分布式數(shù)據(jù)庫(kù)綜述報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子科技大學(xué)研究生課程綜合考核報(bào)告 課程名稱：數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù) 教師姓名：胡旺 學(xué)生姓名：董輝 學(xué) 號(hào)： 1 成 績(jī)： 學(xué) 期：2015年下學(xué)期 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)綜述報(bào)告摘要  隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)日趨成熟、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)充，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用已經(jīng)普遍建立于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上。這時(shí)集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)表現(xiàn)出它的不足：數(shù)據(jù)按實(shí)際需要已在網(wǎng)絡(luò)上分布存儲(chǔ)，再采用集中式處理，勢(shì)必造成通信開銷大；應(yīng)用程序集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，一旦該計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，則整個(gè)系統(tǒng)受到影響，可靠性不高；集中式處理引起系統(tǒng)的規(guī)模和配置都不夠靈活，系統(tǒng)的可擴(kuò)充性差。在這種形勢(shì)下，集中式DB的“

2、集中計(jì)算”概念向“分布計(jì)算”概念發(fā)展。分布計(jì)算主要體現(xiàn)在客戶機(jī)服務(wù)器模式和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常使用較小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)可單獨(dú)放在一個(gè)地方，每臺(tái)計(jì)算機(jī)中都有DBMS的一份完整拷貝副本，并具有自己局部的數(shù)據(jù)庫(kù)，位于不同地點(diǎn)的許多計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)互相連接，共同組成一個(gè)完整的、全局的大型數(shù)據(jù)庫(kù)。DDBS已成為信息處理學(xué)科的重要領(lǐng)域，正在迅速發(fā)展，原因基于以下幾點(diǎn)：它可以解決組織機(jī)構(gòu)分散而數(shù)據(jù)需要相互聯(lián)系的問題。如果一個(gè)組織機(jī)構(gòu)需要增加新的相對(duì)自主的組織單位來擴(kuò)充機(jī)構(gòu)，則分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以在對(duì)當(dāng)前機(jī)構(gòu)影響最小的情況下進(jìn)行擴(kuò)充。均衡負(fù)載的需要。數(shù)據(jù)的分解采用使局部應(yīng)用

3、達(dá)到最大，這使得各處理機(jī)之間的相互干擾降到最低。負(fù)載在各處理機(jī)之間分擔(dān)，可以避免臨界瓶頸。當(dāng)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)中已存在幾個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，而且實(shí)現(xiàn)全局應(yīng)用的必要性增加時(shí)，就可以由這些數(shù)據(jù)庫(kù)自下而上構(gòu)成分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：分布式數(shù)據(jù)庫(kù) 集群 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1. 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生背景 20世紀(jì)六十年代末和七十年代出現(xiàn)了比較成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。以IMS為代表的層次型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)于1968年問世。20世紀(jì)七十年代初，美國(guó)CODASYL的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組的提出了有名的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)模型DBTG。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的研究始于20世紀(jì)70年代中期。E. F. Codd于20世紀(jì)七十年代中期提出了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。世界上第一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)SD

4、D-1是由美國(guó)計(jì)算機(jī)公司（CCA）于1979年在DEC計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。七十年代，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與飛速發(fā)展的現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。這個(gè)時(shí)期，世界上先后建成了許多規(guī)模巨大的、全國(guó)性的廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、情報(bào)、科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生活產(chǎn)生了深刻的影響。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，又自然地提出了這樣的新問題，為了加強(qiáng)和擴(kuò)大微型計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的功能，要求將許多分布在不同地點(diǎn)上的微型計(jì)算機(jī)互連起來，共同工作。這樣，進(jìn)入了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)代。20世紀(jì)90年代以來，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)入商品化應(yīng)用階段，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品均發(fā)展成以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及多任務(wù)操作系統(tǒng)為核心的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，同時(shí)

5、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)逐步向客戶機(jī)服務(wù)器模式發(fā)展。 隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)日趨成熟、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)充，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用已經(jīng)普遍建立于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上。這時(shí)集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)表現(xiàn)出它的不足：數(shù)據(jù)按實(shí)際需要已在網(wǎng)絡(luò)上分布存儲(chǔ)，再采用集中式處理，勢(shì)必造成通信開銷大；應(yīng)用程序集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，一旦該計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，則整個(gè)系統(tǒng)受到影響，可靠性不高；集中式處理引起系統(tǒng)的規(guī)模和配置都不夠靈活，系統(tǒng)的可擴(kuò)充性差。在這種形勢(shì)下，集中式DB的“集中計(jì)算”概念向“分布計(jì)算”概念發(fā)展，以分布式為主要特征的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究與開發(fā)受到人們的注意。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域已形成一

