分布式数据库管理系统简介
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第一章分布式数据库系统概述一、分布式数据库的发展1、分布式数据库的发展:①集中式数据库管理系统的局限性:a.通讯瓶颈;b.响应速度。
②推动分布式数据库发展的动力:a.应用需求;b.硬件环境的发展。
二、分布式数据库系统的定义:分布式数据库系统,通俗地说,是物理上分散而逻辑上集中的数据库系统。
分布式数据库系统使用计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位(通常是集中是数据库系统)连接起来,共同组成一个统一的数据库系统。
三、分布式数据库系统的特点:a.物理分布性:数据不是存放在一个站点上b.逻辑整体性:是与分散式数据库系统的区别c.站点自治性:是与多处理机系统的区别d.数据分布透明性e.集中与自治相结合的控制机制f.存在适当的数据冗余度g.事务管理的分布性四、分布式数据库系统的分类按局部数据库管理系统的数据模型分类:同构性(homogeneous)(分为同构同质型和同构异质型)DDBS和异构性(heterogeneous)DDBS按分布式数据库系统的全局控制系统类型分类:全局控制集中型DDBS,全局控制分散型DDBS,全局控制可变型DDBS。
五、分布式数据库中数据的独立性和分布透明性所谓数据独立性是指用户或用户程序使用分布式数据库如同使用集中式数据库那样,不必关心全局数据的分布情况,包括全局数据的逻辑分片情况、逻辑片段站点位置的分配情况,以及各站点上数据库的数据模型等。
也就是说,全局数据的逻辑分片、片段的物理位置分配,各站点数据库的数据模型等情况对用户和用户程序透明。
所以,在分布式数据库中分布独立性也称为分布透明性。
六、分布式数据库系统的体系结构、组成成分集中式数据库管理系统结构:a. DB(数据库)b. DBMS(集中式数据库管理系统)c. DBA(数据库管理员)分布式数据库管理系统(DDBMS)结构:a. LDB(局部数据库)b. GDB(全局数据库)c. LDBMS (局部数据库管理系统)d. GDBMS (全局数据库管理系统)e. LDBA(局部数据库管理员)f. GDBA (全局数据库管理员)七、分布式数据库系统的特性:1. 数据透明性:a.分布透明性b. 分片透明性c. 复制透明性2. 场地自治性:a. 设计自治性b. 通信自治性c. 执行自治性八、分布式数据库系统的优点:分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的,比较分布式数据库系统与集中式数据库系统,可以发现分布是数据库系统具有下列优点:1.更适合分布式的管理与控制。
什么是数据库介绍一下常见的数据库管理系统什么是数据库?介绍一下常见的数据库管理系统数据库是一种用来存储和组织数据的系统。
它是指一个可以进行数据集中存储、管理和维护的结构化数据集合。
数据库管理系统(DBMS)是在计算机系统中管理数据库的软件,它可以提供对数据库的访问、查询、更新和管理功能。
下面将介绍一些常见的数据库管理系统。
1. 关系型数据库管理系统(RDBMS)关系型数据库管理系统是目前应用最广泛的数据库管理系统之一。
它使用以表的形式组织数据,其中每个表包含多个行和列。
关系型数据库使用结构化查询语言(SQL)进行数据操作,它的优点是数据一致性和完整性较高。
常见的关系型数据库管理系统包括Oracle、MySQL和Microsoft SQL Server。
2. 非关系型数据库管理系统(NoSQL)非关系型数据库管理系统则是与关系型数据库管理系统相对的概念。
它不使用表结构,而是使用各种不同的数据模型,如键值对、文档型、列族和图等。
非关系型数据库管理系统更加适用于海量数据、高并发读写和数据模型灵活性要求较高的场景。
常见的非关系型数据库管理系统包括MongoDB、Cassandra和Redis。
3. 分布式数据库管理系统(DDBMS)分布式数据库管理系统用于管理分布在多个计算机节点上的数据。
它允许将数据分布在不同的物理位置,并提供了数据的分片、复制和故障容错等机制。
通过分布式数据库管理系统,可以实现数据的高可用性、容量扩展和负载均衡等特性。
Hadoop和Couchbase就是常见的分布式数据库管理系统。
总结起来,数据库管理系统是用于管理数据的软件系统,根据数据存储方式的不同,分为关系型数据库管理系统、非关系型数据库管理系统和分布式数据库管理系统。
不同的数据库管理系统适用于不同的应用场景,开发人员和企业可以根据自己的需求选择适合的数据库管理系统来进行数据管理。
