優(yōu)化處