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       分布式数据库系统
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考试要求:掌握      相关知识点:1个      
        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:
               (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4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:
               (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架构
               分布式DBS的架构分为四级,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。
               
               分布式数据库系统的架构
               (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象。这种映象是一对多的,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结点上。分布模式根据数据分配策略的选择定义片段的存放场地。
               从上图中可以看出,分布式DBS的分层架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,是指用户不必关系数据的逻辑分片,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。
 
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