6、個(gè)分支。2. 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(Distributed Database system，簡(jiǎn)稱DDBS)已有20多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了一個(gè)從產(chǎn)生到發(fā)展的過程，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，許多技術(shù)問題被提出并得到了解決。20世紀(jì)90年代起，DDBS己進(jìn)入商品化應(yīng)用階段，當(dāng)前，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)成熟并得到廣泛應(yīng)用。一些數(shù)據(jù)庫(kù)廠商在不斷推出和改進(jìn)自己的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，以適應(yīng)多種需要和擴(kuò)大市場(chǎng)的占有份額。但是，實(shí)現(xiàn)和建立分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)絕對(duì)不是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的簡(jiǎn)單結(jié)合，而是在這兩種技術(shù)相互滲透和有機(jī)融合后的技術(shù)升華，它又產(chǎn)生了很多新的技術(shù)。而且，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)雖然基于集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，

7、但分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)卻有它自己的特色和理論基礎(chǔ)。由于數(shù)據(jù)的分布環(huán)境形成了很大的固有的技術(shù)難度，使得分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用被推遲。至今完全遵循分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)則，特別是實(shí)現(xiàn)完全分布透明性的商用系統(tǒng)還很難見到。 2.1 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究約在20世紀(jì)80年代初期開始，一些科研單位和高校先后建立和實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)各具特色的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。如由中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所設(shè)計(jì)，由該所與上海科學(xué)技術(shù)大學(xué)、華東師范大學(xué)合作實(shí)現(xiàn)的CPOREL，武漢大學(xué)研制的WDDBS和WOODDBS，東北大學(xué)研制的DMDFO系統(tǒng)等，尤其值得一提的是華中科技大學(xué)達(dá)夢(mèng)數(shù)據(jù)庫(kù)多媒體研究所開發(fā)的DMZ多媒體

8、數(shù)據(jù)庫(kù)，它解決了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和透明訪問的難度。他們的工作對(duì)我國(guó)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的理論研究和應(yīng)用開發(fā)起到了積極的推動(dòng)作用。 2.2 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì)分布數(shù)據(jù)管理的研究有兩個(gè)方面：一是單項(xiàng)的研究。比如數(shù)據(jù)的分布問題，通信問題等。在研究一個(gè)問題時(shí)，假定其它因素是不變的，得出研究成果。此處還要研究的是要將各種因素綜合起來，研究它們的相互作用和結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和更新同步之間就有密切的聯(lián)系，對(duì)于更新要求，依據(jù)不同的更新同步方案，對(duì)通信系統(tǒng)的要求也隨著不同。因此，就要對(duì)這些因素綜合地考慮。二是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展， 已經(jīng)很大程度地影響到了數(shù)據(jù)庫(kù)和分布數(shù)

9、據(jù)庫(kù)的領(lǐng)域。不管是在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)還是局域網(wǎng)領(lǐng)域，都發(fā)生了很多的變比。局域網(wǎng)和遠(yuǎn)程網(wǎng)之間的處理差別，必然會(huì)導(dǎo)致處理數(shù)據(jù)庫(kù)和分布數(shù)據(jù)庫(kù)問題的顯然不同的一些原則和方法。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)成為信息處理學(xué)科的重要領(lǐng)域，正在迅速發(fā)展之中。3. 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)思路及體系結(jié)構(gòu) 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)組成，是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是具有管理分布數(shù)據(jù)庫(kù)功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)則是一組邏輯上屬同一系統(tǒng),但物理上分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的集合，由分布于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)組成。網(wǎng)絡(luò)中

10、的每個(gè)結(jié)點(diǎn)（場(chǎng)地）具有獨(dú)立處理的能力（稱為本地自治），可執(zhí)行局部應(yīng)用，同時(shí)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)也能執(zhí)行全局應(yīng)用。所謂局部應(yīng)用即僅對(duì)本結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行某些應(yīng)用。所謂全局應(yīng)用（或分布應(yīng)用）是指對(duì)兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行某些應(yīng)用。支持全局應(yīng)用的系統(tǒng)才能稱為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。對(duì)用戶來說，一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)邏輯上看如同集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一樣，用戶可在任何一個(gè)場(chǎng)地執(zhí)行全局應(yīng)用。 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)抽象為4層的結(jié)構(gòu)模式。這種結(jié)構(gòu)模式得到了國(guó)內(nèi)外的支持和認(rèn)同。4層模式劃分為全局外層、全局概念層、局部概念層和局部?jī)?nèi)層，在各層間還有相應(yīng)的層間映射。這種4層模式適用于同構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，也適用于異構(gòu)型分布式

11、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。4. 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)主要特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)DDBS的基本特點(diǎn)：（1）物理分布性：數(shù)據(jù)不是存儲(chǔ)在一個(gè)場(chǎng)地上，而是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)場(chǎng)地上。邏輯整體性：數(shù)據(jù)物理分布在各個(gè)場(chǎng)地，但邏輯上是一個(gè)整體，它們被所有用戶（全局用戶）共享，并由一個(gè)DDBMS統(tǒng)一管理。（2）場(chǎng)地自治性：各場(chǎng)地上的數(shù)據(jù)由本地的DBMS管理，具有自治處理能力，完成本場(chǎng)地的應(yīng)用（局部應(yīng)用）。（3）場(chǎng)地之間協(xié)作性：各場(chǎng)地雖然具有高度的自治性，但是又相互協(xié)作構(gòu)成一個(gè)整體。DDBS的其他特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)獨(dú)立性 （2）集中與自治相結(jié)合的控制機(jī)制 （3）適當(dāng)增加數(shù)據(jù)冗余度 （4）事務(wù)管理的分布性DDBS的優(yōu)點(diǎn) （1）具有靈活的體系結(jié)構(gòu)

