分布式數(shù)據(jù)庫綜述報告

1、數(shù)據(jù)庫新技術(shù)課程綜合考核報告電子科技大學(xué)研究生課程綜合考核報告課程名稱：數(shù)據(jù)庫新技術(shù)教師姓名：胡旺學(xué)生姓名：董輝學(xué)號：201521060521成績：學(xué)期：2015年下學(xué)期學(xué)以致用用以促學(xué)數(shù)據(jù)庫新技術(shù)課程綜合考核報告分布式數(shù)據(jù)庫綜述報告摘要隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)日趨成熟、計算機(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)庫應(yīng)用已經(jīng)普遍建立于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上。這時集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)表現(xiàn)出它的不足：數(shù)據(jù)按實際需要已在網(wǎng)絡(luò)上分布存儲，再采用集中式處理，勢必造成通信開銷大；應(yīng)用程序集中在一臺計算機(jī)上運(yùn)行，一旦該計算機(jī)發(fā)生故障，則整個系統(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

2、差。在這種形勢下，集中式DB的“集中計算”概念向“分布計算”概念發(fā)展。分布計算主要體現(xiàn)在客戶機(jī)/服務(wù)器模式和分布式數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)兩個方面。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常使用較小的計算機(jī)系統(tǒng)，每臺計算機(jī)可單獨放在一個地方，每臺計算機(jī)中都有DBMS勺一份完整拷貝副本，并具有自己局部的數(shù)據(jù)庫，位于不同地點的許多計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)互相連接，共同組成一個完整的、全局的大型數(shù)據(jù)庫。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：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。如果一個組織機(jī)構(gòu)需要增加新的相對自主的組織單位來擴(kuò)充機(jī)構(gòu)，則分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以在對當(dāng)前機(jī)構(gòu)影響最小的情況下進(jìn)行擴(kuò)充。均衡負(fù)

3、載的需要。數(shù)據(jù)的分解采用使局部應(yīng)用達(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)中已存在幾個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，而且實現(xiàn)全局應(yīng)用的必要性增加時，就可以由這些數(shù)據(jù)庫自下而上構(gòu)成分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：分布式數(shù)據(jù)庫集群數(shù)據(jù)存儲1 .分布式數(shù)據(jù)庫產(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)庫系統(tǒng)。以IMS為代表的層次型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)于1968年問世。20世紀(jì)七十年代初，美國CODASYL數(shù)據(jù)庫任務(wù)組的提出了有名的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫模型DBTG分布式數(shù)據(jù)庫的研究始于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。世界上第一個

4、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SDD-1是由美國計算機(jī)公司（CCA于1979年在DEC學(xué)以致用用以促學(xué)數(shù)據(jù)庫新技術(shù)課程綜合考核報告計算機(jī)上實現(xiàn)。七十年代，計算機(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)致了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。這個時期，世界上先后建成了許多規(guī)模巨大的、全國性的廣域計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對經(jīng)濟(jì)、國防、情報、科學(xué)技術(shù)和社會生活產(chǎn)生了深刻的影響。隨著微型計算機(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)大微型計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的功能，要求將許多分布在不同地點上的微型計算機(jī)互連起來，共同工作。這樣，進(jìn)入了分布式數(shù)據(jù)庫時代。20世紀(jì)90年代以來，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)入商品化應(yīng)用階段，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品均發(fā)

5、展成以計算機(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)庫產(chǎn)品，同時分布式數(shù)據(jù)庫逐步向客戶機(jī)/服務(wù)器模式發(fā)展。隨著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)日趨成熟、計算機(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)庫應(yīng)用已經(jīng)普遍建立于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上。這時集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)表現(xiàn)出它的不足：數(shù)據(jù)按實際需要已在網(wǎng)絡(luò)上分布存儲，再采用集中式處理，勢必造成通信開銷大；應(yīng)用程序集中在一臺計算機(jī)上運(yùn)行，一旦該計算機(jī)發(fā)生故障，則整個系統(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。在這種形勢下，集中式DB的“集中計算”概念向“分布計算”概念發(fā)展，以分布式為主要特征的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)受到人們的注意。分布式

6、數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域已形成一個分支。2 .國內(nèi)外研究進(jìn)展分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DistributedDatabasesystem,簡稱DDBSH有20多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了一個從產(chǎn)生到發(fā)展的過程，取得了長足的進(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，DDBSB進(jìn)入商品化應(yīng)用階段，當(dāng)前,分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)成熟并得到廣泛應(yīng)用。一些數(shù)據(jù)庫廠商在不斷推出和改進(jìn)自己的分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，以適應(yīng)多種需要和擴(kuò)大市場的占有份額。但是，實現(xiàn)和建立分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)絕對不是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的簡單結(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

7、技術(shù)。而且，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)雖然基于集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，但分布式數(shù)據(jù)庫系統(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)庫系統(tǒng)的應(yīng)用被推遲。至今完全遵循分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)規(guī)則，特別是實學(xué)以致用用以促學(xué)數(shù)據(jù)庫新技術(shù)課程綜合考核報告現(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)庫國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國對分布式數(shù)據(jù)庫系統(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現(xiàn)了幾個各具特色的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。如由中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所設(shè)計，由該所與上?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)、華東師范大學(xué)合作實現(xiàn)的C.POREL武漢大學(xué)研制的WDDBSWOODDB陳北大學(xué)研制

