分布式数据库系统概述
《分布式数据库系统》PPT课件
或者产生一个新泵，然后传递连接控制。 (7)数据泵询问导航器下一个去的地址：其它Interchange，或
者其它目的地。 (8)数据泵发送连接到下个协议“共同体”。 注意：如果Interchange作为目的地是在同一个协议“共同体”返回节
是
5 分片独立性
是
6 数据复制独立性
是
7 分布式查询处理
是
8 分布式事务管理
是
9 硬件独立性
是
10 操作系统独立性
是
11 网络独立性
是
12 DBMS独立性
是
返回章
9.2 分布式数据库的连接
图9.3:一个ORACLE分布式数据库实际结构
目录
9.2.1分布式数据库全局名和数据库链 9.2.2 连 接 客 户 （ CLIENTS ） 和 服 务 器
9.5.5 配置LISTENER
1. 配置listener地址 ：将机器上一定的数据库连接要求配置为监控器确 定的地址 listener配置文件listener.ora指定 例9.12：配置一个叫LISTENER的listener,来接受在PORT.7000的“共同 体”.ORACLE和在OBJECT lsnr的.ORACLE“共同体” 上的连接：
2 WHERE ename=’GREEN’; 1 row deleted.
返回节
9.4 事务管理
事务 ：一个原子单位 ，满足ACID准则即原子性、一 致性、隔离性、持久性。 ORACLE的事务管理 由一个可执行的SQL语句开始 ，事务开始时，被赋给 一个可用回滚段，记录该事务的回滚项 事务结束
当COMMIT或ROLLBACK(没有SAVEPOINT子句)语句发出。 一个DDL语句被执行。在DDL语句执行前、后都隐式地提交。 用户撤消对ORACLE的连接(当前事务提交)。 用户进程异常中止（当前事务回滚）。
分布式数据库管理系统
分布式数据库管理系统随着数据量和数据复杂性的快速增长，传统的集中式数据库管理系统已经不能满足当前大规模数据处理的需求。
分布式数据库管理系统成为了解决这一问题的重要手段。
本文将从分布式数据库管理系统的定义、特点、优势和应用场景等方面进行论述。
一、分布式数据库管理系统的定义分布式数据库管理系统是指将一个数据库分布在多个计算机节点上，并通过网络进行通信和协作，实现数据的存储、管理和访问的系统。
它允许用户在分布式环境下访问和操作全局数据，并提供数据一致性、高可用性和分布式事务处理等功能。
二、分布式数据库管理系统的特点1. 数据分布：分布式数据库将数据分散存储在不同节点上，提高了数据的存储能力和并行处理能力。
2. 数据复制：为了提高数据的可用性和容错性，分布式数据库通常采用数据复制技术，在不同节点之间同步数据副本。
3. 数据通信：分布式数据库通过网络进行数据通信和协作，需要保证数据的安全性和传输效率。
4. 数据一致性：分布式数据库需要保证数据的一致性，即在数据更新过程中保持数据的一致性状态。
5. 分布式事务处理：分布式数据库支持跨节点的事务处理，需要保证事务的原子性、一致性、隔离性和持久性。
三、分布式数据库管理系统的优势1. 数据可靠性和容错性：分布式数据库采用数据复制技术，即使某个节点发生故障，其他节点仍可以正常工作，保证数据的可靠性和容错性。
2. 数据并行处理：分布式数据库将数据分布在多个节点上，可以并行处理数据的读取和计算，提高了数据处理的效率。
3. 数据可扩展性：分布式数据库可以根据需求动态扩展节点数量，提高数据的存储能力和处理能力。
4. 数据共享和协作：分布式数据库允许不同节点之间共享数据和协作处理任务，提高了数据的利用效率和合作能力。
四、分布式数据库管理系统的应用场景1. 大规模数据处理：分布式数据库适用于大规模数据处理的场景，如互联网应用、金融交易系统等。
2. 高可用性系统：分布式数据库可以提供高可用性的数据存储和处理能力，适用于要求系统24/7在线运行的应用，如电子商务系统、社交网络等。
分布式数据库简介
分布式数据库的目标：
4．逐步扩展处理能力和系统规模。当一个单位规
模扩大要增加新的部门(如银行系统增加新的分行，工厂 增加新的科室、车间)时，分布式数据库系统的结构为扩 展系统的处理能力提供了较好的途径：在分布式数据库 系统中增加一个新的结点．这样做比在集中式系统中扩 大系统规模要方便、灵活、经济得多．
分布式数据库的目标：
3．充分利用数据库资源，提高现有集中式数据库的 利用率。当在一个大企业或大部门中已建成了若干个数据
库之后，为了利用相互的资源，为了开发全局应用，就要研 制分布式数据库系统．这种情况可称为自底向上的建立分布 式系统．这种方法虽然也要对各现存的局部数据库系统做某 些改动、重构，但比起把这些数据库集中起来重建一个集中 式数据库，则无论从经济上还是从组织上考虑，分布式数据 库均是较好的选择．
