数据库原理及应用第8章数据库新技术介绍

❖ 共享磁盘并行结构是指每个CPU有自己的内存，但 磁盘是共享的。各个CPU可以通过互连网络访问任 一磁盘。
第8章数据库新技术介绍
❖ 数据库技术的发展及展望 ❖ 分布式数据库系统 ❖ 并行数据库系统 ❖ 面向对象数据库系统 ❖ 数据仓库和数据挖掘技术
2020/5/6
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数据库技术的发展及展望
❖ 第一代数据库系统指层次模型数据库系统和网状 模型数据库系统。
在层次模型中，数据用记录的集合表示，记录组织成 树型结构。
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操作的并行性
❖ 要实现事务内并行，首先要识别可并行执行 的操作或操作步，即发现事务内在的并行性。
独立并行性 流水线并行性 分割并行性
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并行数据库系统的体系结构
❖ 全共享并行结构是指多个处理机通过互连网络相连， 并共享磁盘和内存。
❖ 无共享并行结构是指每个CPU都有各自的内存及一 个或多个磁盘，组成一个完整的、相对独立的计算 机系统，这些计算机系统称为结点。
如果采用逻辑上集中的系统结构，则必须将原有的、独立发展起来 的数据模式集成为一个全局数据模式，在运行过程中，不可避免地 要修改原有的数据模式，从而要修改在这些数据模式基础上开发的 应用程序。
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分布式数据库系统
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数据分布带来的问题
❖ 在这类应用中，CPU处理能力是性能的瓶颈。 ❖ 为了提高处理能力，最简单的方法是用多个相同的
CPU并行处理，以取代单个CPU。这是目前常用的 对称多处理结构。 ❖ 随着微处理机芯片性能价格比的提高，用大量微处 理机以各种各样拓扑结构连成的大规模并行处理机 结构日益受到重视。
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❖ 部分重复式
部分重复方式是前两种方式的折中。在这种数据分布方 式中，根据需要，有些数据只分布到某一结点上，有些 数据重复分布到多个结点上。这是一个普遍的数据分布 方式。
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分布式数据库系统的体系结构
❖ 逻辑上集中的方式
应用程序经用户接口处理，提取有关数据库访问部分，作为一个全 局事务，由DDBMS执行。
❖ 关系数据模型有严格的数学基础，抽象级别 比较高，而且简单清晰，便于理解和使用。
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关系数据库系统方面的研究成果
❖ 奠定了关系模型的理论基础，给出了人们一 致接受的关系模型的规范说明。
❖ 研究了关系数据语言，包括关系代数、关系 演算、SQL、QBE等。
❖ 研制了大量的关系数据库管理系统，攻克了 系统实现中查询优化、并发控制、故障恢复 等一系列关键技术。促进了DBMS产品的的 蓬勃发展和广泛应用。
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并行化粒度
❖ 事务是数据库系统的执行单位。在一个事务 中，又可能包含若干运算，例如连接、选择、 投影等。
❖ 在每一个运算中，又可能包含若干操作步骤。 在数据库系统并行化时，就存在一个并行化 粒度的选择问题，也就是并行执行单位的大 小问题。
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事务间并行
❖ 即以事务作为并行执行单位。对单个事务来 说，仍然串行执行，但系统中允许多个事务 并行执行。
在网状模型中，数据用记录的集合表示，记录组织成 有向图结构。
❖ 第一代数据库系统在数据库技术的发展历程中处 于重要的地位，确立了数据库的基本概念和方法， 标志着数据管理由文件系统阶段进入了数据库系 统阶段。
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数据库技术的发展及展望
❖ 第二代数据库系统指支持关系模型的数据库 系统。
❖ 第三代数据库系统的特点为：支持更加丰富的对象结构和规 则；包含第二代DBMS；对其他子系统（工具和多数据库中 间件产品）开放。
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分布式数据库系统
❖ 分布式数据库系统的特点 ❖ 分布式数据库系统的体系结构 ❖ 数据分布带来的问题
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分布式数据库系统的主要特点
❖ 保持多复本一致性 ❖ 保持分布一致性 ❖ 全局查询的处理 ❖ 分布事务的管理
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并行数据库系统
❖ 并行数据库系统概述 ❖ 并行数据库系统的体系结构 ❖ 数据库并行化带来的问题
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并行数据库系统概述
❖ 并行数据库系统不仅可以提高数据库系统的性能和 改善可扩充性，而且也有很好的性能价格比。并行 处理最早用于计算密集型应用，例如科学计算。
❖ 分布性 ❖ 局部自主 ❖ 可靠性和可用性 ❖ 效率和灵活性 ❖ 系统易于实现扩展
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数据的分布方式
❖ 划分式
在这种数据分布方式中，数据按其用途和来源，分布在 各个结点上，彼此之间没有任何重复。
❖ 全重复式
在这种数据分布方式中，每个结点拥有全部数据的一个 复本。
❖ 显然，这种并行只能提高系统的吞吐率，而 对减少事务的响应时间没有好处。
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事务内并行
❖ 即单个事务可以分解成多个执行单位，并行 执行。
❖ 事务内并行既可以提高吞吐率，也可以缩短 响应时间，事务内并行又可以分成以下两种 情况。
运算间并行 运算内并行
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数据库技术的发展及展望
❖ 近年来，随着数据库技术的发展，数据库应用已经不仅局限 在商务数据处理的范畴，新的数据库应用领域包括：计算机 辅助设计（CAD）、计算机辅助软件工程（CASE）、多媒 体数据库、办公信息系统（OIS）、超文本数据库等。
❖ 这些新领域中的应用在某些方面超出了关系数据模型所支持 的特征，关系模型已不足以对这些新应用所需要的数据进行 建模。因此出现了一些新的数据库系统，称为第三代数据库 系统，如分布式数据库系统、并行数据库系统和面向对象的 数据库系统等。
全局事务一般用某种数据库语言表示，DDBMS首先进行语法、词法 分析，把数据库语言语句转换成内部表示形式，例如语法树。这种 语法树所表示的查询未涉及数据分布问题，称全局查询。
❖ 逻辑上分布的方式
在实际应用中，往往先建立独立的数据库系统，待发展到一定阶段 后，才将这些已运行的、而且一般是百度文库构的数据库系统集成起来。