%%%%%%%%%%%%%%%第一章:分布式数据库系统概述数据库:长期存储在计算机内的有组织的,可共享的相关数据的集合。
数据库管理系统:DBMS是介于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
为用户或应用程序提供访问DB的方法,包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。
DBMS基于某种数据模型。
数据库系统:数据库系统(DBS)通常是指带有数据库的计算机应用系统。
包括数据库、相应的硬件、软件和各类人员。
数据库技术:数据库技术是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科;是一门综合性较强的学科。
数据抽象:视图抽象——外模式;概念抽象——概念模式;物理抽象——内模式数据模型:数据模型三要素:数据结构;数据操作;完整性约束模式/内模式映象:该映象存在于模式与内模式之间,用于定义模式与内模式之间的对应性。
本映象一般在内模式中描述。
外模式/模式映象:该映象存在于外模式与模式之间,用于定义外模式和模式之间的对应性。
本映象一般在外模式中描述。
物理独立性:在数据库系统的三级模式结构中,存在模式/内模式的映象,当内模式发生变化时,只要修改模式/内模式的映象,就可以保持模式不变,从而保证程序与数据的物理独立性。
逻辑独立性:在数据库系统的三级模式结构中,存在外模式/模式的映象,当模式发生变化时,只要修改外模式/模式的映象,即可保持外模式不变,从而保证程序和数据的逻辑独立性。
DDBS具有如下四个基本特点:物理分布性逻辑整体性场地自治性场地之间协作性计算机网络:定义为相互联接、彼此独立的计算机系统的集合。
相互联接指两台或多台计算机通过信道互连,从而可进行通信;彼此独立则强调在网络中,计算机之间不存在明显的主从关系,即网络中的计算机不具备控制其他计算机的能力,每台计算机都具有独立的操作系统。
计算机网络的组成:通信子网和资源子网分布式数据库定义:物理上分散而逻辑上集中的系统,它使用计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位(通常是集中式数据库系统)连接起来,共同组成一个统一的数据库系统。
分布式数据库系统(DDBS概述一个远程事务为一个事务,包含一人或多个远程语句,它所引用的全部是在同一个远程结点上.一个分布式事务中一个事务,包含一个或多个语句修改分布式数据库的两个或多个不同结点的数据.在分布式数据库中,事务控制必须在网络上直辖市,保证数据一致性.两阶段提交机制保证参与分布式事务的全部数据库服务器是全部提交或全部回滚事务中的语句.ORACLE分布式数据库系统结构可由ORACLE数据库管理员为终端用户和应用提供位置透明性,利用视图、同义词、过程可提供ORACLE分布式数据库系统中的位置透明性.ORACLE提供两种机制实现分布式数据库中表重复的透明性:表快照提供异步的表重复;触发器实现同步的表的重复。
在两种情况下,都实现了对表重复的透明性。
在单场地或分布式数据库中,所有事务都是用COMMIT或ROLLBACK语句中止。
二、分布式数据库系统的分类:(1 同构同质型DDBS:各个场地都采用同一类型的数据模型(譬如都是关系型,并且是同一型号的DBMS。
(2同构异质型DDBS:各个场地采用同一类型的数据模型,但是DBMS的型号不同,譬如DB2、ORACLE、SYBASE、SQL Server等。
(3异构型DDBS:各个场地的数据模型的型号不同,甚至类型也不同。
随着计算机网络技术的发展,异种机联网问题已经得到较好的解决,此时依靠异构型DDBS就能存取全网中各种异构局部库中的数据。
三、分布式数据库系统主要特点:DDBS的基本特点:(1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。
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。
(2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。
(3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。
DDBS的其他特点(1数据独立性(2集中与自治相结合的控制机制(3适当增加数据冗余度(4事务管理的分布性四、分布式数据库系统的优点:(1更适合分布式的管理与控制。
数据库分布式系统的说明书一、引言数据库分布式系统是一种基于分布式计算和存储的数据库系统,可以将数据和计算任务分散到多个节点上进行并行处理,从而提高系统的性能与可扩展性。