到最大，这使得各处理机之间的相互干扰降到最低。负 载在各处理机之间分担，可以避免临界瓶颈。
4、方便进行全局应用。当现有机构中已存在几个数
据库系统，而且实现全局应用的必要性增加时，就可以 由这些数据库自下而上构成分布式数据库系统。
5、系统的可靠性高。相等规模的分布式数据库系统
在出现故障的几率上不会比集中式数据库系统低，但由 于其故障的影响仅限于局部数据应用，因此就整个系统 来讲它的可靠性是比较高的。
分布式数据库的特点：
四、全局的一致性、可串行性和可恢复性
分布式数据库中各局部数据库应满足集中式数据库 的一致性、可串行性和可恢复性．除此以外还应保 证数据库的全局一致性、并行操作的可串行性和系 统的全局可恢复性．这是因为全局应用要涉及两个 以上结点的数据．因此在分布式数据库系统中一个 业务可能由不同场地上的 多个操作组成．
分布式数据库的目标：
使用分布式数据库进行数据分析的方法(系列九)
使用分布式数据库进行数据分析的方法引言随着大数据时代的到来，数据分析成为企业决策和发展的重要支撑。
分布式数据库作为一种高效处理海量数据的技术，被广泛应用于数据分析领域。
本文将探讨使用分布式数据库进行数据分析的方法。
一、分布式数据库概述定义分布式数据库是由多个节点组成的数据库系统，每个节点分别存储一部分数据。
通过将数据分散存储在不同的节点上，分布式数据库实现了数据的分布式处理和并行计算，提高了数据处理的效率和可扩展性。
分布式数据库的特点（1）数据存储分布式：数据以逻辑或物理方式分散存储在不同的节点上，降低了单个节点的负载压力。
（2）数据复制和同步：分布式数据库通过数据复制和同步机制保证数据的一致性和可靠性。
（3）数据分区和分片：将数据分为多个分区或分片存储在不同节点上，实现并行计算和查询。
（4）高可用性：当某个节点故障时，系统能够自动切换到其他节点，保证数据的可用性和服务的连续性。
（5）可扩展性：分布式数据库支持节点的动态增加和减少，能够根据需求快速扩展和缩减节点规模。
二、使用分布式数据库进行数据分析的步骤数据预处理数据分析的第一步是对原始数据进行清洗和预处理。
通过分布式数据库的数据复制和同步机制，可以将数据从不同的源头同步到分布式数据库中。
在数据预处理环节中，可以使用分布式数据库的查询和计算能力进行数据清洗、特征提取和异常检测等操作，提高数据质量和准确性。
数据存储和分区在分布式数据库中，数据以分区或分片的方式存储在不同的节点上。
在进行数据存储和分区时，可以根据业务需求和数据特点进行合理的数据分配。
例如，可以根据数据的时效性、地理位置或数据类型等因素进行数据划分和分区，以便后续的查询和计算操作。
并行计算和查询分布式数据库能够并行处理数据查询和计算任务，提高了数据处理的效率和速度。
通过分布式数据库的分布式存储和计算能力，可以并行执行数据分析任务，快速响应用户的查询请求。
此外，可以通过优化查询语句和使用合适的索引等方法，进一步提高查询性能和效率。
分布式数据库管理系统
分布式数据库管理系统随着互联网的快速发展以及数据量的不断增加，企业和机构对于数据存储和处理的需求越来越大。
传统的单机数据库无法满足这种需求，因此分布式数据库管理系统应运而生。
本文将介绍分布式数据库管理系统的基本概念、特点、架构和应用场景。
一、基本概念分布式数据库管理系统是指将一个逻辑上完整的数据库分散在多台计算机上进行管理和处理的系统。
这其中包括两个重要的概念：分布式和数据库。
分布式指的是将整个系统分成多个子系统，每个子系统都有自己的物理节点。
这些节点通过网络互相连接，并协同工作完成任务。
与传统的集中式系统相比，分布式系统拥有更高的可扩展性、可靠性和容错性。
数据库则是指存储、管理和处理大量数据的系统。
数据库管理系统（DBMS）是一种软件，用于管理数据库，包括数据的创建、插入、更新、删除，以及查询、索引、优化等操作。
传统的数据库管理系统通常是以单一计算机为底层架构，但是分布式数据库管理系统在分布式架构上进行了改进，能够利用多台计算机的计算能力和存储空间来进行数据处理。
二、特点分布式数据库管理系统有如下几个特点：1. 可扩展性强。
由于分布式系统的特点，节点可以动态加入或退出，从而实现系统的可扩展性。
2. 可靠性高。
节点之间可以互相备份数据，防止单点故障导致数据丢失，从而提高系统的可靠性。
3. 数据分散。
将数据分散在多个节点上，让每个节点管理自己的数据，从而避免单节点瓶颈和数据拥塞，提高系统的处理效率。
4. 数据一致性。
分布式系统需要保证节点之间数据一致，通常采用分布式事务和副本机制来实现。
