分布式数据库系统
分布式数据库系统的优势与劣势
分布式数据库系统的优势与劣势在当今数字化时代，数据的管理和处理成为了企业和组织运行的关键。
数据库系统作为存储和管理数据的重要工具，也在不断发展和演进。
其中，分布式数据库系统逐渐崭露头角，为处理大规模数据和高并发访问提供了有效的解决方案。
然而，就像任何技术一样，它既有显著的优势，也存在一些不可忽视的劣势。
一、分布式数据库系统的优势1、高可用性和容错性分布式数据库系统通常由多个节点组成，这些节点分布在不同的物理位置。
当其中一个节点出现故障时，其他节点可以继续提供服务，从而确保系统的不间断运行。
这种容错机制大大提高了系统的可用性，减少了因单点故障导致的服务中断风险。
例如，在一个电子商务网站中，如果数据库的某个节点出现故障，其他节点可以迅速接管，用户仍然能够进行购物、下单等操作，不会受到明显的影响。
2、可扩展性强随着业务的增长，数据量和访问量往往会急剧增加。
分布式数据库系统可以通过添加更多的节点来轻松扩展存储容量和处理能力，以满足不断增长的需求。
比如，一家社交媒体公司在用户数量快速增长时，可以快速地添加新的数据库节点，而无需对整个系统进行大规模的重构。
3、高性能和并发处理能力由于数据分布在多个节点上，查询和操作可以并行执行，从而提高了系统的整体性能和响应速度。
多个节点可以同时处理不同的请求，有效地应对高并发访问的场景。
对于像在线游戏这样需要同时处理大量玩家操作的应用，分布式数据库能够快速响应，保证游戏的流畅性。
4、数据分布和本地化数据可以根据地理位置、业务需求或访问模式等因素进行分布。
这样，用户在访问数据时，可以从距离自己较近的节点获取，减少了数据传输的延迟，提高了访问效率。
例如，一家全球性的企业可以将其在不同地区的数据存储在当地的数据库节点中，当地的员工在访问数据时能够获得更快的响应速度。
5、成本效益虽然分布式数据库系统的初始建设成本可能较高，但从长期来看，它可以通过灵活的扩展和资源利用，降低总体拥有成本。
分布式数据库系统标准
分布式数据库系统标准分布式数据库系统是指将数据存储在多个计算机节点上，并通过网络连接进行数据交换和共享的系统。
在当今大数据时代，分布式数据库系统已经成为了大型企业和互联网公司处理海量数据的重要工具。
然而，由于分布式数据库系统涉及到多个节点之间的数据一致性、容错性、性能等方面的问题，因此需要制定一套标准来规范和指导分布式数据库系统的设计与实现。
首先，分布式数据库系统的标准应当包括数据一致性的要求。
在分布式环境下，多个节点之间的数据同步是一个非常重要的问题。
标准应当规定数据更新的一致性策略，确保在数据更新操作时，各个节点的数据能够保持一致。
此外，还需要规定数据的一致性检测与修复机制，以应对数据不一致的情况。
其次，分布式数据库系统的标准还应当包括容错性的要求。
在分布式系统中，任何一个节点的故障都不应该影响整个系统的正常运行。
因此，标准应当规定节点故障检测与恢复机制，确保系统在节点故障时能够自动进行故障转移和恢复操作，保证系统的持续可用性。
另外，分布式数据库系统的标准还应当包括性能的要求。
在处理海量数据的情况下，系统的性能表现直接影响到用户体验和业务效率。
标准应当规定数据分片与分布策略，确保数据能够被均衡地分布在各个节点上，提高系统的并发处理能力和吞吐量。
同时，还需要规定查询优化与索引策略，提高系统的查询性能和响应速度。
最后，分布式数据库系统的标准还应当包括安全性的要求。
在分布式环境下，数据的安全性是一个至关重要的问题。
标准应当规定数据加密与权限控制策略，确保数据在传输和存储过程中不会被泄露或篡改。
同时，还需要规定访问审计与日志记录机制，以便对系统的安全性进行监控和审计。
综上所述，分布式数据库系统标准应当包括数据一致性、容错性、性能和安全性等方面的要求。
这些标准将有助于规范和指导分布式数据库系统的设计与实现，提高系统的可靠性和稳定性，满足大数据时代对于高效数据处理和存储的需求。
《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 标准
分布式数据库是指将数据分散存储在多个节点上的数据库系统，以提高数据访问和处理效率。
分布式数据库标准主要包括以下几个方面：
1. 分布式数据库架构：定义了分布式数据库系统的体系结构，包括节点类型、连接方式、数据复制等。
2. 数据一致性：定义了分布式数据库系统中数据一致性的概念和保证方法，包括故障恢复、数据同步、数据冲突解决等。
3. 数据访问：定义了分布式数据库系统中数据的访问方式，包括数据查询、数据更新等，以及如何实现数据的并发控制。
4. 安全性：定义了分布式数据库系统中数据的安全性要求，包括数据加密、访问控制、身份认证等。