本文将详细介绍数据库分布式系统的原理、架构以及应用场景。
二、原理与架构1. 分布式数据存储数据库分布式系统中的数据通常被分散存储在多个节点上,每个节点负责管理一部分数据。
这样的分布方式可以提高数据的可用性和容错性,同时也增加了系统的并行处理能力。
2. 分布式数据访问为了实现对分布式存储的数据的高效访问,数据库分布式系统采用了一些常用的技术手段,如数据划分、数据复制、数据分片等。
这些技术可以提高数据的可靠性、查询效率和负载均衡能力。
3. 分布式事务处理在分布式环境下,事务处理变得更加复杂。
数据库分布式系统通过引入分布式事务协调器来协调多个节点上的事务执行,保证数据的一致性和可靠性。
4. 分布式查询与计算数据库分布式系统支持将查询和计算任务分发到多个节点上进行并行处理,从而提高系统的查询性能和计算能力。
常用的分布式查询与计算技术包括MapReduce、Spark等。
三、应用场景数据库分布式系统在许多领域都有广泛的应用,以下是几个典型的应用场景。
1. 大规模数据分析对于大规模的数据分析任务,传统的单机数据库往往无法满足性能要求。
通过将数据分散存储在多个节点上,并使用分布式查询和计算技术,可以大幅提高数据分析的效率和速度。
2. 云计算平台云计算平台需要支持大规模用户的数据存储和查询需求,因此数据库分布式系统是其基础设施之一。
通过将数据库分布在多个物理节点上,可以提供高可用性和扩展性的数据服务。
3. 实时数据处理对于实时数据处理场景,数据库分布式系统可以通过数据的并行处理和分布式计算来实现对实时数据的快速处理和分析。
这在金融、物联网等领域有着重要的应用价值。
四、总结数据库分布式系统是一个基于分布式计算和存储的数据库架构,可以提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
8.2 分布式数据库管理系统DDBMS(Distribute DBMS )分布式数据库意味着一个应用程序可以对数据库进行透明操作,数据库中的数据分布在不同的数据库中存储、由不同的DBMS进行管理、在不同的机器上运行、由不同的操作系统支持、被不同的通讯网络连接在一起。
一个一分布式数据库由一个逻辑数据库组成,这个逻辑数据库的数据分布存贮在由计算机网络相连的不同场地的计算机中,每一场地都有自治能力完成局部应用。
每一场地也参与至少两个结点以上的全局应用程序的执行,全局应用可以存取若干场地的数据。
从应用程序看来,就好象数据是存储在一台计算机上,由单个DBMS管理一样。
8.2.1 分布式数据库系统的产生分布式数据库由一组数据集合组成,这些数据属于一个逻辑数据库,但数据存贮在多个物理计算机结点上,通过网络连接在一起。
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结合的产物。
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,网络中的每个结点具有独立处理的能力(称为场地自治),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)是指对二个以上结点上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。
分布式数据库系统适合于单位分散的部门,允许各个部门将其常用数据存储在本地,实施就地存放就地使用,降低通讯费用,并可提高响应速度。
因为这些企业实际上已经把数据分散在不同的位置或不同的物理计算机上。
例如,一个公司的不同部门的数据,银行系统的各个分行数据等。
企业的信息资源已经是被划分为许多信息资源孤岛,分布式数据库系统是适应企业的结构现状,满足企业的应用要求,把所有的信息资源孤岛连接起来,实现数据的异地存取。
分布式数据库管理系统简介一、什么是分布式数据库:分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的。
是数据库技术与网络技术结合的产物。
分布式数据库系统有两种:一种是物理上分布的,但逻辑上却是集中的。
这种分布式数据库只适宜用途比较单一的、不大的单位或部门。
另一种分布式数据库系统在物理上和逻辑上都是分布的,也就是所谓联邦式分布数据库系统。
由于组成联邦的各个子数据库系统是相对“自治”的,这种系统可以容纳多种不同用途的、差异较大的数据库,比较适宜于大范围内数据库的集成。
分布式数据库系统(DDBS)包含分布式数据库管理系统(DDBMS)和分布式数据库(DDB)。
在分布式数据库系统中,一个应用程序可以对数据库进行透明操作,数据库中的数据分别在不同的局部数据库中存储、由不同的DBMS进行管理、在不同的机器上运行、由不同的操作系统支持、被不同的通信网络连接在一起。