5. 数据局部性。
将经常访问的数据放在靠近用户的节点上，减少数据传输和网络开销，提高系统的性能。
三、架构分布式数据库管理系统的架构包括以下几个层次：1. 应用层。
可以是企业内部的信息系统、电子商务应用、在线社交网络等。
2. 中间层。
包括分布式事务管理、负载均衡、数据分片、数据分布和副本机制等。
3. 存储层。
包括分布式文件系统、对象存储和分布式数据库等。
分布式数据库总结(申德荣)
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。
分布式数据库系统的设计
2.3.3数据库片段的位置分配设计
水平分片情况
1 非冗余分配：将片段分配到访问次数最多的站点
2 所有得益站点：本站点的应用的检索访问费用总 比任何一个其他站点发出的应用对该片段进行更新 访问的费用要低 3 附加复制法：Dj表示片段Ri冗余度；Fi表示Ri在每 个站点都复制的得益
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2.3.3数据库片段的位置分配设计
10
2.2.2构造全局模式的解决方法
1 识别相似性 2 识别冲突：
命名冲突/域差异/定标差异/结构差异
3 处理操作期间的不一致性 4 经典解法是生成三个实体：
一个具有共同属性 另两个具有非相交属性
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2.2.3自底向上综合的一个示例
问题：
假设已存在两个飞机订票系统A和B，可供查询各自 班机的可用情况。二者有不同的概念模型。现需要将 这两个系统合为一个分布式数据库系统，以便从两个 公司的任一办公室能查询班机的可用情况。
2
2.1.1分布式数据库系统定义
分布式数据库系统中的数据是物理分布在用计算机网 络连接起来的各个站点上；每一个站点是一个集中式 数据库系统，都有自治处理的能力，完成本站点的局 部应用；而每个站点上的数据并不是互不相关的，它 们构成一个逻辑整体，统一在分布数据库管理下，共 同参与并完成全局应用，并且分布式数据库系统中的 这种“分布”对用户来说是透明的，也就是说，本地 与远程结合的“接缝”是被隐蔽的，用户几乎感觉不 到远程与本地结合的接缝的存在，即“一个分布式系 统应该看起来完全像一个非分布系统”。
垂直分片情况
假定把站点r上的关系R垂直分成两个片段Rs和Rt，并 将Rs和Rt分别分配在站点S和t,然后将应用分组并估算 它们的利益情况
23
2.3.3数据库片段的位置分配设计
分布式数据库系统
答
P
场地A
场地B
在场地B选出红色零件的元组（10个），然后对每一 个元组逐一检查场地A，看北京供应商的装运单中是否有 这个零件装运单（若有则选出S#），每做这样一次检查 包括2次消息，共问答10次，通信时间为：
T[4]=2*10=20秒
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查询处理和优化
策略5：
传（S#,P#）
(S)SP
P
场地A
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分布透明性----包括分片透明性、位置透明性和局部数 据模型透明性。
分片透明性----分布透明性的最高层次。指用户或 应用程序只对全局关系进行操作而不考虑关系的分 片。当分片模式改变了，由于全局到分片模式的映 像、全局模式不变，应用程序不必改写。
位置透明性----分布透明的下一层次。指用户或应用 程序不必了解片段的场地，当存储场地改变了，由于 分片模式到分布模式的映像，应用程序不必改变。 局部数据模型透明性----用户或应用程序不必了解局 部场地上使用哪种数据模型，模型转换以及数据库语 言的转换由映像4完成。
分布式数据库系统中全局应用要涉及到两个以上结点的 数据，全局事务可能由不同场地的多个操作组成。所以应 该保证数据库的全局一致性、全局并发事务的可串行性和 系统的全局可恢复性。 当一个结点发生故障，操作失败后如何使全局事务回滚？ 如何使另一个结点撤销已执行的操作或不必再执行其他操作。
采用的技术比集中式数据库系统更复杂和困难。
•提高系统的可靠性、可用性 当某一场地出现故障时，系统可以对另一场地上的相同 副本进行操作，不至于造成整个系统的瘫痪。
•提高系统性能 系统可选择用户最近的数据副本进行操作，减少通
信代价，改善整个系统性能。
存在的问题： 冗余副本之间存在数据不一致，必须着力解决。
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分布式数据库系统的示意图
