一、前言

　　隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)日趨成熟、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)充，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用已經(jīng)普遍建立于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上。這時集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)表現(xiàn)出它的不足：數(shù)據(jù)按實際需要已在網(wǎng)絡(luò)上分布存儲，再采用集中式處理，勢必造成通信開銷大；應(yīng)用程序集中在一臺計算機(jī)上運(yùn)行，一旦該計算機(jī)發(fā)生故障，則整個系統(tǒng)受到影響，可靠性不高；集中式處理引起系統(tǒng)的規(guī)模和配置都不夠靈活，系統(tǒng)的可擴(kuò)充性差。在這種形勢下，集中式DB的“集中計算”概念向“分布計算”概念發(fā)展。分布計算主要體現(xiàn)在客戶機(jī)/服務(wù)器模式和分布式數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)兩個方面。

　　二、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

　　隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)日趨成熟、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，以分布式為主要特征的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)受到人們的注意。分布式數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域已形成一個分支。分布式數(shù)據(jù)庫的研究始于20世紀(jì)70年代中期。世界上第一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SDD-1是由美國計算機(jī)公司（CCA）于1979年在DEC計算機(jī)上實現(xiàn)。20世紀(jì)90年代以來，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)入商品化應(yīng)用階段，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品均發(fā)展成以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及多任務(wù)操作系統(tǒng)為核心的分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，同時分布式數(shù)據(jù)庫逐步向客戶機(jī)/服務(wù)器模式發(fā)展。

　　三、DDBS(Distributed Database System)的分類

　　（1）同構(gòu)同質(zhì)型DDBS：各個場地都采用同一類型的數(shù)據(jù)模型（譬如都是關(guān)系型），并且是同一型號的DBMS。

      （2）同構(gòu)異質(zhì)型DDBS：各個場地采用同一類型的數(shù)據(jù)模型，但是DBMS的型號不同，譬如DB2、ORACLE、SYBASE、SQL Server等。

      （3）異構(gòu)型DDBS：各個場地的數(shù)據(jù)模型的型號不同，甚至類型也不同。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，異種機(jī)聯(lián)網(wǎng)問題已經(jīng)得到較好的解決，此時依靠異構(gòu)型DDBS就能存取全網(wǎng)中各種異構(gòu)局部庫中的數(shù)據(jù)。

　　四、DDBS的特點和優(yōu)缺點

　　DDBS的基本特點：

　　（1）物理分布性：數(shù)據(jù)不是存儲在一個場地上，而是存儲在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多個場地上。

　　（2）邏輯整體性：數(shù)據(jù)物理分布在各個場地，但邏輯上是一個整體，它們被所有用戶（全局用戶）共享，并由一個DDBMS統(tǒng)一管理。

　　（3）場地自治性：各場地上的數(shù)據(jù)由本地的DBMS管理，具有自治處理能力，完成本場地的應(yīng)用（局部應(yīng)用）。

　　（4）場地之間協(xié)作性：各場地雖然具有高度的自治性，但是又相互協(xié)作構(gòu)成一個整體。

　　DDBS的其他特點

　　（1）數(shù)據(jù)獨(dú)立性

　　（2）集中與自治相結(jié)合的控制機(jī)制

　　（3）適當(dāng)增加數(shù)據(jù)冗余度

　　（4）事務(wù)管理的分布性

　　DDBS的優(yōu)點

　　（1）具有靈活的體系結(jié)構(gòu)

　　（2）適應(yīng)分布式的管理和控制機(jī)構(gòu)

　　（3）經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越

　　（4）系統(tǒng)的可靠性高、可用性好

　　（5）局部應(yīng)用的響應(yīng)速度快

　　（5）可擴(kuò)展性好，易于集成現(xiàn)有的系統(tǒng)

　　DDBS的缺點

　　（1）系統(tǒng)開銷較大，主要花在通信部分 。

　　（2）復(fù)雜的存取結(jié)構(gòu)（如輔助索引、文件的鏈接技術(shù)），在集中式DBS中是有效存取數(shù)據(jù)的重要技術(shù)，但在分布式系統(tǒng)中不一定有效。

　　（3）數(shù)據(jù)的安全性和保密性較難處理。

　　五、數(shù)據(jù)分片

　　類型：

　　（1）水平分片：按一定的條件把全局關(guān)系的所有元組劃分成若干不相交的子集，每個子集為關(guān)系的一個片段。

　　（2）垂直分片：把一個全局關(guān)系的屬性集分成若干子集，并在這些子集上作投影運(yùn)算，每個投影稱為垂直分片。

　　（3）導(dǎo)出分片：又稱為導(dǎo)出水平分片，即水平分片的條件不是本關(guān)系屬性的條件，而是其他關(guān)系屬性的條件。

　　（4）混合分片：以上三種方法的混合。可以先水平分片再垂直分片，或先垂直分片再水平分片，或其他形式，但他們的結(jié)果是不相同的。

　　條件：

　　（1）完備性條件：必須把全局關(guān)系的所有數(shù)據(jù)映射到片段中，決不允許有屬于全局關(guān)系的數(shù)據(jù)卻不屬于它的任何一個片段。

