分布式数据库系统(DDBS)概述

一 什么是分布式数据库

分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的 是数据库技术与网络技术结合的产物

分布式数据库系统有两种 一种是物理上分布的 但逻辑上却是集中的 这种分布式数据库只适宜用途比较单一的 不大的单位或部门 另一种分布式数据库系统在物理上和逻辑上都是分布的 也就是所谓联邦式分布数据库系统 由于组成联邦的各个子数据库系统是相对 自治 的 这种系统可以容纳多种不同用途的 差异较大的数据库 比较适宜于大范围内数据库的集成

分布式数据库系统(DDBS)包含分布式数据库管理系统(DDBMS)和分布式数据库(DDB)

在分布式数据库系统中 一个应用程序可以对数据库进行透明 *** 作 数据库中的数据分别在不同的局部数据库中存储 由不同的DBMS进行管理 在不同的机器上运行 由不同的 *** 作系统支持 被不同的通信网络连接在一起

一个分布式数据库在逻辑上是一个统一的整体 即在用户面前为单个逻辑数据库 在物理上则是分别存储在不同的物理节点上 一个应用程序通过网络的连接可以访问分布在不同地理位置的数据库 它的分布性表现在数据库中的数据不是存储在同一场地 更确切地讲 不存储在同一计算机的存储设备上 这就是与集中式数据库的区别 从用户的角度看 一个分布式数据库系统在逻辑上和集中式数据库系统一样 用户可以在任何一个场地执行全局应用 就好那些数据是存储在同一台计算机上 有单个数据库管理系统(DBMS)管理一样 用户并没有什么感觉不一样

分布式数据库中每一个数据库服务器合作地维护全局数据库的一致性

分布式数据库系统是一个客户/服务器体系结构

在系统中的每一台计算机称为结点 如果一结点具有管理数据库软件 该结点称为数据库服务器 如果一个结点为请求服务器的信息的一应用 该结点称为客户 在ORACLE客户 执行数据库应用 可存取数据信息和与用户交互 在服务器 执行ORACLE软件 处理对ORACLE数据库并发 共享数据存取 ORACLE允许上述两部分在同一台计算机上 但当客户部分和服务器部分是由网连接的不同计算机上时 更有效

分布处理是由多台处理机分担单个任务的处理 在ORACLE数据库系统中分布处理的例子如

客户和服务器是位于网络连接的不同计算机上

单台计算机上有多个处理器 不同处理器分别执行客户应用

参与分布式数据库的每一服务器是分别地独立地管理数据库 好像每一数据库不是网络化的数据库 每一个数据库独立地被管理 称为场地自治性 场地自治性有下列好处

◆系统的结点可反映公司的逻辑组织

◆由局部数据库管理员控制局部数据 这样每一个数据库管理员责任域要小一些 可更好管理

◆只要一个数据库和网络是可用 那么全局数据库可部分可用 不会因一个数据库的故障而停止全部 *** 作或引起性能瓶颈

◆故障恢复通常在单个结点上进行

◆每个局部数据库存在一个数据字典

◆结点可独立地升级软件

可从分布式数据库的所有结点存取模式对象 因此正像非分布的局部的DBMS 必须提供一种机制 可在局部数据库中引用一个对象 分布式DBMS必须提供一种命名模式 以致分布式数据库中一个对象可在应用中唯一标识和引用 一般在层次结构的每一层实施唯一性 分布式DBMS简单地扩充层次命名模型 实施在网络上唯一数据库命名 因此一个对象的全局对象名保证在分布式数据库内是唯一

ORACLE允许在SQL语句中使用全局对象名引用分布式数据库中的模式对象(表 视图和过程) 在ORACLE中 一个模式对象的全局名由三部分组成 包含对象的模式名 对象名 数据库名 其形式如

SCOTT EMP@SALES DIVISION ACME

一个远程查询为一查询 是从一个或多个远程表中选择信息 这些表驻留在同一个远程结点

一个分布式查询可从两个或多个结点检索数据 一个分布式更新可修改两个或两个以上结点的数据

一个远程事务为一个事务 包含一人或多个远程语句 它所引用的全部是在同一个远程结点上 一个分布式事务中一个事务 包含一个或多个语句修改分布式数据库的两个或多个不同结点的数据