一个分布式数据库在逻辑上是一个统一的整体:即在用户面前为单个逻辑数据库,在物理上则是分别存储在不同的物理节点上。
一个应用程序通过网络的连接可以访问分布在不同地理位置的数据库。
它的分布性表现在数据库中的数据不是存储在同一场地。
更确切地讲,不存储在同一计算机的存储设备上。
这就是与集中式数据库的区别。
从用户的角度看,一个分布式数据库系统在逻辑上和集中式数据库系统一样,用户可以在任何一个场地执行全局应用。
就好那些数据是存储在同一台计算机上,有单个数据库管理系统(DBMS)管理一样,用户并没有什么感觉不一样。
分布式数据库中每一个数据库服务器合作地维护全局数据库的一致性。
分布式数据库系统是一个客户/服务器体系结构。
在系统中的每一台计算机称为结点。
如果一结点具有管理数据库软件,该结点称为数据库服务器。
如果一个结点为请求服务器的信息的一应用,该结点称为客户。
在ORACLE客户,执行数据库应用,可存取数据信息和与用户交互。
在服务器,执行ORACLE软件,处理对ORACLE 数据库并发、共享数据存取。
分布式数据库系统(2)分布式数据库系统(2)胡经国六、分布式数据库系统模式结构根据中国制定的《分布式数据库系统标准》,分布式数据库系统被抽象为四层的模式结构。
这种模式结构得到了国内外同行的支持和认同。
分布式数据库系统4层模式结构划分为:全局外层、全局概念层、局部概念层和局部内层;在各层间还有相应的层间映射,层与层(模式与模式)之间是映射关系。
这种四层模式结构适用于同构型分布式数据库系统,也适用于异构型分布式数据库系统。
1、全局模式ES(全局外层)全局模式定义全局用户试图,是分布式数据库的全局用户对分布式数据库最高层抽象。
全局用户使用视图时,不必关心数据的分片和具体的物理分配细节。
2、全局概念模式GCS(全局概念层)全局概念模式定义全局概念视图,是分布式数据库的整体抽象,包含了全局数据特性和逻辑结构。
像集中式数据库中的概念模式一样,是对数据库全体的描述。
全局概念模式再经过分片模式和分配模式,映射到局部模式。
⑴、分片模式分片模式是描述全局数据的逻辑化分视图,即全局数据逻辑结构根据某种条件的划分,将全局数据逻辑结构划分为局部数据逻辑结构,每个逻辑划分为一个分片。
在关系数据库中,一个关系的一个子关系称为该关系的一个分片。
⑵、分配模式分配模式是描述局部数据逻辑的局部物理结构,即划分后的分片的物理分配试图。
3、局部概念模式LCS(局部概念层)局部概念模式定义局部概念视图,是全局概念模式的子集。
全局概念模式经逻辑划分后,被分配到各个局部场地上。
局部概念模式用于描述局部场地上的局部数据逻辑结构。
当全局数据模型与局部数据模型不同时,还涉及数据模型转换等内容。
4、局部内模式LIS(局部内层)局部内模式定义局部物理视图,是对物理数据库的描述。
它类似于集中数据库的内层。
综上所述,分布式数据库的四层结构及模式,定义描述了分布式数据库是一组用网络连接的局部数据库的逻辑集合。
它将数据库分为全局数据库和局部数据库。
全局数据库到局部数据库,由映射(1:N)模式描述。
基于Hadoop的分布式数据库管理系统设计一、引言随着大数据时代的到来,传统的数据库管理系统已经无法满足海量数据的存储和处理需求。
因此,分布式数据库管理系统应运而生。
本文将重点讨论基于Hadoop的分布式数据库管理系统设计。
二、Hadoop简介Hadoop是一个开源的分布式计算平台,主要用于存储和处理大规模数据。
它包括Hadoop Distributed File System(HDFS)和MapReduce两个核心组件。
HDFS用于存储数据,而MapReduce用于处理数据。
三、分布式数据库管理系统概述分布式数据库管理系统是建立在多台计算机上的数据库系统,通过网络连接进行通信和协作,实现数据的存储和管理。
与传统的集中式数据库管理系统相比,分布式数据库管理系统具有更高的可扩展性和容错性。
四、基于Hadoop的分布式数据库管理系统设计原则数据存储:利用HDFS作为底层存储,将数据分散存储在多台计算机上,实现数据冗余和高可靠性。
数据处理:借助MapReduce框架进行数据处理,实现并行计算和任务调度。
元数据管理:设计元数据存储模块,记录数据的位置、结构和索引信息,提高查询效率。
负载均衡:实现负载均衡机制,合理分配数据和任务到各个节点,避免单点故障。
容错机制:引入容错机制,保证系统在节点故障时能够继续正常运行。
五、基于Hadoop的分布式数据库管理系统架构设计1. 数据存储层在数据存储层,采用HDFS进行数据的分布式存储和备份。