　　（2）可重構(gòu)條件：必須保證能夠由同一個全局關(guān)系的各個片段來重建該全局關(guān)系。對于水平分片可用并操作重構(gòu)全局關(guān)系；對于垂直分片可用聯(lián)接操作重構(gòu)全局關(guān)系。

　　（3）不相交條件：要求一個全局關(guān)系被分割后所得的各個數(shù)據(jù)片段互不重疊（對垂直分片的主鍵除外）。

　　六、數(shù)據(jù)分配方式

　　（1）集中式：所有數(shù)據(jù)片段都安排在同一個場地上。

　　（2）分割式：所有數(shù)據(jù)只有一份，它被分割成若干邏輯片段，每個邏輯片段被指派在一個特定的場地上。

　　（4）全復(fù)制式：數(shù)據(jù)在每個場地重復(fù)存儲。也就是每個場地上都有一個完整的數(shù)據(jù)副本。

　　（5）混合式：這是一種介乎于分割式和全復(fù)制式之間的分配方式。

　　七、體系結(jié)構(gòu)

• 數(shù)據(jù)分片和數(shù)據(jù)分配概念的分離，形成了“數(shù)據(jù)分布獨(dú)立型”概念。
• 數(shù)據(jù)冗余的顯式控制。數(shù)據(jù)在各個場地的分配情況在分配模式中一目了然，便于系統(tǒng)管理。
• 局部DBMS的獨(dú)立性。這個特征也稱為“局部映射透明性”。此特征允許我們在不考慮局部DBMS專用數(shù)據(jù)模型的情況下，研究DDB管理的有關(guān)問題。

　　八、分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

• 接受用戶請求，并判定把它送到哪里，或必須訪問哪些計算機(jī)才能滿足該要求。
• 訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典，了解如何請求和使用其中的信息。
• 如果目標(biāo)數(shù)據(jù)存儲于系統(tǒng)的多個計算機(jī)上，就必須進(jìn)行分布式處理。
• 通信接口功能。在用戶、局部DBMS和其他計算機(jī)的DBMS之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。
• 在一個異構(gòu)型分布式處理環(huán)境中，還需提供數(shù)據(jù)和進(jìn)程移植的支持。這里的異構(gòu)型是指各個場地的硬件、軟件之間存在著差別。

　　九、小結(jié)

　　（1）“分布計算”概念突破了集中式DBS的框架，數(shù)據(jù)分布使系統(tǒng)走上分布式DB的道路，功能分布使系統(tǒng)走上C/S道路。這是DBS的兩個發(fā)展。

　　（2）C/S系統(tǒng)包括一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通常用一個局域網(wǎng)連結(jié)。幾乎在所有情況下，客戶機(jī)都是微機(jī)；服務(wù)器有時用小型機(jī)或大型機(jī)，但多數(shù)情況下也使用微機(jī)或高檔微機(jī)。應(yīng)用程序在客戶機(jī)上處理，DBMS和OS的數(shù)據(jù)管理分放在服務(wù)器上。

　　（3）C/S結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從兩層、三層到多層的演變過程。總的趨勢是使客戶機(jī)越來越“瘦”，變成瀏覽器；而服務(wù)器的種類越來越多，容易實現(xiàn)系統(tǒng)的組裝。

　　（4）C/S系統(tǒng)使應(yīng)用與用戶更加貼近，為用戶提供較好的性能和更復(fù)雜的界面。

　　（5）分布式系統(tǒng)是在集中式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。DDB是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，DDBS日趨成為數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的主流方向。

　　（6）DDB具有數(shù)據(jù)分布性和邏輯整體性的特點。DDBS能夠支持涉及多個場地的全局應(yīng)用。DDB的數(shù)據(jù)存儲有數(shù)據(jù)分片和數(shù)據(jù)分配兩種策略。

　　（7）DDB的模式結(jié)構(gòu)為理解DDBS提供了一種通用的概念結(jié)構(gòu)。分布透明性是DDBS追求的目標(biāo)。DDBMS是負(fù)責(zé)管理分布環(huán)境下，邏輯集成數(shù)據(jù)的存取、一致性、有效性和完備性的軟件系統(tǒng)。

　　（8）DDBS中數(shù)據(jù)分布在各個場地，系統(tǒng)中壓倒一切的性能目標(biāo)是盡量減少網(wǎng)絡(luò)中傳送信息的次數(shù)和傳送的數(shù)據(jù)量。分布式查詢中基于半聯(lián)接的優(yōu)化策略是常用的技術(shù)。

　　（9）對于并發(fā)控制和恢復(fù)，DDBMS環(huán)境中會出現(xiàn)大量在集中式DBMS環(huán)境中碰不到的問題。分布式的并發(fā)控制有主場地方法和主拷貝方法，再輔之于備份場地技術(shù)。

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