免费智能真题库 > 历年试卷 > 信息系统管理工程师 > 2019年上半年 信息系统管理工程师 上午试卷 综合知识
  第22题      
  知识点:   场地故障   分布式数据库系统   数据库   数据库系统
  关键词:   场地故障   分布式数据库   数据库系统   信息系统   故障   数据   数据库        章/节:   数据库系统体系结构       

 
某企业信息系统采用分布式数据库系统,“当某一场地故障时,系统可以使用其他场地上的复本而不至于使整个系统瘫痪”称为分布式数据库的( )。
 
 
  A.  共享性
 
  B.  自治性
 
  C.  可用性
 
  D.  分布性
 
 
 

 
  第13题    2014年上半年  
   43%
关系模型是采用(12)结构表达实体类型及实体间联系的数据模型。在数据库设计过程中,设计用户外模式属于(13).
  第15题    2020年下半年  
   55%
某企业信息系统采用分布式数据库系统,“当某一场地故障时,系统可以使用其他场地上的复本而不至于使整个系统瘫痪”称为分布式数..
  第12题    2016年上半年  
   52%
数据的物理独立性和数据的逻辑独立性是分别通过修改(12)来完成的。
   知识点讲解    
   · 场地故障    · 分布式数据库系统    · 数据库    · 数据库系统
 
       场地故障
        .当一参与者在写入“建议提交”前发生故障时,该参与者无法向协调者发回答信息,因此,当协调者等待超时后,将决定终止事务。当该故障恢复后,该参与者无须收集其他场地的信息即可终止事务。
        .参与者进程在写入“建议提交”后发生故障,这时其他的参与者可以正常结束该事务,“提交”或“撤销”,因为协调者可以根据收到该参与者的应答决定“提交”或“撤销”。因此,故障恢复后,该参与者要访问协调者或其他参与者,以了解协调者对事务做出的决定,然后执行相应的操作“提交”或“撤销”。这里我们假设在日志中写入“建议提交”记录和发送“建议提交”信息给协调者这两个动作具有原子性,要么都执行,要么都不执行。
        .协调者在日志中写入“准备提交”记录后,写入“全局提交”或“全局撤销”前发生故障,这时已发出“建议提交”信息的参与者等待协调者恢复。协调者的重启动过程从头恢复提交协议,从“准备提交”记录中读出参与者的标识符,重发“准备提交”报文给参与者,重新执行提交过程。
        .协调者在写入“全局提交”或“全局撤销”记录以后,在写入“事务结束”记录以前发生故障。在这种情况下,协调者恢复时必须给所有的参与者重发其决定,未收到信息的参与者不得不等待协调者的恢复。
 
