分布式数据库的系统结构

数据目录的分布策略
首先应注意，分布式数据库中数据的分 布 是 DBA（Data Base Administrator） 决定的；但目录的分布是由系统决定 的。数据目录的分布是DBMS设计问题， 不是分布式数据库设计所处理的问题。
因DDBMS结构不同，数据目录有如
下五种分布策略：
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1、Centralized 集中式
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❖2、全局事务一般用某种数据库操作语 言（DML，如SQL）表示。DDBMS首先对 其进行词法，语法分析，可解释（无 错误），将事务由DML形式转为内部表 示形式，如相应关系代数表达式或查 询语法树。
❖这时的语法树所表示的查询，还没有 考虑数据分布问题，即它是面向全局 数据库和全局关系的，故称全局查询 （global query）和全局查询语法树5 。
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2、 Extended—centralized
扩展的集中式
❖开始与集中式目录一样，数据目录集中 存放在一个结点上。
❖其他结点从集中数据目录提取的数据目 录，用完后不丢弃，而是留做本结点的 局部目录，这样随数据库应用展开，各 结点逐步建立起自己的局部目录。
❖注意：集中目录所在结点管理目录，各 结点局部目录只是集中目录的部分复本。
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6、这时实际上就把一个查询构成 的事务分解为一组相关联的子查 询构成的子事务。并将它们通过 网络发送相应结点，由各结点 LDBMS（Local database management system 局部数据库 管理系统）再对子查询语法树进 行优化，并完成查询。
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❖ 一个事务，分解为一组相关子事 务，分别在相应结点上并行执行。但 DDBMS的分布式事务管理软件，必须 对它们进行全程管理和监控。
❖因为一个事务虽然被分解成一组子事 务，由各自相应结点执行，但仍须保 证全局事务在并发和故障情况下，遵 守ACID准则。
❖因为一般还会有另外的并发分布执行 的事务，为此DDBMS的分布式事务管 理程序，必须对它们进行管理与控制。
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由上述可以看出，DDBMS中要 解决的主要问题有： ❖1． 分布式数据目录 ❖2． 查询的分解和优化 ❖3． 分布式并发控制 ❖4． 分布式恢复问题
❖例如，数据分布信息每个结点都要用 到，可以全重复。其他目录数据只保 留在有关结点上。可考虑把更新频繁 的统计数据录的全复 本，读数据目录时均可在本地。
❖更新数据目录则要所有结点的目录均 同步更新。尤其是查询优化用的统计 数据更新频繁，如关系中的元组个数 等，开销很大。
❖只用于结点不多的小系统。
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4、 Partially replicated
部分重复式
❖有些目录数据全重复，有些目录数据 只在有关结点保留一份，哪些目录全 重复，哪些目录是局部的决定于策略。
❖数据目录只有一份，存于一个结点， 所有结点都要通过该结点访问数据目 录。
❖特点：管理简单；缺点：数据目录是 频繁访问的对象，通信开销大，容易 形成系统瓶颈，效率下降。
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❖注意管理集中目录的计算机工作 方式是文件服务器而非c/s方式。
❖目录结点出现故障，或与其通信 出现中断时，全系统瘫痪。大型 复杂的分布式系统不能采用。
❖3．分布式并发控制。
❖ Distributed concurrency control
❖4、分布式恢复问题。
❖ Distributed recover problems
❖本章将讨论上述问题
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§2.1 distribution and management of datalog
（directory）
❖3、DDBMS从全局查询语法树分析出 事务所涉及的数据及操作。
❖4、调入相应数据目录，分析这些 数据的分布，（包括复本分布）及 访问权限和限制，并检查越权事件， 如有，拒绝执行并通知应用程序 （返回状态字）。
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❖ 5、通过权限审查后，根据查询策略， 如：如何选用复本，如何进行分布式 数据的连接，如何减少通信开销等策 略，进行分布式查询优化并据此将全 局查询（语法树），分解成有关结点 上的子查询（语法树）。
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❖END
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chapter 2
distributed database management system
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❖DDBMS中主要问题是：
❖1、分布式数据目录的管理。
❖ Distribution and management of datalog
❖2、分布式查询分解和优化。
❖ Distributed query fragmentation and optimization
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❖分布式数据库的数据目录，内容与 集中式数据库数据目录基本相同， 但除集中式数据库数据目录内容之 外，还要增加数据分布信息：如数 据分割及分割定义，裂片分布，复 本数目及它们所在结点等。
❖分布式数据库中，为提高效率，一 般数据目录也是分布的，于是就产 生了数据目录的分布策略及管理问 题。
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一．Distribution tactics for datalog
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❖为保持一致，集中目录所在结点必须 跟踪记载各结点拥有复本，当集中式 数据目录更新时，通知其所有复本同 步更新。（复本可能很多，如关于数 据分布的目录）
❖这样建立的子目录针对应用强，利用
率可望较高，可部分克服集中数据目
录引起的通信开销及性能瓶颈形成的
缺点。
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3、 Fully replicated
式数据库管理软件（DDBMS）复本。 ❖ 3、
3
❖上图只画了I结点。
❖每个结点均有一个DDBMS复本和自己 的局部DBMS软件。除LDBMS外其他功 能均属于分布式数据库管理范畴。
❖以结点I为例讨论其工作过程：
1、应用程序经用户接口的预处理 程序，提取出有关数据访问部分， 每一次数据库访问，作为一个全局 事务，交由DDBMS执行。
分布式数据库的系统结构，可分 为两类：
❖ 物理上分布，逻辑上集中。
❖ 物理与逻辑上都分布。
第一种比较成熟，也比较基本，所 以我们以物理上分布，逻辑上集中类 型的分布式数据库系统为主，介绍分 布式数据库系统的一些基本原理和结 构。物理上分布，逻辑上集中的 DDBMS体系结构如下图：
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❖注意： ❖ 1、 2、每个结点都有LDBMS和分布