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全面了解分布式数据库

作者:课课家教育     来源: http://www.kokojia.com点击数:1126发布时间: 2019-01-21 16:34:27

标签: 分布式数据库数据库DDBMSLDBMS

  数据库是网络世界当中一个重要的存在,而数据库的类型也多种多样,而今天小编想要讲的是分布式数据库,这是一组结构化的数据结合,是各场地上数据库的逻辑集合。接下来就一起来全面地了解一下这个分布式数据库吧。

  分布式数据库是由一组数据组成的,这些数据分布存放在计算机网络连接的不同场地的计算机中,每一场地都有自治处理(即独立处理)能力并能完成局部应用;而每一场地也参与(至少一种)全局应用程序的执行,该全局应用程序可以通过通信系统存取若干场地的数据。与集中式数据库一样,分布式数据库系统也包含分布是数据库、分布式数据库管理系统和数据库管理员(DBA)等三个主要成分。

  分布式数据库主要特点

  大数据时代,面对海量数据量的井喷式增长和不断增长的用户需求,分布式数据库必须具有如下特征,才能应对不断增长的海量数据。

  1.高可扩展性:分布式数据库必须具有高可扩展性,能够动态地增添存储节点以实现存储容量的线性扩展。

  2. 高并发性:分布式数据库必须及时响应大规模用户的读/写请求,能对海量数据进行随机读/写。

  3. 高可用性:分布式数据库必须提供容错机制,能够实现对数据的冗余备份,保证数据和服务的高度可靠性。

  分布式数据库结构

      图1给出了典型的分布式数据库系统(DDBS)的物理结构。其中在不同地域的3台计算机分别控制本地数据库及各终端用户T;每台计算机及其本地数据库组成了此分布式数据库的一个站点,各站点用通讯网络连接起来,可以是局域网或广域网。

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图1 DDBS的物理结构图

      图2给出了分布式数据库的逻辑结构。其中,DDBMS是分布式数据库管理系统,用来支持分布式数据库的建立和维护。LDBMS是局部数据库管理系统,也就是通常的集中式数据库管理系统,用来管理本站的数据。

 DDBS的逻辑结构

图2 DDBS的逻辑结构

    分布式数据库系统性质特征

  分布式数据库系统是在集中式数据库系统成熟技术的基础上发展起来的,但不是简单地把集中式数据库分散地实现,它具有自己的性质和特征。集中式数据库系统的许多概念和技术,如数据独立性、数据共享和减少冗余度、并发控制、完整性、安全性和恢复等在分布式数据库系统中都有了不同的、更加丰富的内容。

  (1)数据独立性。

  数据独立性是数据库方法追求的主要目标之一。在集中式数据库中,数据独立性包括两方面:数据的逻辑独立性和物理独立性。其意义在于程序和数据的逻辑结构和数据的存储结构无关。在分布式系统中,数据库独立性除了上面所说之外,还有数据分布独立性亦称分布透明性,即用户不必关心数据的逻辑分片,不必关心数据的物理位置分布的细节,也不必关心重复副本(冗余数据)的一致性问题。有了分布透明性,用户的应用程序书写起来就如同数据没有分布一样。在集中式数据库中,数据的独立性是通过系统的三级模式和它们之间的二级映象得到的。分布式数据库,分布透明性是由于引入新的模式和模式之间的映象得到的。

  (2)集中与自治相结合的控制结构。

  数据库是供用户共享的,在集中式数据库中,为保证数据的安全性和完整性,对数据库的控制是集中的。由数据库管理员(DBA)负责监督和维护系统的正常运行。在分布式数据库中,数据的共享有两个层次:一是局部共享,即在局部场地上存储局部用户的共享数据。二是全局共享,即在分布式数据库的各个场地也存储可供网络中其他场地的用户共享的数据,支持全局引用。因此,相应的控制结构也具有两个层次:集中和自治。各局部的DBMS可以独立地管理局部数据库,具有自治的功能。同时,系统又设有集中控制机制,协调各局部DBMS的工作,执行全局应用。

  (3)适当增加数据冗余度。

  在集中式数据库中,尽量减少冗余度是系统目标之一。其原因是,冗余数据浪费存储空间,而且容易造成个副本之间的不一致性。减少冗余度的目标是用数据共享来达到的。而在分布式系统中却希望增加冗余数据,在不同的场地存储同一数据的多个副本。其原因是提高系统的可靠性和性能,当某一场地出现故障,系统可以对另一场地上的相同副本进行操作,不会造成系统的瘫痪。系统可以根据距离选择离用户最近的数据副本进行操作,减少通信代价。但是增加冗余会碰到集中式数据库同样的问题,即不利于更新,增加了系统维护代价,需要在这些方面作出权衡。

  (4)全局的一致性、可串行性和可恢复性。

  分布式数据库中各局部数据库应满足集中式数据库的一致性、可串行性和可恢复性。除此以外,还要保证数据库的全局一致性、可串行性和可恢复性。例如,在前面提到的银行转帐事务中,包括两个节点上的更新操作,当其中一个节点出现故障,应使全局事务回滚,在一个节点撤销已经执行的操作等。

  DDBS的优点

  (1)具有灵活的体系结构

  (2)适应分布式的管理和控制机构

  (3)经济性能优越

  (4)系统的可靠性高、可用性好

  (5)局部应用的响应速度快

  (5)可扩展性好,易于集成现有的系统

  DDBS的缺点

  (1)系统开销较大,主要花在通信部分 。

  (2)复杂的存取结构(如辅助索引、文件的链接技术),在集中式DBS中是有效存取数据的重要技术,但在分布式系统中不一定有效。

  (3)数据的安全性和保密性较难处理。

  分布式数据库系统的分类:

  (1)同构同质型DDBS:各个场地都采用同一类型的数据模型(譬如都是关系型),并且是同一型号的DBMS。

  (2)同构异质型DDBS:各个场地采用同一类型的数据模型,但是DBMS的型号不同,譬如DB2、Oracle、SYBASE、SQLServer等。

  (3)异构型DDBS:各个场地的数据模型的型号不同,甚至类型也不同。随着计算机网络技术的发展,异种机联网问题已经得到较好的解决,此时依靠异构型DDBS就能存取全网中各种异构局部库中的数据。

  分布式数据库的典型应用

  最典型应用的银行领域为例:

  将分散的数据库从逻辑上联系在一起,可以大大提高数据的管理效率。这就是总行和支行之间的关系:总行与全国各地的支行之间既有各自需要处理的数据,又有需要交换的数据。

  将数据分散存储在各地的数据库中,可提高故障发生时的数据安全性。一旦上海支行的数据库出现故障,比如停机、损坏,也是仅仅限于上海支行,总行、广州等其他地区的支行数据库的数据都不会受到影响。

  分布式架构具备良好的扩展性。比如建立一个新的海外支行时,只要将新建的数据库加入到原有的分布式数据库架构中就可以,以最小的代价在不影响原有支行、总行的情况下完成数据库的扩展。

  以冗余方式进行数据的备份,以备在系统崩溃、数据丢失的情况下仍有备份数据可以进行恢复。

  分布式数据库的分析如上面的阐述,大家看完之后理解了吗?每学习一种新的知识我们就多一份收获,希望大家在本文当中也能够有所收获。也许小编在上文的讲解当中有错漏,欢迎大家来进行补充,小编非常期待与大家的互动交流哦。学习更多可前往课课家教育。

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