分布式数据库系统
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       分布式数据库是由一组数据组成的,这组数据分布在计算机网络的不同计算机上,网络中的每个节点具有独立处理的能力(称为场地自治),它可以执行局部应用,同时,每个节点也能通过网络通信子系统执行全局应用。
          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。
          分布式数据库管理系统
          分布式DBMS的主要功能有:
          (1)接受用户请求,并判定把它送到哪里,或必须访问哪些计算机才能满足该请求。
          (2)访问网络数据字典,或者至少了解如何请求和使用其中的信息。
          (3)如果目标数据存储于系统的多个计算机上,就必须进行分布式处理。
          (4)通信接口功能,在用户、局部DBMS和其他计算机的DBMS之间进行协调。
          (5)在一个异构型分布式处理环境中,还需提供数据和进程移植的支持。这里的异构型是指各个场地的硬件、软件之间存在一定差别。
          一般来说,分布式DBMS由四个部分组成:
          (1)LDBMS(Local DBMS,局部DBMS):建立和管理局部数据库,提供场地自治能力、执行局部应用及全局查询的子查询。
          (2)GDBMS(Global DBMS,全局DBMS):提供分布透明性,协调全局事务的执行,协调各LDBMS以完成全局应用,保证数据库的全局一致性,执行并发控制,实现更新同步,提供全局恢复功能。
          (3)全局数据字典:存放全局概念模式、分片模式、分布模式的定义,以及各模式之间映像的定义;存放有关用户存取权限的定义,以保证全局用户的合法权限和数据库的安全性;存放数据完整性约束条件的定义,其功能与集中式数据库的数据字典类似。
          (4)通信管理:在分布式数据库各场地之间传送消息和数据,完成通信功能。
 

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