2010年软考软件设计师专题讲义：数据库知识

　　分布式数据库：

　　分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展起来的，是数据库技术与计算机网络技术的产物。分布式数据库系统是具有管理分布数据库功能的计算机系统。一个分布式数据库是由分布于计算机网络上的多个逻辑相关的数据库组成的集合，网络中的每个结(一般在系统中的每一台计算机称为结点node)具有独立处理的能力(称为本地自治),可执行局部应用,同时,每个结点通过网络通讯系统也能执行全局应用。所谓局部应用即仅对本结点的数据库执行某些应用。所谓全局应用(或分布应用)是指对两个以上结点的数据库执行某些应用。支持全局应用的系统才能称为分布式数据库系统。对用户来说，一个分布式数据库系统逻辑上看如同集中式数据库系统一样，用户可在任何一个场地执行全局应用。

　　分布式数据库系统是由分布式数据库管理系统和分布式数据库组成。分布式数据库管理系统(简称DDBMS)是建立、管理和维护分布式数据库的一组软件。

　　分布式数据库系统适合于单位分散的部门，系统的结点可反映公司的逻辑组织，允许各部门将其常用数据存贮在本地，实施就地存放就地使用，降低通讯费用，并可提高响应速度。分布式数据库可将数据分布在多个结点上，增加适当的冗余，可提高系统的可靠性，只要一个数据库和网络可用，那么全局数据库可一部分可用。不会因一个数据库的故障而停止全部操作或引起性能瓶颈。故障恢复通常在单个结点上进行。结点可独立地升级软件。每个局部数据库存在一个数据字典。由于分布式数据库系统结构的特点，它和集中式数据库系统相比具有可扩展性，为扩展系统的处理能力提供了较好的途径。

　　理想的分布式系统使用时应该精确地像一个非分布式系统的样子。1986年C.J. Date为理想的分布式系统创立了12条细则，这12条全功能分布式数据库系统的规则和目标具体是：

　　(1) 局部结点自治性,网络中的每个结点是独立的数据库系统,它有自己的数据库,运行它的局部DBMS,执行局部应用,具有高度的自治性。

　　(2) 不依赖中心结点,即每个结点具有全局字典管理、查询处理、并发控制和恢复控制等功能。

　　(3) 能连续操作,该目标使中断分布式数据库服务情况减至最少,当一个新场地合并到现有的分布式系统、或将分布式系统中撤离一场地不会导致任何不必要的服务中断;在分布式系统中可动态地建立和消除片段，而不中止任何组成部分的场地或数据库;应尽可能在不使整个系统停机的情况下对组成分布式系统的场地的DBMS进行升级。

　　(4) 具有位置独立性(或称位置透明性),用户不必知道数据的物理存储地,可工作得像数据全部存储在局部场地一样。一般位置独立性需要有分布式数据命名模式和字典子系统的支持。

　　(5) 分片独立性(或称分片透明性),分布式系统如果可将给定的关系分成若干块或片,可提高系统的处理性能。利用分片将数据存储在最频繁使用它的位置上，使大部分操作是局部操作，减少网络的信息流量。如果系统支持分片独立性，用户工作起来就像数据全然不是分片的一样。

　　(6) 数据复制独立性,是指将给定的关系(或片段)可在物理级用许多不同存储副本或复制品在许多不同场地上存储。支持数据复制的系统应当支持复制独立性，用户工作可像它全然没有存储副本一样地工作。

　　(7) 支持分布式查询处理,在分布数据库系统中有三类查询:局部查询、远程查询和全局查询。局部查询和远程查询仅涉及单个结点的数据(本地的或远程的)，查询优化采用的技术是集中式数据库的查询优化技术。全局查询涉及多个结点上的数据，其查询处理和优化要复杂得多。

　　(8) 支持分布事务管理,事务管理有两个主要方面:恢复控制和并发控制。在分布式系统中，单个事务会涉及到多个场地上的代码执行，会涉及到多个场地上的更新，可以说每个事务是由多个“代理”组成，每个代理代表在给定场地上的给定事务上执行的过程。在分布式系统中须保证事务的代理集，或者全部一致交付，或者全部一致回滚。

　　(9) 具有硬件独立性,希望在不同硬件系统上运行同样的DBMS。

　　(10) 具有操作系统独立性,希望在不同的操作系统上运行DBMS。

　　(11) 具有网络独立性,如果系统能够支持多个不同的场地,每个场地有不同的硬件和不同的操作系统,则要求该系统能支持各种不同的通信网络。

　　(12) 具有DBMS独立性,实现对异构型分布式系统的支持。理想的分布式系统应该提供DBMS独立性。

　　上述的全功能分布式数据库系统的准则和目标起源于：一个分布式数据库系统，对用户来说，应当看上去完全像一个非分布式系统。

　　DDBS的基本特点

　　u u 物理分布性：数据不是存储在一个场地上，而是存储在计算机网络的多个场地上。

　　u u 逻辑整体性：数据物理分布在各个场地，但逻辑上是一个整体，它们被所有用户(全局用户)共享，并由一个DDBMS统一管理。

　　u u 场地自治性：各场地上的数据由本地的DBMS管理，具有自治处理能力，完成本场地的应用(局部应用)。

　　u u 场地之间协作性：各场地虽然具有高度的自治性，但是又相互协作构成一个整体。

　　分布式数据库的体系结构