分布式数据库系统概述共69页文档
分布式数据库系统
*第十四章 分布式数据库系统由于计算机网络通信的迅速发展以及地理上分散的公司、团体和组织对数据库更为广泛的应用的需求，20世纪80年代，在集中式数据库系统成熟技术的基础上产生和发展了分布式数据库系统(Distributed Database System)。
分布式数据库系统是数据库技术和网络技术两者相互渗透和有机结合的结果。
这一章介绍分布式数据库系统的基本概念，由于分布式数据库系统比集中式数据库系统更复杂，在有限的篇幅中只能论述最基本的概念和技术，作为今后进一步学习分布式数据库系统的基础。
14.1 概 述14.1.1 分布式数据库系统什么样的一个数据库系统才算是分布式数据库系统呢？一个粗略的定义是：“分布式数据库由一组数据组成，这些数据物理上分布在计算机网络的不同结点(亦称场地)上，逻辑上是属于同一个系统”。
这个定义强调了下面两点：(1) 分布性。
数据库中的数据不是存储在同一场地上，更确切地讲，不存储在同一计算机的存储设备上，这就可以和集中式数据库相区别。
(2) 逻辑整体性。
这些数据逻辑上是互相联系的，是一个整体(逻辑上如同集中数据库)。
这就可以和分散在计算机网络不同结点上的那些集中式数据库或文件的集合相区别。
后者各结点的数据之间没有内在的逻辑联系。
所以在讨论分布式数据库时就有了全局数据库(逻辑上)和局部数据库(物理上)的概念。
但是，这个定义仍然是不精确的，下面来分析两个例子。
［例1］如图14.1所示，这个系统中有3台服务器，每台服务器有自己的数据库系统，3台服务器之间通过网络相连，每台服务器有自己的若干客户机。
用户可以通过客户机对本地服务器中的数据库执行某些应用(称之为局部应用)，也可以通过客户机对两个或两个以上结点中的数据库执行某些应用(称之为全局应用或分布应用)。
这样的系统是分布式数据库系统，而不支持全局应用的系统不能称为分布式数据库系统。
一个典型的全局应用的例子是银行转账。
这个应用要求从一个分行的账户(设在DB1数据库)中转移若干金额到另一个分行的账户(设在DB3数据库)中去，因此要同时更新两个结点上的数据库。
分布式数据库系统
分布式数据库系统分布式数据库系统：实现数据管理的协同与高效随着互联网和大数据时代的来临，数据的规模和复杂性日益增加。
为了应对这一挑战，传统的集中式数据库体系结构已经无法满足快速处理大规模数据的需求。
分布式数据库系统应运而生。
分布式数据库系统是指将一个数据库分为多个子数据库，分别存储于不同的计算机节点上，并通过网络连接实现数据的共享和协同管理的系统。
该系统能够提供可靠、高效的数据存储和查询服务，实现数据的分布式处理与管理。
首先，分布式数据库系统具备更高的可扩展性。
当单个数据库无法满足用户需求时，可以通过增加节点的方式扩充系统容量，从而提供更大规模的数据存储和处理能力。
这种扩展性使得分布式数据库系统能够应对不断增长的数据量和并发访问压力，保证系统的稳定性和可用性。
其次，分布式数据库系统提供了更高的灵活性和可靠性。
由于数据被分散存储在不同的节点上，即使某个节点发生故障，系统依然可以继续运行，不会造成数据的丢失和服务的中断。
同时，分布式数据库系统可以根据需求动态地调整数据的分布和副本的数量，从而实现数据的备份和容灾，保证数据的安全性和可靠性。
此外，分布式数据库系统具备更高的性能和响应速度。
通过将数据分散存储在多个节点上，并行地进行数据处理和查询，可以提高系统的并发处理能力和响应速度。
同时，分布式数据库系统可以根据数据的访问模式和访问热点，灵活地进行数据的划分和复制，从而提高数据的访问效率和性能。
这种高性能和灵活性使得分布式数据库系统成为处理高并发、复杂查询和大规模数据分析的理想选择。
分布式数据库系统在实际应用中具有广泛的应用场景。
首先，电子商务行业需要处理大量的用户数据和交易数据，分布式数据库系统可以提供高性能和高并发的数据处理服务，保证系统的可用性和用户体验。
其次，物联网和智能设备的快速发展，导致数据量急剧增长，分布式数据库系统可以满足对实时数据处理的需求。
再者，社交媒体和在线教育平台需要处理海量的用户行为数据和协同编辑数据，分布式数据库系统可以提供高效、可靠的数据管理和分析服务。
分布式数据库系统
分布式数据库系统为满足现代信息处理的需求，传统的集中式数据库系统已经无法有效地处理大规模和高并发的数据访问。
为了解决这个问题，分布式数据库系统应运而生。
分布式数据库系统是指将数据存储在多台计算机上，并通过网络进行数据的管理和访问的一种系统架构。
在分布式数据库系统中，各个节点之间共享数据，分担负载，提高了系统的性能和可靠性。
一、分布式数据库系统的架构分布式数据库系统的架构通常包括以下几个组件：1. 数据分片和分布式存储：为了提高系统的性能和可扩展性，数据通常会被分成多个片段，分布存储在不同的节点上。