8、的DM/FO系統(tǒng)等，尤其值得一提的是華中科技大學(xué)達(dá)夢數(shù)據(jù)庫多媒體研究所開發(fā)的DM乃媒體數(shù)據(jù)庫，它解決了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和透明訪問的難度。他們的工作對我國分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的理論研究和應(yīng)用開發(fā)起到了積極的推動作用。2.2 分布式數(shù)據(jù)庫國外發(fā)展現(xiàn)狀國外對分布數(shù)據(jù)管理的研究有兩個方面：一是單項的研究。比如數(shù)據(jù)的分布問題，通信問題等。在研究一個問題時，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)庫設(shè)計和更新同步之間就有密切的聯(lián)系，對于更新要求，依據(jù)不同的更新同步方案，對通信系統(tǒng)的要求也隨著不同。因此，就要對這些因素綜合地考慮。二是對

9、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究。計算機(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)庫和分布數(shù)據(jù)庫的領(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，必然會導(dǎo)致處理數(shù)據(jù)庫和分布數(shù)據(jù)庫問題的顯然不同的一些原則和方法。分布式數(shù)據(jù)庫系統(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)庫實現(xiàn)思路及體系結(jié)構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫組成，是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物。分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是具有管理分布數(shù)據(jù)庫功能的計算機(jī)系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫則是一組邏輯上屬同一系統(tǒng)，但物理上分布在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同

10、結(jié)點的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的集合，由分布于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的多個邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù)庫組成。網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點（場地）具有獨立處理的能力（稱為本地自治），可執(zhí)行局部應(yīng)用，同時，每個結(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)也能執(zhí)行全局應(yīng)用。所謂局部應(yīng)用即僅對本結(jié)點的數(shù)據(jù)學(xué)以致用用以促學(xué)數(shù)據(jù)庫新技術(shù)課程綜合考核報告庫執(zhí)行某些應(yīng)用。所謂全局應(yīng)用(或分布應(yīng)用)是指對兩個以上結(jié)點的數(shù)據(jù)庫執(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)庫系統(tǒng)。對用戶來說，一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)邏輯上看如同集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一樣，用戶可在任何一個場地執(zhí)行全局應(yīng)用。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)抽象為4層的結(jié)構(gòu)模式。這種結(jié)構(gòu)模式得到了國內(nèi)外的支持和認(rèn)同。4層模式劃分為全局外層、全局

11、概念層、局部概念層和局部內(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)庫系統(tǒng)，也適用于異構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。4 .分布式數(shù)據(jù)庫主要特點及優(yōu)缺點DDBS勺基本特點：(1)物理分布性：數(shù)據(jù)不是存儲在一個場地上，而是存儲在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多個場地上。邏輯整體性：數(shù)據(jù)物理分布在各個場地，但邏輯上是一個整體，它們被所有用戶(全局用戶)共享，并由一個DDBMS一管理。(2)場地自治性：各場地上的數(shù)據(jù)由本地的DBMSF理，具有自治處理能力，完成本場地的應(yīng)用(局部應(yīng)用)。(3)場地之間協(xié)作性：各場地雖然具有高度的自治性，但是又相互協(xié)作構(gòu)成一個整體。DDBS勺其他特點(1)數(shù)據(jù)獨立性(2)集

12、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勺優(yōu)點(1)具有靈活的體系結(jié)構(gòu)(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、可用性好學(xué)以致用用以促學(xué)數(shù)據(jù)庫新技術(shù)課程綜合考核報告(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勺缺點(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)庫發(fā)展趨勢未來分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展趨勢，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)

13、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)用并行計算機(jī)、高性能工作站對其影響顯著，也引導(dǎo)著分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展趨勢。人工智能和分布式數(shù)據(jù)庫的相結(jié)合是數(shù)據(jù)庫技術(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)庫更加智能化，即數(shù)據(jù)挖掘和知識工程。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，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)勢在于對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理、檢索，而邏輯推理能力是數(shù)據(jù)庫技術(shù)所不具備的。另一方面，人工智能則可以通過計算機(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)庫應(yīng)該

14、是人工智能分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，同時具有兩者的優(yōu)點且避免他們的缺點，而這也就是分布式知識庫系統(tǒng)。知識庫是存儲事實的外延數(shù)據(jù)庫和存儲常用知識的內(nèi)涵數(shù)據(jù)庫的聯(lián)合體。以關(guān)系代數(shù)為理論基礎(chǔ)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系是非常嚴(yán)格的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前，它已經(jīng)能夠滿足現(xiàn)實生活中的眾多應(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代，這一點也逐漸滲透到數(shù)據(jù)庫技術(shù)領(lǐng)域，也推動著分布式數(shù)據(jù)庫的應(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)庫具有以下幾個優(yōu)點，高性能和高可用性，能夠很好的適應(yīng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的高度分布，同時，它還支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，也擁有隱藏信

15、息的特性。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的迅猛發(fā)展，新一代數(shù)據(jù)庫必將具有數(shù)據(jù)量大和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，而新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用則需要具有復(fù)雜數(shù)據(jù)處理操作和高效事物處理能力，學(xué)以致用用以促學(xué)數(shù)據(jù)庫新技術(shù)課程綜合考核報告這也就需要高性能的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持。近些年，并行計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展迅猛，而并行計算機(jī)機(jī)群為高性能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)帶來了強(qiáng)有力的支持。在這個基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。并行數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫相比，具有以下三點重要的不同：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；實現(xiàn)方式不同，在并行服務(wù)器系統(tǒng)中，站點間工作負(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，站點之間是完全不獨立的?，F(xiàn)在隨著大數(shù)據(jù)和云時代的到來，面對海量的數(shù)據(jù)，在將來的計算機(jī)發(fā)展歷程中分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將會越來越重要，我們也相信在不久的將來，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)會給我們的生活帶來更多的便捷。6 .結(jié)論數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生，主要是為了方便人們自動化管理和使用日常生活中的海量數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化地管理、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，它也逐漸被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的歷