5. 性能优化：定义了分布式数据库系统中性能优化的方法，包括数据分片、数据分区、负载均衡等。
综上所述，分布式数据库标准为分布式数据库的设计、实现和运维提供了指导和规范，有助于提高分布式数据库系统的
性能和可靠性。
数据库系统概论第十四章分布式数据库系统
分布式数据库设计
– 组合存储 这种方法是重复存储和分片存储相结合的方 法。关系被划分为几个片段，系统为每个片 段维护几个副本，每个副本存放于不同的结 点上。
分布式数据库设计
命名和局部自治性 – 每个数据项（关系、副本、片段）必须有唯 一的名字，在分布式数据库系统中必须保证 在不同的结点上不会用同一个名字来代表不 同的数据项。 – 途径1：名字服务器
分布式数据库和分布式数据库系统
– 全局的一致性、可串行性和可恢复性
• 分布式数据库系统中各局部数据库应满足集中式 数据库的一致性、并发事务的可串行性和可恢复 性。除此之外还应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全局的可恢复性。 这是因为在分布式数据库系统中全局应用要涉及 两个以上结点的数据，全局事务可能由不同结点 上的多个操作组成。
– 逐步扩展处理能力和系统规模
• 相对于集中式数据库系统，分布式数据库系统能 够方便地将一个新结点纳入系统，而不影响现有 系统的结构和系统的正常运行，提供了逐步扩展 系统能力的较好途径。
分布式数据库的体系结构
全局外模式 全局外模式
映像1 映像2
全局概念模式
全局DBMS
分片模式
映像3 分布模式 局部概念模式
• 可用性强 如果某个存储R的结点出了故障，系统仍然可以使用其它 结点上的副本继续处理用户查询，使系统正常运行。 • 增强并行性 由于R的重复存储，可以使更多的用户并行地查询R。
数据的重复存储也会带来一些问题，如增加了更新 操作的开销，加大了并行控制的难度
分布式数据库设计
– 分片存储 关系被划分为几个片段，各个片段存储在不 同的结点上。将数据分片，使数据存放的单 位不是关系而是片段，这既有利于按照用户 的需求较好地组织数据的分布，也有利于控 制数据的冗余度。分片时必须遵循以下原则：
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
26
查询处理和优化
策略5：
传（S#,P#）
(S)SP
P
场地A
14
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。
分布式数据库系统(DDBS)概述.
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。
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分布式数据库系统
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。
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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，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。
分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展起来的，是计算机技术和网络技术结合的产物。
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的数据存储在本地，实施就地存放本地使用，从而提高响应速度，降低通信费用。
分布式数据库系统与集中式数据库系统相比具有可扩展性，通过增加适当的数据冗余，提高系统的可靠性。
在集中式数据库中，尽量减少冗余度是系统目标之一．其原因是，冗余数据浪费存储空间，而且容易造成各副本之间的不一致性．而为了保证数据的一致性，系统要付出一定的维护代价．减少冗余度的目标是用数据共享来达到的。
而在分布式数据库中却希望增加冗余数据，在不同的场地存储同一数据的多个副本,其原因是：①．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，不会因一处故障而造成整个系统的瘫痪。
②．提高系统性能系统可以根据距离选择离用户最近的数据副本进行操作，减少通信代价，改善整个系统的性能。
分布式数据库具有以下几个特点：
(1)、数据独立性与位置透明性。