通过数据块划分和副本机制,保证数据的可靠性和高可用性。
2. 数据处理层数据处理层主要利用MapReduce框架进行并行计算和任务调度。
通过Map阶段对数据进行拆分和映射处理,再经过Reduce阶段进行汇总和计算。
3. 元数据管理层元数据管理层负责记录数据的位置、结构和索引信息。
通过元数据管理模块实现对数据的快速检索和访问。
4. 查询优化层查询优化层通过优化查询计划、索引设计等手段提高查询效率。
分布式数据库体系结构
分布式数据库体系结构是一种数据处理结构,它使用多个节点分布式保存,管理用户
的数据。
它有助于改善传统数据库系统的存储性能,满足高可用性、可扩展性、低延迟和
高可靠性的需求。
分布式数据库体系结构以完全装载在不同节点上的独立数据库系统的形式实现。
它的
构造主要分为四部分:数据库系统、分布式操作系统、数据库管理系统(DBMS)和应用服务器。
数据库系统存储用户的数据,提供特定的查询和数据访问功能,以及对这些数据的完
整性和一致性的保障。
用户可以访问远程的数据库服务器,实现各种复杂的数据查询,从
而实现快速的信息获取和数据处理。
分布式操作系统负责将多个分布式数据库系统连接起来,以实现高效的数据处理与通
信功能。
它内部完成将不同模型数据加密、存储和转移,并在不同数据库之间实现数据连接。
数据库管理系统(DBMS)负责管理数据库中的数据,包括数据结构的建立,数据的更新、查询,以及数据的同步等。
它还可以提供用户访问数据的安全性,以及支持高可用性,可
扩展性和可靠性等。
应用服务器提供应用订制或互联网服务等,其中将各种应用订制模块与外部系统连接,以实现与多个数据库的访问和数据同步功能。
它可以作为用户与数据库的桥梁,完成数据
的交互与控制。
分布式数据库体系结构是传统数据库系统的发展演进,可以在满足相关业务需求的同时,实现高性能的数据处理。
它不仅可以满足大规模的数据库的要求,还能支持真正的分
布式系统,是一种数据存储的有效方式。
分布式数据库系统在当今数字化的时代,数据成为了企业和组织的重要资产。
随着数据量的不断增长以及对数据处理性能和可用性的要求越来越高,传统的集中式数据库系统逐渐显露出了其局限性。
而分布式数据库系统作为一种新兴的技术,正逐渐成为解决这些问题的有力手段。
那么,什么是分布式数据库系统呢?简单来说,分布式数据库系统是由多个相互连接的数据库节点组成的,这些节点通过网络协同工作,共同完成数据的存储和管理任务。
与传统的集中式数据库系统不同,分布式数据库系统将数据分布在多个节点上,从而实现了数据的分散存储和处理。
分布式数据库系统具有许多显著的优点。
首先,它能够有效地处理大规模的数据。
当数据量增长到一定程度时,集中式数据库系统可能会面临性能瓶颈,而分布式数据库系统可以通过增加节点来轻松扩展存储和处理能力。
这意味着企业可以更从容地应对不断增长的数据需求,而无需频繁地进行大规模的硬件升级。
其次,分布式数据库系统提供了更高的可用性和容错性。
在分布式架构中,如果某个节点出现故障,其他节点可以继续提供服务,确保业务的连续性。
这对于那些对系统可用性要求极高的应用场景,如金融交易、在线服务等,具有至关重要的意义。
再者,分布式数据库系统能够实现更灵活的数据分布和管理策略。
可以根据数据的访问频率、数据的重要性等因素,将数据合理地分布在不同的节点上,以提高数据访问的效率。
然而,分布式数据库系统也并非完美无缺。
首先,数据的分布和一致性维护是一个复杂的问题。
在多个节点上同时进行数据操作时,如何确保数据的一致性是一个巨大的挑战。
如果处理不当,可能会导致数据的错误和不一致。
其次,分布式数据库系统的管理和维护也相对复杂。
需要对多个节点进行监控、配置和优化,这对管理员的技术水平和经验提出了更高的要求。
此外,网络延迟和带宽限制也可能会影响分布式数据库系统的性能。
在数据传输过程中,如果网络出现问题,可能会导致数据操作的延迟甚至失败。
为了实现一个高效可靠的分布式数据库系统,需要综合考虑多个方面的因素。
对分布式数据库的理解与认识分布式数据库是一种数据库系统,它使用分布式架构来存储数据并处理查询。
与传统的集中式数据库系统不同,分布式数据库将数据存储在多台计算机或服务器上,并允许用户在这些设备之间共享和访问数据。
这种架构可以提高数据库系统的可扩展性和容错性,使其能够处理大规模的数据存储和查询请求。
分布式数据库的优势1.高性能:由于数据被分布在多台设备上,分布式数据库系统可以并行处理查询请求,从而提高了系统的整体性能。
此外,这种架构还可以通过增加节点来提高系统的处理能力,以应对不断增长的数据规模和用户请求。
2.可扩展性:分布式数据库系统可以通过增加节点来扩展其存储容量和处理能力。