这样可以实现数据的并行处理和访问，并减轻单个节点的负载压力。
2. 共享存储和协调者节点：为了实现数据的共享和一致性，分布式数据库系统通常会有一个或多个专门的协调者节点，用于管理和协调各个节点之间的数据操作。
协调者节点负责处理各个节点之间的数据一致性和事务处理。
3. 数据复制和冗余备份：为了提高系统的可靠性和容错性，分布式数据库系统通常会对数据进行复制和冗余备份。
当一个节点发生故障时，系统可以自动切换到备用节点上，保证数据的可用性和连续性。
4. 数据一致性和并发控制：在分布式数据库系统中，由于数据的复制和分片，节点之间的数据一致性和并发控制成为一个重要的问题。
系统需要采用合适的算法和机制来解决数据一致性和并发冲突的问题，并确保数据的正确性和完整性。
二、分布式数据库系统的优势分布式数据库系统相比于传统的集中式数据库系统具有以下几个优势：1. 高性能和可扩展性：分布式数据库系统可以将数据分片存储在多个节点上，并实现数据的并行处理和访问。
这样可以充分利用多台计算机的资源，并提高系统的性能和可扩展性。
2. 高可靠性和容错性：分布式数据库系统通过数据的复制和冗余备份，实现了数据的高可靠性和容错性。
即使某个节点发生故障，系统依然可以正常运行，保证数据的可用性和连续性。
3. 分布式事务和并发控制：分布式数据库系统通过合适的算法和机制，实现了数据的一致性和并发控制。
数据库分布式系统的说明书
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。
九章节分布式数据库系统DistributedDatabaseSystemDDBS
DDBS
• 数据的分布性 – 分布式数据存储
• 复制 • 分片 • 复制 + 分片
– 数据的冗余
• 提高数据的可用性、并发性、减少网络传输 • 增加了数据更新的开销，副本一致性问题
4
• 事务的分布性
– 局部事务
• 仅访问当地数据库的事务
– 局部数据库的物理描述
• 局部数据库
13
• 全局外模式 • 全局概念模式 • 分片模式 • 分布模式 • 局部概念模式 • 局部内模式 • 局部数据库
– 本地的局部数据库
14
• 分布式数据储存
– 复制
• 多个副本储存在多个节点 • 数据可用性 • 并行度的增加 • 冗余
– 分片
• 水平分片：r1 ∪ r2 • 垂直分片: r1 × r2
• 阶段3
– 收到所有ack，则commit T – 节点commit 后，发出ack T – 收到所有ack T后，complete T
• 恢复
– 只要有一个具有commit T,则提交 – 只要有一个precommit T,已ready T，可提交 25 – 都没有收到precommit T，则回滚
– 分片与副本的数据更新
• 方案
–
生成全局数据字典（数据目录），管理透明映射 16
• 由全局DBA管理、维护
DDBMS的结构
LDB
LDBMS GDBMS
CM
网络
全局数据字典
全局数据字典
CM GDBMS LDBMS
LDB
CM GDBMS LDBMS
全局数据字典
LDB 17
分布式数据库概述
分布式数据库概述分布式数据库是指将数据存储在多个物理节点上的数据库系统。
在传统的集中式数据库中，所有的数据都存储在一个单一的节点上，而分布式数据库将数据分散存储在多个节点上，可以是位于同一个地方或者分布在全球各地的节点。
分布式数据库的设计目标是提供高可用性、高性能、可伸缩性和容错性。
由于数据被分散存储在多个节点上，分布式数据库系统能够支持更高的并发访问，从而提供更好的性能。
同时，由于数据的冗余备份，系统能够容忍节点故障或网络故障，进而提高可用性和容错性。
此外，分布式数据库还可以根据需要扩展节点数量，以满足不断增长的数据需求。
在分布式数据库中，数据的分布和复制是一项重要的设计决策。
通常有两种分布策略：水平分片和垂直分片。
水平分片是将数据按照其中一种规则拆分成更小的数据块，并将它们存储在不同的节点上。
垂直分片是按照数据的类型或属性将其拆分成更小的数据块，并将它们存储在不同的节点上。
分布式数据库还需要解决数据一致性和事务处理的问题。
数据的一致性是指在多个节点之间保持数据的同步更新，使得读操作能够获得最新的数据。
为了实现数据一致性，常见的解决方案是使用复制技术，即将数据复制到多个节点，并使用一致性协议来维护数据的一致性。
另外，事务处理是分布式数据库的核心功能之一，要求在多个节点之间保持原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）。
分布式数据库还需要考虑数据访问和查询的优化问题。
由于数据被分布存储在多个节点上，查询请求可能需要访问多个节点才能获取完整的结果。