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分布式数据库系统分类
按局部数据库管理系统的数据模型分类
同构同质型
同构型DDBS
同构异质型
异构型DDBS
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9
按分布式数据库系统的全局控制系统类型
全局控制集中型DDBS 全局控制分散型DDBS 全局控制可变型DDBS
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分布式数据库系统的体系结构
数据库分为局部DB和全局DB 数据库管理系统分为局部DBMS和全局
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数据的分布
分布式数据库中的数据不是存储在一个 站点的计算机存储设备上，而是根据需要 将数据划分成逻辑片段，按某种策略将这 些片段分散地存储在各个站点上。 数据分布的策略有： 集中式 分割式 复制式 混合式
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分布式数据库的模式结构
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四层模式结构
全局外层：全局外模式 全局概念层：全局概念模式，分片模式，
根据选定的数据分布策略，定义各片段的 物理存放站点。即定义片段映象的类型， 确定分布式数据库是冗余的还是非冗余的， 以及冗余的程度。
如果一个片段分配在多个站点上，则片段 的映象是一对多的，分布式数据库是冗余 的。
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局部概念模式
一个全局概念模式经逻辑划分成一个或多 个逻辑片段，每个逻辑片段被分配在一个 或多个站点上，称为该逻辑片段在某站点 上的物理映象或称物理片段
中的属性、每一属性的数据类型和长度等 等) 完整性定义(关系的主键、外键及完整性其 他约束条件等)
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23
分片模式
描述全局数据的逻辑划分 描述数据分片或定义片段，以及全局关系
与片段之间的映象 这种映象是一对多的。即一个全局关系可
对应多个片段，而一个片段只能来自一个 全局关系。
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分配模式
分布式数据库的一个主要的功能就是给用户提供 进行复杂查询的操作，使用户就像在一个单一的 数据库上操作一样。
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什么是分布式数据库系统？
物理上分散而逻辑上集中的数据库系统 使用计算机网络将物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 连接起来，共同组成一个统一的数据库系 统 站点，场地，结点
例如：德国斯图加特大学研制的POREL系统等 ★20世纪90年代进入商品化应用阶段
一些商品化数据库系统产品如 :Oracle,Ingres,Sybase,Informix,IBM DB2 大都提供对分布式 数据库的支持
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3
银行的电子资金转移系统。假定一个分布式系统 由三个节点组成，分别分布在北京，上海，成都 ， 其中不同区域的帐户记录保存在各自地区的数据 库中，它们通过通信网络连接在一起，构成 个统 一的分布式数据库。在这样的系统中任意一个节 点可以存取该节点的帐户，称做局部查询，同时 也可以存取另一个节点的帐户，称做远程查询。
DBMS 数据库管理员分为局部DBA和全局DBA
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分布式数据库系统的体系结构
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组成成分
应用数据库：应用所需要的数据的集合 描述数据库：关于数据库中数据结构的定
义及全局数据的分片，分布的描述（数据 字典，数据目录，元数据）
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数据分片
将全局数据库进行逻辑分割 分片方法
（1）水平分片 （2）垂直分片 （3）混合分片