这种灵活性使其成为处理大规模数据存储和处理的理想选择,尤其是在云计算环境中。
3.容错性:分布式数据库系统通过复制数据和使用多个节点来提高系统的容错性。
即使其中一个节点出现故障,系统仍然可以继续运行并提供服务。
这种机制确保了数据的安全性和可靠性。
4.数据局部性:在分布式数据库系统中,数据通常被分散存储在多个节点上,这样可以减少数据的传输和访问延迟,提高查询的速度和效率。
此外,分布式数据库还可以根据特定的需求和访问模式来设计数据分布,以进一步优化查询性能。
分布式数据库的挑战1.数据一致性:由于数据被分布存储在多个节点上,保持数据的一致性成为一个挑战。
在分布式环境下,由于网络延迟和节点故障等原因,数据的一致性很难得到保障。
因此,分布式数据库系统需要采用合适的一致性协议和算法来解决这个问题。
2.数据安全性:在分布式数据库系统中,数据的安全性和隐私保护是一个重要的问题。
由于数据存储在多个节点上,系统需要采取适当的数据加密和访问控制措施来保护数据免受未经授权的访问和攻击。
3.管理复杂性:分布式数据库系统通常涉及多个节点和复杂的网络拓扑结构,这会增加系统的管理和维护成本。
管理员需要监控和管理多个节点的运行状态,识别和解决各种故障和性能问题。
常见的数据库管理系统及特点数据库管理系统(Database Management System,简称DBMS)是一种用于管理和组织数据的软件系统,它提供了一种结构化数据的创建、查询、更新和删除的机制,并且可以有效地存储和检索大量数据。
常见的数据库管理系统有以下几种:1. 关系型数据库管理系统(Relational Database Management System,简称RDBMS):关系型数据库采用表格的形式来组织数据,数据之间的关系通过键值来建立。
常见的关系型数据库管理系统包括MySQL、Oracle、SQL Server等。
特点是具有良好的数据一致性、完整性和可靠性,支持事务处理和并发控制,但在处理大规模数据时性能相对较低。
2. 非关系型数据库管理系统(NoSQL Database Management System):非关系型数据库管理系统是一种不使用传统的关系表格来组织数据的数据库系统。
它可以存储非结构化和半结构化的数据,例如键值对、文档、图形等。
常见的非关系型数据库管理系统包括MongoDB、Redis、Cassandra等。
特点是具有高可伸缩性和高性能,适用于大规模数据和高并发访问,但不支持复杂的查询和事务处理。
3. 分布式数据库管理系统(Distributed Database ManagementSystem):分布式数据库管理系统是将数据分布在多台计算机上进行存储和处理的数据库系统。
它可以提供更好的可扩展性和高可用性,减少单点故障的风险。
常见的分布式数据库管理系统包括Hadoop、HBase、Cassandra等。
特点是具有高性能的数据分布和查询效率,但对于数据一致性和并发控制的处理较为复杂。
4. 内存数据库管理系统(In-Memory Database Management System):内存数据库管理系统是将数据存储在内存中进行管理和处理的数据库系统。
它通过使用内存而不是磁盘来加快数据的访问速度,提高系统的性能。
分布式数据库管理系统简介一、什么是分布式数据库:分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的。
是数据库技术与网络技术结合的产物。
分布式数据库系统有两种:一种是物理上分布的,但逻辑上却是集中的。
这种分布式数据库只适宜用途比较单一的、不大的单位或部门。
另一种分布式数据库系统在物理上和逻辑上都是分布的,也就是所谓联邦式分布数据库系统。
由于组成联邦的各个子数据库系统是相对“自治”的,这种系统可以容纳多种不同用途的、差异较大的数据库,比较适宜于大范围内数据库的集成。
分布式数据库系统(DDBS)包含分布式数据库管理系统(DDBMS和分布式数据库(DDB)。
在分布式数据库系统中,一个应用程序可以对数据库进行透明操作,数据库中的数据分别在不同的局部数据库中存储、由不同的DBMS进行管理、在不同的机器上运行、由不同的操作系统支持、被不同的通信网络连接在一起。
一个分布式数据库在逻辑上是一个统一的整体:即在用户面前为单个逻辑数据库,在物理上则是分别存储在不同的物理节点上。
一个应用程序通过网络的连接可以访问分布在不同地理位置的数据库。
它的分布性表现在数据库中的数据不是存储在同一场地。
更确切地讲,不存储在同一计算机的存储设备上。
这就是与集中式数据库的区别。
从用户的角度看,一个分布式数据库系统在逻辑上和集中式数据库系统一样,用户可以在任何一个场地执行全局应用。