数据独立性是数据库方法追求的主要目标之一，分布透明性指用户不必关心数据的逻辑分区，不必关心数据物理位置分布的细节，也不必关心重复副本（冗余数据）的一致性问题，同时也不必关心局部场地上数据库支持哪种数据模型．分布透明性的优点是很明显的．有了分布透明性，用户的应用程序书写起来就如同数据没有分布一样．当数据从一个场地移到另一个场地时不必改写应用程序．当增加某些数据的重复副本时也不必改写应用程序．数据分布的信息由系统存储在数据字典中．用户对非本地数据的访问请求由系统根据数据字典予以解释、转换、传送．
(2)、集中和节点自治相结合。
数据库是用户共享的资源．在集中式数据库中，为了保证数据库的安全性和完整性，对共享数据库的控制是集中的，并设有DBA负责监督和维护系统的正常运行．在分布式数据库中，数据的共享有两个层次：一是局部共享，即在局部数据库中存储局部场地上各用户的共享数据．这些数据是本场地用户常用的．二是全局共享，即在分布式数据库的各个场地也存储可供网中其它场地的用户共享的数据，支持系统中的全局应用．因此，相应的控制结构也具有两个层次：集中和自治．分布式数据库系统常常采用集中和自治相结合的控制结构,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。
当然,不同的系统集中和自治的程度不尽相同．有些系统高度自治，连全局
应用事务的协调也由局部DBMS、局部DBA共同承担而不要集中控制，不设全局DBA,有些系统则集中控制程度较高，场地自治功能较弱。
(3)、支持全局数据库的一致性和和可恢复性。
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．例如, 银行转帐业务包括两个结点上的更新操作。
这样，当其中某一个结点出现故障操作失败后如何使全局业务滚回呢？如何使另一个结点撤销已执行的操作(若操作已完成或完成一部分）或者不必再执行业务的其它操作(若操作尚没执行)？这些技术要比集中式数据库复杂和困难得多，分布式数据库系统必须解决这些问题．
(4)、复制透明性。
用户不用关心数据库在网络中各个节点的复制情况，被复制的数据的更新都由系统自动完成。
在分布式数据库系统中，可以把一个场地的数据复制到其他场地存放，应用程序可以使用复制到本地的数据在本地完成分布式操作，避免通过网络传输数据，提高了系统的运行和查询效率。
但是对于复制数据的更新操作，就要涉及到对所有复制数据的更新。
(5)、易于扩展性。
在大多数网络环境中，单个数据库服务器最终会不满足使用。
如果服务器软件支持透明的水平扩展，那么就可以增加多个服务器来进一步分布数据和分担处理任务。
分布式数据库的优点：
(1)具有灵活的体系结构。
(2)适应分布式的管理和控制机构。
(3)经济性能优越。
(4)系统的可靠性高、可用性好。
(5)局部应用的响应速度快。
(6)可扩展性好，易于集成现有系统。
分布式数据库的缺点：
(1)系统开销大，主要花在通信部分。
(2)复杂的存取结构，原来在集中式系统中有效存取数据的技术，在分成式系统中都不再适用。
(3)数据的安全生和保密性较难处理。
分布式数据库系统的目标
分布式数据库系统的目标，也就是研制分布式数据库系统的目的、动机，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。
使用数据库的单位在组织上常常是分布的（如分为部门、科室、车间等等），在地理上也是分布的．分布式数据库系统的结构符合部门分布的组织结构，允许各个部门对自己常用的数据存储在本地，在本地录入、查询、维护，实行局部控制．由于计算机资源靠近用户，因而可以降低通信代价，提高响应速度，使这些部门使用数据库更方便更经济。
2．提高系统的可靠性和可用性。
改善系统的可靠性和可用性是分布式数据库的主要目标．将数据分布于多个场地，并增加适当的冗余度可以提供更好的可靠性．一些可靠性要求较高的系统，这一点尤其重要．因为一个地出了故障不会引起整个系统崩溃．因为故障场地的用户可以通过其它场地进入系统．而其它场地的用户可以由系统自动选择存取路径，避开故障场地，利用其它数据副本执行操作，不影响业务的正常运行．
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．
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。
在集中式系统中为了扩大规模常用的方法有两种：一种是在开始设计时留有较大的余地．这容易造成浪费，而且由于预测困难，设计结果仍可能不适应情况的变化．另一种方法是系统升级，这会影响现有应用的正常运行．并且当升级涉及不兼容的硬件或系统软件有了重大修改而要相应地修改已开发的应用软件时，升级的代价就十分昂贵而常常使得升级的方法不可行．分布式数据库系统能方便地把一个新的结点纳入系统，不影响现有系统的结构和系统的正常运行，提供了逐渐扩展系统能力的较好途径，有时甚至是唯一的途径。