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特点
◆物理分布性 分散存储在多个站点，用户感觉不到分散
◆逻辑整体性 分散的数据逻辑上构成一个整体，可被全 局用户共享
◆站点自治性 各个站点上的数据由本地DBMS管理，具有 自治处理能力，完成本站点的应用。
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其他特点
数据分布透明性 集中与自治相结合的控制机制 存在适当的数据冗余度 事务管理的分布性
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关系S(S#,SNAME,AGE,SEX)
定义关系S的两个水平分片 DEFINE FRAGMENT SHF1
AS SELECT * FROM S WHERE SEX=’M’ DEFINE FRAGMENT SHF2
AS SELECT * FROM S WHERE SEX=’F’
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关系S(S#,SNAME,AGE,SEX)
分配模式 局部概念层：局部概念模式 局部内层：局部内模式
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全局外模式
是全局应用的用户视图，也称全局视图 是从一个由各局部数据库组成的逻辑集合
中抽取，即全局外模式是全局概念模式的 子集。
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全局概念模式
描述分布式数据库中全局数据的逻辑结构 如果采用关系数据模型，则 包括一组全局关系的定义(如关系名、关系
分布式数据库系统概述
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1
分布式数据库系统的由来
数据库应用需求的拓展 计算机硬件环境的改变 计算机网络与数字通信的飞速发展，卫星
通信，蜂窝通信，计算机局域网，广域网， 激增的Intranet及Internet得到了广泛应用
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分布式数据库系统的发展
数据库系统与计算机网络系统相结合的产物 ★20世纪70年代末进入成长阶段
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DDBMS的功能模块
查询处理模块 完整性处理模块 调度处理模块 可靠性处理模块
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分布式数据库管理系统的一般功能结构
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对每个站点来说，在该站点上全部物理映 象的集合称为该站点上的局部概念模式
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局部内模式
分布式数据库中关于物理数据库的描述 描述的内容不仅包含只局部于本站点的数
据的存储描述，还包括全局数据在本站点 的存储描述
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DDBMS的功能结构
除提供集中式DBMS提供的功能还有： 数据跟踪 分布式查询处理 分布式事务管理 复制数据的管理 安全性 分布式目录管理
定义关系S的两个垂直分片 DEFINE FRAGMENT SVF1
AS SELECT S#,AGE,SEX FROM S
DEFINE FRAGMENT SVF2
AS SELECT S#,SNAME FROM S 全局关系的每个属性至少影射到一个垂直片 段中，且每个垂直片段都包含该全局关系 的键
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关系S(S#,SNAME,AGE,SEX)
定义关系S的两个混合分片 DEFINE FRAGMENT SF1
AS SELECT S#,SNAME FROM SHF1 DEFINE FRAGMENT SF2
AS SELECT * FROM SVF1 WHERE SEX＝‘Ｍ’
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分片遵循规则
完备性条件 可重构条件 不相交条件