就好那些数据是存储在同一台计算机上,有单个数据库管理系统(DBMS)管理一样,用户并没有什么感觉不一样。
分布式数据库中每一个数据库服务器合作地维护全局数据库的一致性。
分布式数据库系统是一个客户/ 服务器体系结构。
在系统中的每一台计算机称为结点。
如果一结点具有管理数据库软件,该结点称为数据库服务器。
如果一个结点为请求服务器的信息的一应用,该结点称为客户。
在ORACL客户,执行数据库应用,可存取数据信息和与用户交互。
在服务器,执行ORACL软件,处理对ORACLE 数据库并发、共享数据存取。
ORACL允许上述两部分在同一台计算机上,但当客户部分和服务器部分是由网连接的不同计算机上时,更有效。
分布处理是由多台处理机分担单个任务的处理。
在ORACL数据库系统中分布处理的例子如:客户和服务器是位于网络连接的不同计算机上。
单台计算机上有多个处理器,不同处理器分别执行客户应用。
参与分布式数据库的每一服务器是分别地独立地管理数据库,好像每一数据库不是网络化的数据库。
每一个数据库独立地被管理,称为场地自治性。
场地自治性有下列好处:♦系统的结点可反映公司的逻辑组织。
♦由局部数据库管理员控制局部数据,这样每一个数据库管理员责任域要小一些,可更好管理。
♦只要一个数据库和网络是可用,那么全局数据库可部分可用。
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。
♦每个局部数据库存在一个数据字典。
♦结点可独立地升级软件。
可从分布式数据库的所有结点存取模式对象,因此正像非分布的局部的DBMS必须提供一种机制,可在局部数据库中引用一个对象。
分布式DBMS必须提供一种命名模式,以致分布式数据库中一个对象可在应用中唯一标识和引用。
一般在层次结构的每一层实施唯一性。
分布式DBMS简单地扩充层次命名模型,实施在网络上唯一数据库命名。
因此一个对象的全局对象名保证在分布式数据库内是唯一。
ORACL允许在SQL语句中使用全局对象名引用分布式数据库中的模式对象(表、视图和过程)。
在ORACLE中,一个模式对象的全局名由三部分组成:包含对象的模式名、对象名、数据库名、其形式如:SCOTT.EMP@一个远程查询为一查询, 是从一个或多个远程表中选择信息, 这些表驻留在同一个远程结点.一个分布式查询可从两个或多个结点检索数据. 一个分布式更新可修改两个或两个以上结点的数据.一个远程事务为一个事务, 包含一人或多个远程语句, 它所引用的全部是在同一个远程结点上.一个分布式事务中一个事务, 包含一个或多个语句修改分布式数据库的两个或多个不同结点的数据.在分布式数据库中,事务控制必须在网络上直辖市, 保证数据一致性.两阶段提交机制保证参与分布式事务的全部数据库服务器是全部提交或全部回滚事务中的语句.ORACL分布式数据库系统结构可由ORACLE D据库管理员为终端用户和应用提供位置透明性,利用视图、同义词、过程可提供ORACLE分布式数据库系统中的位置透明性.ORACL提供两种机制实现分布式数据库中表重复的透明性:表快照提供异步的表重复;触发器实现同步的表的重复。
在两种情况下,都实现了对表重复的透明性。
在单场地或分布式数据库中,所有事务都是用COMMIT或ROLLBACK S句中止。
二、分布式数据库系统的分类:(1)同构同质型DDBS各个场地都采用同一类型的数据模型(譬如都是关系型),并且是同一型号的DBMS。
(2)同构异质型DDBS各个场地采用同一类型的数据模型,但是DBMS勺型号不同,譬如DB2、ORACL、E SYBASE、SQL Server 等。
(3)异构型DDBS各个场地的数据模型的型号不同,甚至类型也不同。
随着计算机网络技术的发展,异种机联网问题已经得到较好的解决,此时依靠异构型DDBS就能存取全网中各种异构局部库中的数据。
三、分布式数据库系统主要特点:DDBS勺基本特点:(1)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。
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DDBM统一管理。
(2)场地自治性:各场地上的数据由本地的DBMS!理,具有自治处理能力,完成本场地的应用( 局部应用) 。
(3)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。
DDBS勺其他特点(1)数据独立性(2)集中与自治相结合的控制机制(3)适当增加数据冗余度(4)事务管理的分布性四、分布式数据库系统的优点:(1)更适合分布式的管理与控制。
