备考软考数据库 13 网络环境下的数据库

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重点：
1 分布式数据库的定义和优缺点
2 分布式数据库的体系结构
3 分布式数据库的查询优化
4 分布式数据库的管理方法
5 WWW技术与数据库技术的结合
6 ,XML
1.分布式数据库(Distributed DataBase System)定义和优缺点
定义：物理上分散逻辑上集中的数据库系统
组成：
  1. 分布式数据库(DDB)
  2. 分布式数据库管理系统(DDBMS)
特点：
  1. 物理分布
  2. 逻辑整体
  3. 场地自治：应用程序可直接使用本节点的数据，通过局部数据模式
  4. 场地之间的协作
  5. 数据独立性
  6. 集中与自治相结合的控制机制
  7. 增加适当冗余度
  8. 事务管理分布
优点：
  1. 灵活的体系结构
  2. 分布式的管理和控制机构
  3. 经济性能优越
  4. 系统可靠性、可用性高
  5. 局部应用的速度快
  6. 可扩展性好
缺点：
  1. 开销大
  2. 复杂的存取结构
  3. 安全性、保密性难
分类：
  1. 同构同质DDBS：各个场地都采用同一类型的数据模型，用同样的DBMS
  2. 同构异质DDBS：同一类型数据模型，不同的DBMS
  3. 异构DDBS：不同数据模型，不同DBMS
2. 分布式数据库的体系结构
存储：先数据分片再数据分配
  1. 数据分片
    关系：
      S(SNO,SNAME,AGE,SEX)
      SC(SNO,CNO,GRAGE)
    1水平分片：
      元组划分为不相交的子集，通过对全局关系进行选择Select获得
    DEFINE FRAGMENT SHF1
        AS SELECT * FROM　S  WHERE SEX = "M";
    DEFINE FRAGMENT SHF2
        AS SELECT * FROM   S  WHERE  SEX = "F";
    2垂直分片：
      属性集划分为若干子集，在子集上做投影Project可获得全局关系，要求：每个子集都包含全局的键，全局的属性都至少属于一个子集
    DEFINE FRAGMENT SVF1
        AS SELECT SNO,AGE,SEX FROM S;
    DEFINE FRAGMENT SVF2
        AS SELECT SNO,SNAME FROM S;
    3导出分片：选择条件是别的表里的属性
    DEFINE FRAGMENT SHF3
        AS SELECT * FROM SC
            WHERE SNO IN
            (SELECT SNO FROM S WHERE SEX = "M");
    4混合分片：上三种的混合
    DEFINE FRAGMENT SHF1
        AS SELECT SNO,SNAME FROM SHF1
    DEFINE FRAGMENT SHF2
        AS SELECT * FROM SVF1 WHERE SEX = "M"
    划分要求：完备性、可重构性、不相交性（垂直分片的键除外）
  2. 数据分配（数据分布）
    方式：集中式、分割式、全复制式、混合式
6层模式的体系结构：
  • 全局外模式
  • 全局概念模式
  • 分片模式
  • 分配模式
  • 局部概念模式
  • 局部内模式
  • 局部数据库
6层模式的特征：
  1. 数据分片与数据分配概念的分离
  2. 数据冗余的显式控制
  3. 局部DBMS的独立性
分布透明性：
  • 全局外模式-逻辑数据独立性-全局概念模式
  • 全局概念模式-分片透明性-分片模式
  • 分片模式-位置透明性-分配模式
  • 分配模式-局部数据模型透明性-局部概念模式
  • 局部概念模式-物理数据独立性-局部内模式
  • 局部数据库
  1. 分片透明性：用户编写程序只需对全局关系进行操作，不许知道分片以及场地
  2. 位置透明性：用户编写程序时必须指明分片，但无需指明场地
  3. 局部数据模型透明性：用户编写程序时必须指明分片以及场地，但无需了解场地使用的是何种数据模型
  4. 复制透明性：部分数据有多个副本，用户不需要知道这些副本的所在
DDBS组成：
  1. DB：LDB，GDB
  2. DD：LDD，GDD
  3. DBMS：LDBMS，GDBMS
  4. 用户：全局用户，局部用户
  5. DBA：全局DBA，局部DBA
DDBMS功能：
  1. 接受用户请求
  2. 访问网络数据字典DD
  3. 分布式处理
  4. 通信接口功能：用户和局部DBMS之间的协调
  5. 进程移植（异构型系统中）
DDBMS模块：
  1. 查询处理模块
  2. 完整性处理模块
  3. 调度处理模块
  4. 可靠性处理模块
3 分布式数据库的查询优化

查询代价的估算方法

  • 集中式DBS中：QC=CPU代价+I/O代价
  • 分布式DBS中：QC=CPU代价+I/O代价+通信代价
  • 通信代价 = C0+C1X，其中C0,C1为系统相关的常量，X为传输数据量
联接策略：
  1. 基于半联接的优化策略
  2. 基于联接的优化策略
基于半联接的优化策略：
  • 思想：网络中只传输参与联接的数据
  • 例：场地1有R关系，场地2有S关系，若在场地2要计算S join R，半联接程序如下：
    1 场地2计算S在公共关系B上的投影ΠB(S)
    2 把ΠB(S)传输给场地1, 
    3 场地1计算R' = R join ΠB(S)
    4 把R'传输给场地2
    5 场地2执行R' join S
基于联接的优化策略：
  • 两个关系在同一场地：循环嵌套、排序扫描
  • 两个关系在不同场地：整体传输、按需传输
4 分布式数据库的管理方法
分布事务管理
分布式数据库中事务一样具有ACID：原子性、一致性、隔离性和耐久性
还需有额外几个特性：
  1. 执行特性：各个子事务直接的协调
  2. 操作特性：在存取操作之外增加通信原语，协调各个子事务之间的数据传输
  3. 控制报文：
分布式数据库的故障：
  • 事务故障：错误输入输出等
  • 系统故障：死循环、缓冲满等
  • 介质故障：磁盘损坏等
  • 网络故障：节点故障、通信故障、报文故障
事务故障的恢复和恢复原则
  • 日志+档案库+检查点
  • 恢复原则：
    1孤立和逐步退出事务原则
    2成功结束事务原则
    3夭折事务原则
两阶段提交协议：
  • 系统包括协调负责者和参与者，协调者有权提交或撤销事务
    1协调者要求所有参与者准备提交（PREPARE）
    2协调者根据参与者的回答进行决定：
    只要有一个参与者撤销事务（ABORT），则协调者全局撤销
    只有所有参与者都同意提交事务（READY），协调者才全局提交（COMMIT）
三阶段提交协议：
  • 前两部与两阶段提交协议一样
  • 若有参与者ABORT则进入第三阶段
5 WWW技术与数据库技术的结合
WWW与数据库的交互方法：
  1. CGi 公共网关接口: 浏览器—WEB服务器—CGI—数据库
    缺点：无状态管理功能，效率低
  2. JDBC：java的数据库访问API
  3. API
动态Web网页和开发：
  • 动态信息包括：1动态数据 2动态页面 3动态内容
  • 动态网页的特点：交互性、自动更新、个性化
  • 构建技术：CGI、ASP、JSP、Servlet、PHP
６XML
可扩展标记语言，优点：可扩充性、灵活性、自描述性、环境无关性
模板驱动：<SelectStmt></SelectStmt>中嵌入SQL语句，生成文件时其中内容有SQL查询结果替代
数据模型：表格、对象

 

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