       分布式数据库系统
        分布式数据库系统是在集中式数据库系统技术的基础上发展起来的,具有如下特点。
        (1)数据独立性:在分布式数据库系统中,数据独立性这一特性更加重要,并具有更多的内容。除了数据的逻辑独立性与物理独立性外,还有数据分布独立性(分布透明性)。
        (2)集中与自治共享结合的控制结构:各局部的DBMS可以独立地管理局部数据库,具有自治的功能。同时,系统又设有集中控制机制,协调各局部DBMS的工作,执行全局应用。
        (3)适当增加数据冗余度:在不同的场地存储同一数据的多个副本,这样可以提高系统的可靠性、可用性,同时也能提高系统性能。
        (4)全局的一致性、可串行性和可恢复性。
        分布式数据库系统的目标,主要包括技术和组织两方面的目标:
        (1)适应部门分布的组织结构,降低费用。
        (2)提高系统的可靠性和可用性。
        (3)充分利用数据库资源,提高现有集中式数据库的利用率。
        (4)逐步扩展处理能力和系统规模。
        在集中式系统中,主要目标是减少对磁盘的访问次数。对于分布式系统,压倒一切的性能目标是使通过网络传送信息的次数和数据量最小。
               分布式数据存储
               分布式数据存储可以从数据分配和数据分片两个角度考察。数据分配是指数据在计算机网络各场地上的分配策略,包括以下几种方式。
               (1)集中式:所有数据均安排在同一个场地上。
               (2)分割式:所有数据只有一份,分别被安置在若干个场地。
               (3)全复制式:数据在每个场地重复存储。
               (4)混合式:数据库分成若干可相交的子集,每一子集安置在一个或多个场地上,但是每一场地未必保存全部数据。
               在实际应用中,对于上述分配策略,可以从四个方面进行评估,分别是存储代价、可靠性、检索代价、更新代价。其中存储代价和可靠性是一对矛盾的因素,检索代价和更新代价也是一对矛盾的因素。
               数据分片是指数据存放单位不是全部关系,而是关系的一个片段,也就是关系的一部分,包括以下几种方式。
               (1)水平分片:按一定的条件把全局关系的所有元组划分成若干不相交的子集,每个子集为关系的一个片段。
               (2)垂直分片:把一个全局关系的属性集分成若干子集,并在这些子集上做投影运算,每个投影为垂直分片。
               (3)混合型分片:将水平分片与垂直分片方式综合使用则为混合型分片。
               不管是按哪种方式进行分片,数据分片都应遵循下列基本准则。
               (1)完备性条件:必须把全局关系的所有数据映射到各个片段中,绝不允许发生属于全局关系的某个数据不属于任何一个片段。
               (2)重构条件:划分所采用的方法必须确保能够由各个片段重建全局关系。
               (3)不相交条件:要求一个全局关系被划分后得到的各个数据片段互相不重叠。
               分布式数据库系统的体系结构
               分布式DBMS的体系结构分为4级,分别是全局外模式、全局概念模式、分片模式和分布模式,如下图所示。
               (1)全局外模式:它们是全局应用的用户视图,是全局概念模式的子集。
               (2)全局概念模式:全局概念模式定义了分布式数据库中所有数据的逻辑结构。
               (3)分片模式:分片模式定义片段以及定义全局关系与片段之间的映像。这种映像是一对多的,即每个片段来自一个全局关系,而一个全局关系可分成多个片段。
               (4)分布模式:片段是全局关系的逻辑部分,一个片段在物理上可以分配到网络的不同节点上。分布模式根据数据分配策略的选择定义片段的存放场地。
               
               分布式数据库系统的体系结构
               从上图中可以看出,分布式DBMS的分层体系结构使数据分片和数据分配分离,形成了数据分布独立性概念。数据分布独立性也称为分布透明性,是指用户不必关心数据的逻辑分片,不必关心数据物理位置分配的细节,也不必关心各个场地上数据库数据模型。分布透明性可归入物理独立性的范围,包括3个层次,分别是分片透明性、位置透明性和局部数据模型透明性。
 
       数据库
        数据库(DataBase,DB)是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。
        系统使用的所有数据存储在一个或几个数据库中。
 