分布式数据库系统的结构更适合具有地理分布特性的组织或机构使用,允许分布在不同区域、不同级别的各个部门对其自身的数据实行局部控制。
例如:实现全局数据在本地录入、查询、维护,这时由于计算机资源靠近用户,可以降低通信代价,提高响应速度,而涉及其他场地数据库中的数据只是少量的,从而可以大大减少网络上的信息传输量; 同时,局部数据的安全性也可以做得更好。
(2)具有灵活的体系结构。
集中式数据库系统强调的是集中式控制,物理数据库是存放在一个场地上的,由一个DBMS集中管理。
多个用户只可以通过近程或远程终端在多用户操作系统支持下运行该DBMS 来共享集中是数据库中的数据。
而分布式数据库系统的场地局部DBMS勺自治性,使得大部分的局部事务管理和控制都能就地解决,只有在涉及其他场地的数据时才需要通过网络作为全局事务来管理。
分布式DBM阿以设计成具有不同程度的自治性,从具有充分的场地自治到几乎是完全集中式的控制。
(3)系统经济,可靠性高,可用性好。
与一个大型计算机支持一个大型的集中式数据库在加一些进程和远程终端相比,由超级微型计算机或超级小型计算机支持的分布式数据库系统往往具有更高的性价比和实施灵活性。
分布式系统比集中式系统具有更高的可靠性和更好的可用性。
如由于数据分布在多个场地并有许多复制数据,在个别场地或个别通信链路发生故障时,不致于导致整个系统的崩溃,而且系统的局部故障不会引起全局失控。
(4)在一定条件下响应速度加快。
如果存取的数据在本地数据库中,那么就可以由用户所在的计算机来执行,速度就快。
(5)可扩展性好,易于集成现有系统,也易于扩充。
对于一个企业或组织,可以采用分布式数据库技术在以建立的若干数据库的基础上开发全局应用,对原有的局部数据库系统作某些改动,形成一个分布式系统。
这比重建一个大型数据库系统要简单,既省时间,又省财力、物力。
也可以通过增加场地数的办法,迅速扩充已有的分布式数据库系统。
五、分布式数据库系统的劣势:(1)通信开销较大,故障率高。
例如,在网络通信传输速度不高时,系统的响应速度慢,与通信相关的因素往往导致系统故障,同时系统本身的复杂性也容易导致较高的故障率。
当故障发生后系统恢复也比较复杂,可靠性有待提高。
(2)数据的存取结构复杂。
般来说,在分布时数据库中存取数据,比在集中时数据库中存取数据更复杂,开销更大。
(3)数据的安全性和保密性较难控制。
在具有高度场地自治的分布时数据库中,不同场地的局部数据库管理员可以采用不同的安全措施,但是无法保证全局数据都是安全的。
安全性问题式分布式系统固有的问题。
因为分布式系统式通过通信网络来实现分布控制的,而通信网络本身却在保护数据的安全性和保密性方面存在弱点,数据很容易被窃取。
分布式数据库的设计、场地划分及数据在不同场地的分配比较复杂。
数据的划分及分配对系统的性能、响应速度及可用性等具有极大的影响。
不同场地的通信速度与局部数据库系统的存取部件的存取速度相比,是非常慢的。
通信系统有较高的延迟,在CPU上处理通信信息的代价很高。
分布式数据库系统中要注意解决分布式数据库的设计、查询处理和优化、事务管理及并发控制和目录管理等问题。
六、分布式数据库系统:数据分片类型: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,并在这些子集上作投影运算,每个投影称为垂直分片。
3、导出分片:又称为导出水平分片,即水平分片的条件不是本关系属性的条件,而是其他关系属性的条件。
4、混合分片:以上三种方法的混合。
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,但他们的结果是不相同的。
条件:(1) 完备性条件:必须把全局关系的所有数据映射到片段中,决不允许有属于全局关系的数据却不属于它的任何一个片段。
(2) 可重构条件:必须保证能够由同一个全局关系的各个片段来重建该全局关系。
对于水平分片可用并操作重构全局关系; 对于垂直分片可用联接操作重构全局关系。
(3) 不相交条件:要求一个全局关系被分割后所得的各个数据片段互不重叠( 对垂直分片的主键除外)。
七、分布式数据库系统:数据分配方式(1)集中式:所有数据片段都安排在同一个场地上。
(2)分割式:所有数据只有一份,它被分割成若干逻辑片段,每个逻辑片段被指派在一个特定的场地上。
(4)全复制式:数据在每个场地重复存储。
也就是每个场地上都有一个完整的数据副本。
(5)混合式:这是一种介乎于分割式和全复制式之间的分配方式。
八、分布式数据库系统:体系结构数据分片和数据分配概念的分离,形成了“数据分布独立型”概念。
数据冗余的显式控制。
数据在各个场地的分配情况在分配模式中一目了然,便于系统管理。