分布式数据库系统概论与设计关键点

分布式数据库系统概述 分布式数据库系统是一种特殊的数据库系统，它的特点是数据在物理上分散存储，但逻辑上呈现为一个整体。这种系统通过计算机网络将不同地理位置的数据库系统连接在一起，形成一个统一的数据库环境。分布式数据库系统的核心特征包括： 1. 物理分布性：数据分布在不同的节点或站点上，每个节点都有自己的存储空间。 2. 逻辑整体性：尽管数据分散，但从用户角度看，系统表现为单一、完整的数据库。 3. 站点自治性：每个站点都能独立处理事务，具有一定的自治能力。 4. 数据分布透明性：用户无需了解数据的确切分布位置，可以像使用集中式数据库一样操作数据。 5. 集中与自治相结合的控制机制：全局控制策略可以是集中式的，也可以是分散式的，或者可变的。 6. 数据冗余：为了提高可用性和容错性，系统通常允许适当的数据冗余。 7. 分布式事务管理：事务处理跨越多个节点，需要协调一致以保证数据的一致性。 按照不同标准，分布式数据库系统可以分类如下： 1. 按数据模型分类：同构性（所有节点使用相同的数据模型）和异构性（节点间数据模型不同）。 - 同构同质型：所有节点使用相同的数据管理系统。 - 同构异质型：节点间可能存在不同的实现，但数据模型相同。 - 异构性：节点间数据模型和数据库管理系统可能完全不同。 2. 按全局控制系统类型分类：全局控制集中型、全局控制分散型和全局控制可变型。 - 全局控制集中型：所有控制决策由一个中心节点处理。 - 全局控制分散型：控制决策分散在各个节点之间。 - 全局控制可变型：控制机制可以根据需要动态调整。 分布式数据库中的数据独立性和分布透明性是重要的概念。数据独立性确保用户不必关注数据的具体存储方式。分布透明性则涉及以下三个层次： 1. 分片透明性：用户不知道数据是如何被分片的。 2. 位置透明性：用户不知道数据具体存储在哪个站点。 3. 局部数据模型透明性：用户不必了解每个站点使用的具体数据模型。 分布式数据库系统设计的目标是优化数据的分布，提高性能和可用性： 1. 本地性或近地性：尽量让数据与处理数据的应用程序位于同一站点，减少网络延迟。 2. 控制数据冗余：在保证可用性的前提下，尽可能减少不必要的数据复制。 3. 工作负荷分布：均衡地分配数据和计算任务，避免部分节点过载。 4. 存储能力和费用：考虑存储成本和扩展性，以适应不断变化的需求。 水平分片是将全局关系按某一属性或属性集合进行划分，形成不相交的子集。初级分片基于关系自身的属性，而导出分片则是根据其他关系或规则推导出来的。例如，对于关系S(S#, SNAME, AGE, SEX)，可以通过初级分片按性别分组，创建两个不相交的片段，分别包含男性和女性员工的信息。 分布式数据库系统提供了在大规模、分布式环境下的数据管理能力，通过精心设计和优化，可以有效地处理大量数据并提供高可用性服务。理解其特点、分类和设计原则对于构建高效、可靠的分布式系统至关重要。