       数据库系统
        简单地说,数据库系统就是基于数据库的计算机应用系统。这样一个系统包括以下内容。
        ①以数据为主体的数据库。
        ②管理数据库的系统(DBMS)。
        ③支持数据库系统的计算机硬件环境和操作系统环境。
        ④管理和使用数据库系统的人——数据库管理员。
        1)数据库的定义和特征
        数据库,顾名思义就是存放数据的仓库,这种想当然的理解是不准确的。数据库对应的英文单词是DataBase,如果直译则是数据基地;而数据仓库则另有其词DataWarehouse。所以数据库和数据仓库不是同义词,数据仓库是在数据库技术的基础上发展起来的又一新的应用领域。
        数据库技术发展到今天已经是一门成熟的技术,但却没有一个被普遍接受的、严格的定义。数据库是相互关联数据的集合,这是大家公认的数据库的基本特征之一。下面一段话概括了数据库应该具备的一些特征,也可以把它作为数据库的定义。
        数据库是相互关联数据的集合,它用综合的方法组织数据,具有较小的数据冗余,可供多个用户共享,具有较高的数据独立性,具有安全控制机制,能够保证数据的安全、可靠,允许并发地使用数据库,能有效、及时地处理数据,并能保证数据的一致性和完整性。
        (1)相互关联的数据集合。数据库中的数据不是孤立的,数据与数据之间是相互关联的。也就是说,在数据库中不仅要能够表示数据本身,还要能够表示数据与数据之间的联系。比如在学籍管理中,有学生和课程两类数据,在数据库中除了要存放这两类数据之外,还要存放哪些学生选修了哪些课程或哪些课程由哪些学生选修这样的信息,这就反映了学生数据和课程数据之间的联系。
        (2)用综合的方法组织数据。数据库能够根据不同的需要按不同的方法组织数据,如可以用顺序组织方法、索引组织方法、聚集(Cluster)组织方法等。
        (3)低冗余与数据共享。由于在数据库技术之前,数据文件都是独立的,所以任何数据文件都必须含有满足某应用的全部数据。比如,人事部门有一个职工文件,教育部门也有一个职工文件,两个部门的职工文件中都有"职工基本情况"的数据,也就是说这一部分数据是重复存储的,如果还有第三、第四个部门也有类似的职工文件,那么重复存储所造成的空间浪费是很大的。在数据库中,可以共享类似"职工基本情况"这样的共用数据,从而降低数据的冗余度。
        (4)数据具有较高的独立性。数据独立性是指数据的组织和存储方式与应用程序互不依赖、彼此独立的特性。在数据库技术之前,数据文件的组织方式和应用程序是密切相关的,当改变数据结构时,相应的应用程序也必须随之修改,这样就大大增加了应用程序的开发代价和维护代价。而数据库技术却可以使数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖,从而大大降低应用程序的开发代价和维护代价。
        (5)保证数据的安全、可靠。数据库技术要能够保证数据库中的数据是安全、可靠的。数据库要有一套安全机制,以便可以有效地防止数据库中的数据被非法使用或非法修改;数据库还要有一套完整的备份和恢复机制,以便保证当数据遭到破坏时(软件或硬件故障引起的),能立刻将数据完全恢复,从而保证系统能够连续、可靠地运行。
        (6)最大限度地保证数据的正确性。保证数据正确的特性在数据库中称为数据完整性。在数据库中可以通过建立一些约束条件保证数据库中的数据是正确的。比如输入年龄小于0或者大于200时,数据库能够主动拒绝这类错误。
        (7)数据可以并发使用并能同时保证数据的一致性。数据库中的数据是共享的,并且允许多个用户同时使用同一数据,这就要求数据库能够协调一致,保证各个用户之间对数据的操作不发生矛盾和冲突,即在多个用户同时使用数据库的情况下,能够保证数据的一致性和正确性。
        2)数据库管理系统
        数据库的各种功能和特性,并不是数据库中的数据所固有的,而是靠管理或支持数据库的系统软件——数据库管理系统(DataBase Management System, DBMS)提供的。一个完备的数据库管理系统应该具备上一节提到的各种功能,其任务就是对数据资源进行管理,并且使之能为多个用户共享,同时还能保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性,并要保证数据的高度独立性。一个数据库管理系统应该具备以下功能。
        (1)数据库定义功能。可以定义数据库的结构和数据库的存储结构,可以定义数据库中数据之间的联系,可以定义数据的完整性约束条件和保证完整性的触发机制等。
