通信工程師綜合能力分布式數(shù)據(jù)庫

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　　1.分布式數(shù)據(jù)庫
分布式數(shù)據(jù)庫（Distributed Database)的研究始于20世紀(jì)70年代中期，是在集中式數(shù)據(jù) 庫的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的迅速發(fā)展、計算機(jī)硬件和通訊設(shè)備價格的下降，分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)成了 20世紀(jì)80年代 數(shù)據(jù)庫研究的主要方向并取得了顯著成果。
(1)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義
在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫存儲在幾臺計算機(jī)中，這幾臺計算機(jī)之間通過高速網(wǎng)絡(luò) 或電話線筍各種通信設(shè)備相互通信，計算機(jī)之間沒有共享公共的內(nèi)存或磁盤。系統(tǒng)中每一臺 計算機(jī)被稱為一個結(jié)點（或節(jié)點）。在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，應(yīng)用分為局部應(yīng)用和全局應(yīng)用兩 種。局部應(yīng)用是指僅操作本地結(jié)點上數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用；而全局應(yīng)用是指需要操作個兩或兩個以 上結(jié)點中的數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。
例如，一個銀行系統(tǒng)中，有多個分支結(jié)構(gòu)分布在不同的城市。每個分支機(jī)構(gòu)有自己的服 務(wù)器（結(jié)點），用來維護(hù)該分支機(jī)構(gòu)的所有賬戶的數(shù)據(jù)庫；同時有若干客戶機(jī)，完成本地客戶 的存、取款業(yè)務(wù)等（局部應(yīng)用）。同時分支機(jī)構(gòu)的客戶機(jī)也可以完成某些全局應(yīng)用，如不同分 支機(jī)構(gòu)中賬戶之間的轉(zhuǎn)賬，就需要同時訪問和更新兩個結(jié)點上的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。不支持全局應(yīng)用的系統(tǒng)不能稱之為分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。同時，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅要求數(shù)據(jù)的物理 分布，而且要求這種分布是面向處理、面向應(yīng)用的。所以，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的更確切的定 義為：
分布式數(shù)據(jù)庫是由一組數(shù)據(jù)組成的，這組數(shù)據(jù)分布在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同計算機(jī)上，網(wǎng)絡(luò) 中的每個結(jié)點具有獨(dú)立處理的能力（稱為場地自治），可以執(zhí)行局部應(yīng)用；同時，每個結(jié)點也 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
分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有如下幾個特點。
①數(shù)據(jù)的物理分布性。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分布在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點上，而不是集中在 一個結(jié)點上。因此它不同于通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享的集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
②數(shù)據(jù)的邏輯整體性。分布在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不同結(jié)點上的數(shù)據(jù)在邏輯上屬于同一個系統(tǒng)， 因此，它們在邏輯上是相互聯(lián)系的整體。
③結(jié)點的自主性。每個結(jié)點有自己的計算機(jī)，自己的數(shù)據(jù)庫（局部數(shù)據(jù)庫，LDB)，自 己的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（LDBMS)，因而能獨(dú)立地管理局部數(shù)據(jù)庫。局部數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以 供本結(jié)點的用戶存取（局部應(yīng)用），也可以供其他結(jié)點上的用戶存取以供全局應(yīng)用。
另外，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但它在數(shù)據(jù)獨(dú)立 性、減少數(shù)據(jù)冗佘、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫安全性和恢復(fù)等方面都有了新的更為豐富的內(nèi)容。
①數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)獨(dú)立性是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的最主要特性之一。它使應(yīng)用程序能不受數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)的影響，當(dāng)數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)改變時，不必修改應(yīng)用程序。在分布式數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)獨(dú)立性除了邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性之外，還有分布透明性（Distribution Transparency)所謂分布透明性，是指數(shù)據(jù)存放的結(jié)點以及數(shù)據(jù)存放的物理細(xì)節(jié)等對用戶都 是透明的。用戶使用數(shù)據(jù)時，就像使用集中式數(shù)據(jù)庫一樣。

②適當(dāng)增加數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)冗余不僅增加存儲空間，而且容易造成數(shù)據(jù)之間的不一致性。 所以，減少數(shù)據(jù)冗余度也是集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征之一。而在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中常 常希望增加冗余數(shù)據(jù)，在不同的結(jié)點存儲同一數(shù)據(jù)的多個副本。主要的原因有二： 一是系統(tǒng) 可以選擇最近的數(shù)據(jù)副本進(jìn)行操作，以減少通信代價，提高系統(tǒng)執(zhí)行效率；二是當(dāng)存放數(shù)據(jù) 的結(jié)點發(fā)生故障時，可以存取存放在其他結(jié)點上的數(shù)據(jù)副本，提高系統(tǒng)的可用性和可靠性。
③全局的一致性、可串行性和可恢復(fù)性。由于數(shù)據(jù)是多用戶共享的，當(dāng)多個用戶并發(fā)存 取同一數(shù)據(jù)時系統(tǒng)應(yīng)提供數(shù)據(jù)的一致性視圖。同時，由于數(shù)據(jù)是分布的，對于全局應(yīng)用來說， 事務(wù)的執(zhí)行將分成不同結(jié)點上的多個局部事務(wù)，而這多個事務(wù)的執(zhí)行同樣應(yīng)具有原子性和可 串行性。并且，當(dāng)某個局部事務(wù)不能正常提交時，應(yīng)能撤銷其他結(jié)點已完成的事務(wù)，從而實 現(xiàn)事務(wù)的全局回滾。此外，分布式查詢優(yōu)化、多副本數(shù)據(jù)的更新、數(shù)據(jù)目錄的分布等都是分 布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DDBMS)需要解決的問題。

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