12、（2）適應(yīng)分布式的管理和控制機(jī)構(gòu) （3）經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越 （4）系統(tǒng)的可靠性高、可用性好 （5）局部應(yīng)用的響應(yīng)速度快 （5）可擴(kuò)展性好，易于集成現(xiàn)有的系統(tǒng)DDBS的缺點(diǎn) （1）系統(tǒng)開銷較大，主要花在通信部分 。（2）復(fù)雜的存取結(jié)構(gòu)（如輔助索引、文件的鏈接技術(shù)），在集中式DBS中是有效存取數(shù)據(jù)的重要技術(shù)，但在分布式系統(tǒng)中不一定有效。 （3）數(shù)據(jù)的安全性和保密性較難處理。5.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展趨勢(shì) 未來分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)，除了解決當(dāng)前面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)還有一些更好的發(fā)展方向。比如與人工智能的有機(jī)結(jié)合、與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合、應(yīng)用并行計(jì)算機(jī)、高性能工作站對(duì)其影響顯著，也引導(dǎo)著分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)。人工智能

13、和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的相結(jié)合是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，這種結(jié)合能夠使分布式數(shù)據(jù)庫(kù)更加智能化，即數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)工程。兩技術(shù)的結(jié)合能夠旨在發(fā)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)中的新信息、所蘊(yùn)含的知識(shí)，而這些內(nèi)容將為人們的生活提供便利與幫助。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)僅僅是一種數(shù)據(jù)處理、分析方面的技術(shù)，它的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、檢索，而邏輯推理能力是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)所不具備的。另一方面，人工智能則可以通過計(jì)算機(jī)模擬人的大腦思維過程，邏輯推理和判斷是人工智能技術(shù)的主要特征。智能化的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該是人工智能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)具有兩者的優(yōu)點(diǎn)且避免他們的缺點(diǎn)，而這也就是分布式知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。知識(shí)庫(kù)是存儲(chǔ)事實(shí)的外延數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)常

14、用知識(shí)的內(nèi)涵數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)合體。以關(guān)系代數(shù)為理論基礎(chǔ)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系是非常嚴(yán)格的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。目前，它已經(jīng)能夠滿足現(xiàn)實(shí)生活中的眾多應(yīng)用。然而，隨著近些年軟件工程技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化的軟件編程方法已經(jīng)逐步進(jìn)入到基于面向?qū)ο蟮木幊虝r(shí)代，這一點(diǎn)也逐漸滲透到數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域，也推動(dòng)著分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用發(fā)展由傳統(tǒng)領(lǐng)域往面向?qū)ο箢I(lǐng)域的擴(kuò)展。分布式面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，高性能和高可用性，能夠很好的適應(yīng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的高度分布，同時(shí)，它還支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，也擁有隱藏信息的特性。 隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新一代數(shù)據(jù)庫(kù)必將具有數(shù)據(jù)量大和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，而新的 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用則需要具有復(fù)雜數(shù)據(jù)處理操作和高效事物

15、處理能力，這也就需要高性能的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持。近些年，并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展迅猛，而并行計(jì)算機(jī)機(jī)群為高性能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)帶來了強(qiáng)有力的支持。在這個(gè)基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)稱為并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。并行數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)相比，具有以下三點(diǎn)重要的不同：應(yīng)用目標(biāo)不同，并行數(shù)據(jù)服務(wù)器中并不苛求最大程度的本地處理能力；實(shí)現(xiàn)方式不同，在并行服務(wù)器系統(tǒng)中，站點(diǎn)間工作負(fù)載主要利用高速網(wǎng)絡(luò)相互調(diào)節(jié)；各站點(diǎn)的地位不同，即并行服務(wù)器系統(tǒng)中不存在局部應(yīng)用和全局應(yīng)用的概念，站點(diǎn)之間是完全不獨(dú)立的。現(xiàn)在隨著大數(shù)據(jù)和云時(shí)代的到來，面對(duì)海量的數(shù)據(jù)，在將來的計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程中分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將會(huì)越來越重要，我們也相信在不久的將來，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)會(huì)給我們的生活帶來更多的便捷。6.結(jié)論 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的產(chǎn)生，主要是為了方便人們自動(dòng)化管理和使用日常生活中的海量數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化地管理、分析，能夠有效提供人們的工作效率。而隨著傳統(tǒng)的人工管理數(shù)據(jù)文件的方式逐漸被取代，它也逐漸被廣