        (2)数据库操纵功能。可以完成对数据库中数据的操纵,可以装入、删除、修改数据,可以重新组织数据库的存储结构,可以完成数据库的备份和恢复等操作。
        (3)数据库查询功能。可以以各种方式提供灵活的查询功能,可以使用户方便地使用数据库中的数据。
        (4)数据库控制功能。可以完成对数据库的安全性控制、完整性控制、多用户环境下的并发控制等各方面的控制。
        (5)数据库通信功能。在分布式数据库或提供网络操作功能的数据库中还必须提供数据库的通信功能。
        3)数据库管理员
        从事数据库管理工作的人员称为数据库管理员(DataBase Administrator, DBA)。DBA有大量的工作要做,既有技术方面的工作,又有管理方面的工作,要参加数据库开发和使用的全部工作。总体来说,DBA的工作可以概括如下。
        (1)在数据库规划阶段要参与选择和评价与数据库有关的计算机软件和硬件,要与数据库用户共同确定数据库系统的目标和数据库应用需求,要确定数据库的开发计划。
        (2)在数据库设计阶段要负责数据库标准的制定和共用数据字典的研制,要负责各级数据库模式的设计,要负责数据库安全、可靠方面的设计。
        (3)在数据库运行阶段首先要负责对用户进行数据库方面的培训;要负责数据库的转储和恢复;要负责对数据库中的数据进行维护;要负责监视数据库的性能,并调整、改善数据库的性能,提高系统的效率;要继续负责数据库安全系统的管理;要在运行过程中发现问题、解决问题。
        4)数据库的发展
        数据库的核心任务是数据管理,它包括数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护等。数据管理经历了以下3个阶段。
        (1)人工管理阶段。人工管理阶段是指计算机诞生的初期(20世纪50年代中期以前)。这个时期的计算机技术,从硬件看还没有磁盘这样的可直接存取的存储设备,从软件看没有操作系统,更没有管理数据的软件。这个时期数据管理的特点如下。
        ①数据不保存。因为计算机主要用于科学计算,一般也不需要长期保存数据,只是在完成某一个计算或课题时才将数据输入,然后不仅原始数据不保存,计算结果也不保存。
        ②没有文件的概念。这个时期的数据组织必须由每个程序的程序员自行组织和安排。
        ③一组数据对应一个程序。每组数据只对应一个应用,即使两个程序用到相同的数据,也必须各自定义、各自组织,数据无法共享、无法相互利用和互相参照。因此,程序和程序之间有大量的数据重复。
        ④没有形成完整的数据管理的概念。由于以上几个特点及没有对数据进行管理的软件系统,所以这个时期的每个程序都要包括数据存取方法、输入输出方法和数据组织方法等。因为程序是直接面向存储结构的,所以存储结构的任何一点修改,都会导致程序的修改,程序与数据不具有独立性。
        (2)文件系统阶段。文件系统阶段是指20世纪50年代后期到60年代中期这一阶段。从那时起,计算机不仅大量用于科学计算,也开始大量用于信息管理。像磁盘这样的直接存取存储设备也已经出现,在软件方面也有了操作系统和高级语言,还有了专门用于数据管理的软件,即文件系统(或操作系统的文件管理部分)。这个阶段的数据管理具有以下特点。
        ①数据可以长期保存在磁盘上,也可以反复使用,即可以经常对文件进行查询、修改、插入和删除等操作。
        ②操作系统提供了文件管理功能和访问文件的存取方法,程序和数据之间有了数据存取的接口,程序开始通过文件名和数据打交道,可以不再关心数据的物理存放位置。因此,这时也有了数据的物理结构和数据的逻辑结构的区别。程序和数据之间有了一定的独立性。
        ③文件的形式已经多样化。由于有了磁盘这样的直接存取存储设备,文件也就不再局限于顺序文件,也有了索引文件、链表文件等。因而,对文件的访问可以是顺序访问,也可以是直接访问。但文件之间是独立的,它们之间的联系要通过程序去构造,文件的共享性还比较差。
        ④有了存储文件以后,数据就不再仅仅属于某个特定的程序,而是可以由多个程序反复使用。但文件结构的设计仍然是基于特定的用途,程序仍然是基于特定的物理结构和存取方法编制的。因此,数据的存储结构和程序之间的依赖关系并未根本改变。
        ⑤数据的存取基本上以记录为单位。
        (3)数据库系统阶段。数据库系统阶段从20世纪60年代后期开始,数据库技术的诞生既有计算机技术的发展做依托,又有数据管理的需求做动力。数据库的数据不再是面向某个应用或某个程序,而是面向整个企业(组织)或整个应用。
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第22题    在手机中做本题