因此，需要设计适当的查询优化算法，以最小化数据传输和查询延迟。
此外，还需要考虑数据的负载均衡问题，即如何将查询请求合理地分布到不同的节点上，以避免一些节点过载。
随着互联网的发展和大数据的兴起，分布式数据库越来越受到关注和应用。
许多互联网公司和科研机构都在使用分布式数据库来管理和分析大规模的数据。
此外，分布式数据库还被广泛应用于云计算和边缘计算等领域，以满足不断增长的数据需求和提供更好的服务质量。
分布式数据库2
第一篇分布式数据库 (2)第一章分布式数据库系统概述 (2)1.1 DDBS特点 (2)1.2 DDBS的优缺点 (2)第二章数据分片 (2)2.1 数据分片的类型 (2)2.2数据分片的条件 (3)第三章DDBS体系结构 (3)第四章DDBS的安全性保证 (3)4.1数据库安全性的两个部分 (3)4.2安全性策略 (4)第五章分布式数据更新 (4)第六章分布式查询 (4)参考文献 (4)第二篇集团旅行社财务系统 (5)第一章业务概述 (5)1、系统功能 (5)1.1功能结构图 (5)2.2 功能描述 (5)2.3数据库设计的步骤 (6)第三章系统概念模式设计 (7)3.1总部基础设置E-R图 (7)3.2 流水管理子系统E-R图 (7)第四章逻辑数据库设计 (7)第五章用DBMS实现 (8)第一篇分布式数据库第一章分布式数据库系统概述分布式数据库系统（DDBS）是数据库技术和网络技术两者相互渗透和有机结合的结果。
涉及数据库基本理论和网络通信理论。
分布式数据库由一组数据组成，这些数据在物理上分布在计算机网络的不同节点上，逻辑上是属于同一个系统。
这些节点由通讯网络联接在一起，每个节点都是一个独立的数据库系统，它们都拥有各自的数据库、中央处理机、终端，以及各自的局部数据库管理系统。
因此分布式数据库系统可以看作是一系列集中式数据库系统的联合。
它们在逻辑上属于同一系统，但在物理结构上是分布式的。
DDBS已成为信息处理学科的重要领域，正在迅速发展，原因基于以下几点：①它可以解决组织机构分散而数据需要相互联系的问题。
②如果一个组织机构需要增加新的相对自主的组织单位来扩充机构，则分布式数据库系统可以在对当前机构影响最小的情况下进行扩充。
③均衡负载的需要。
数据的分解采用使局部应用达到最大，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。
分布式数据库系统
分布式数据库系统—复习本页仅作为文档封面’使用时可以删徐This document is for reference only■r;u'21year・\4arch一、填空分布式数据库系统按局部数据库管理系统的数据模型分类，可以分为—和两类。
同构型DDBS异构型DDBS分布式数据库系统按全避控制系统类型分类，可以分为________ 、和____ 三类。
全局控制集中型DDBS全局控制分散型DDBS全局控制可变型DDBS分布式数据库是分布式数据库系统中各站点上数据库的逻辑集合，它山—和组成。
应用数据库描述数据库数据分片的三种基本方法是：_______ 、______ 和 ____ 三类。
水平分片垂直分片混合分片分布式数据库中的数据分布策略有：、、和____ 四层。
集中式分割式复制式混合式分布式数据库是多层模式结构，一般划分为_______ 、____ 、和____ 四层。
全局外层全局概念层局部概念层局部内层一个分布式数据库管理系统一般应包括______ 、______ 、和____ 四个基本功能模块。
查询处理模块完整性处理模块调度处理模块可幕性处理模块分布透明性包括______ 、_______ 和___ 三个层次。
分片透明性位置透明性局部数据模型透明性分布式数据库系统的创建方法，大致可分为_______ 和____ 两种。
组合法重构法集中式数据库设计一般包括：需求分析，概念设讣，逻辑设计和物理设计四个阶段，分布式数据库设计除了上述四个阶段外，还需增加一些个新的阶段，它位于______ 和___ 之间。
分布设计逻辑设计物理设计水平分片的方法可归为______ 和____ 两种。
初级分片导出分片DATAID-D相对于DATAID-1增加了______ 和_____ 两个阶段。
分布要求分析分布设计DATAID-D中的分布设计分成_____ 、_____ 、和____ 四个阶段。
分片设讣非冗余分配冗余分配局部模式的至新构造分布式查询优化的准则是_________________________ 0通信费用和响应时间最短在分布式系统中，查询代价QC= ________________________ oI/O代价+CPU代价+通信代价在分布式环境下，查询可分为______ 、 _______ 和 __ 三种类型。