浅谈分布式数据库系统的设计与优化

1、浅谈分布式数据库系统的设计与优化关键词：分布式数据库；设计；查询系统；优化文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2011)0120079-01 分布式数据库系统本质上是计算机网络与数据库系统两者的结合，它是物理上分布但在逻辑上集中的数据库系统，数据库中的数据信息分布在用网络相互连接但实际空间不同的站点，但这些数据库站点由统一的数据库管理系统进行管理，在逻辑上又是一个整体，各个节点又有自治能力，而且数据分布也透明。分布式数据库系统主要由分布式数据库及分布式数据库管理系统两部分组成，分布式数据库就是计算机网格中各个节点上的数据库的逻辑集合，它即克服务数据资料在物理上的分散性，又可实现对数据

2、进行全局共享。 1分布式数据库系统的特点 由分布式数据库系统的定义，可知分布式数据库系统主要具有以下四个基本特点： 1.1物理分布特性。这是分布式数据库区别于单一集中式数据库的特性，即数据库是分布在网络中不同的节点上的。 1.2逻辑关联性。这是分布式数据库区别于分散式数据库系统的特性，即分布式数据库系统的所有全局用户可共享物理上分布在网络各个节点的数据库中的信息。分布式数据库的管理是由分布式数据库中的一组软件来实现统一管理。 1.3节点自治性。分布式数据库中各节点的数据信息由本地的分布式管理系统管理，因此具有较强的自治能力来完成本节点的局部应用。 1.4节点间协作性。分布式数据库系统中的用户可

3、以在任一个节点执行全局的应用。 2分布式数据系统的设计 2.1设计原则 1)分布式设计数据库设计的主要原则就是本地性和近地性，因此在设计中要实现数据及数据应用的最大程的本地化，从而减少节点之间的通信量，提高系统效率。 2)为提高数据的可靠性及可用性，在分布式数据库系统中可保存某些数据的副本，并当数据的一个副本不能使用时，可在另一节点对该数据副本进行恢复。但同时增加了冗余数据，就可能导致所存数据的不一致，因此在分布式数据库系统设计时要控制副本的数年量，考虑数据冗余的最优程度，从而减少各节点数据同步更新而产生的各种成本。 3)为了提高应用执行及数据传输的并行程度，分布式数据库系统将工作量分布于网络

4、的各个节点上，让各个节点计算机的资源得到充分利用。因此在分布式数据库系统设计是要合理的分配工作负荷，让各个节点运运算资源合理的发挥。 4)在分布式数据库系统设计中，要考虑各节点的存储能力，以合理分配有限空间资源为设计原则。 2.2分布式数据库系统的模式结构设计 分布式数据库管理系统除了要在不同的特理节点上分配数据，实远远程查询，更要实现数据库管理的透明化，如查询、修改、复制等。为使分布式数据库系统中的用户从全局角度来对系统中的数据进行操作，就必须使各节点系统中的数据很好的组织在一起，以便对数据进行浏览、查询以及复制等等。各个用户虽然在不同的物理节点进行系统操作，但是看到的却是统一完整的数据库。

5、并且在安全规则的许可下，不论所需要的数据存储于哪一个网络节点，哪一台计算机、是什么系统、需要何种访问方式等等，用户都可以可以顺利的访问。如此，便实现了分布式数据库系统的透明性原则。 为进一步确保数据的安全性，可根据用户的安全极别，系统可生成与数据字典相应的用户视图分发给用户。用户视图便得用户只能在其权限范围内浏览数据，不应见到的部分将被屏蔽。为方便用户需求组织数据的分布，在分布式数据库系统设计时可将关系分片。 2.3分布式数据库系统的存取控制 分布式数据库系统的存取控制方式主要有以下三种： 1)中央集权式。即将事物管理层的部分放到中央节点上，而将数据管理层部分放到对应的各个子节点上，此种方式比

6、较适用于大企业的数据库管理。另，部分数据管理层分离，与中央处理器放在一起，各局部的操作请求由各终端通过网络传递。这种方式的优点便是有利于统一进行数据管理及计算机维护。 2)分层式。即将事物管理层部分放到中央节点，将数据管理层部分放到对应的各子节点。若各子节点还有子子节点，那数据管理层部分的局部概念模式就为该子节点上的全局概念模式。此种方式一般采用星形网络结构，适用于同级之间联系少但上下级之间存在联系的纵向管理行业。 3)完全分布式。即将部分事物管理层复制到各个节点，使每个节点都有部分事物管理层以及该节点对应的数据管理管理层部分。这种方式因其灵活高效，适用范围较广，但整个造价很高。 3分布式数据

7、库查询系统的优化 3.1优化目标。分布式查询系统优化目标主主要有两种，即使网络数据传输量最小以及使响应时间最短。 3.2优化技术方案。通过隐藏分布式环境细节，便系统用起来更加便捷、有效是分布式数据库研究的主要目的之一。关系数据库的语言是关系演算，其模型可以为集中式数据库提供一个与数据无关的接口。使用关系演算进行数据查询时，不需说明如何取得这些数据，只需对需要查询的数据进行简单描述，SQL语言就是关系演算语言之一。而查询优化器的主要目的就是控制及减短执行及数据传输的过程。其工作原理就是查询优化器先以查询某种表示作为输入，此种表示是查询处理器的语法分析子模块的输出，查询优化器为查询选择一种适当的数据存取策略。查询处理器则是分布式数据库管理系统中对数据库性能影响最大的，它可分为两部分查询编译器和执行引警。前者将查询翻译成一种内部形式，和为查询计划，后者负责对选中的查询计划进行执行。 结语：在当今因互联网络带来的信息爆炸，分布式数据库系统的应用是个必然趋势，因此在分布数据设计时主要目标便是实现以总代价最小来实现分布式访问，并使分布式数据库系统的性能处于最佳状态。 参