在分布式数据库中 事务控制必须在网络上直辖市 保证数据一致性 两阶段提交机制保证参与分布式事务的全部数据库服务器是全部提交或全部回滚事务中的语句

ORACLE分布式数据库系统结构可由ORACLE数据库管理员为终端用户和应用提供位置透明性 利用视图 同义词 过程可提供ORACLE分布式数据库系统中的位置透明性

ORACLE提供两种机制实现分布式数据库中表重复的透明性 表快照提供异步的表重复;触发器实现同步的表的重复 在两种情况下 都实现了对表重复的透明性

在单场地或分布式数据库中 所有事务都是用MIT或ROLLBACK语句中止

二 分布式数据库系统的分类

( ) 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

( )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DB ORACLE SYBASE SQL Server等

( )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

三 分布式数据库系统主要特点

DDBS的基本特点

( )物理分布性 数据不是存储在一个场地上 而是存储在计算机网络的多个场地上

逻辑整体性 数据物理分布在各个场地 但逻辑上是一个整体 它们被所有用户(全局用户)共享 并由一个DDBMS统一管理

( )场地自治性 各场地上的数据由本地的DBMS管理 具有自治处理能力 完成本场地的应用(局部应用)

( )场地之间协作性 各场地虽然具有高度的自治性 但是又相互协作构成一个整体

DDBS的其他特点

( )数据独立性

( )集中与自治相结合的控制机制

( )适当增加数据冗余度

( )事务管理的分布性

四 分布式数据库系统的优点

( )更适合分布式的管理与控制

分布式数据库系统的结构更适合具有地理分布特性的组织或机构使用 允许分布在不同区域 不同级别的各个部门对其自身的数据实行局部控制 例如 实现全局数据在本地录入 查询 维护 这时由于计算机资源靠近用户 可以降低通信代价 提高响应速度 而涉及其他场地数据库中的数据只是少量的 从而可以大大减少网络上的信息传输量;同时 局部数据的安全性也可以做得更好

( )具有灵活的体系结构

集中式数据库系统强调的是集中式控制 物理数据库是存放在一个场地上的 由一个DBMS集中管理 多个用户只可以通过近程或远程终端在多用户 *** 作系统支持下运行该DBMS来共享集中是数据库中的数据 而分布式数据库系统的场地局部DBMS的自治性 使得大部分的局部事务管理和控制都能就地解决 只有在涉及其他场地的数据时才需要通过网络作为全局事务来管理 分布式DBMS可以设计成具有不同程度的自治性 从具有充分的场地自治到几乎是完全集中式的控制

( )系统经济 可靠性高 可用性好

与一个大型计算机支持一个大型的集中式数据库在加一些进程和远程终端相比 由超级微型计算机或超级小型计算机支持的分布式数据库系统往往具有更高的性价比和实施灵活性 分布式系统比集中式系统具有更高的可靠性和更好的可用性 如由于数据分布在多个场地并有许多复制数据 在个别场地或个别通信链路发生故障时 不致于导致整个系统的崩溃 而且系统的局部故障不会引起全局失控

( )在一定条件下响应速度加快

如果存取的数据在本地数据库中 那么就可以由用户所在的计算机来执行 速度就快

( )可扩展性好 易于集成现有系统 也易于扩充

对于一个企业或组织 可以采用分布式数据库技术在以建立的若干数据库的基础上开发全局应用 对原有的局部数据库系统作某些改动 形成一个分布式系统 这比重建一个大型数据库系统要简单 既省时间 又省财力 物力 也可以通过增加场地数的办法 迅速扩充已有的分布式数据库系统

五 分布式数据库系统的劣势

( )通信开销较大 故障率高

例如 在网络通信传输速度不高时 系统的响应速度慢 与通信相关的因素往往导致系统故障 同时系统本身的复杂性也容易导致较高的故障率 当故障发生后系统恢复也比较复杂 可靠性有待提高

( )数据的存取结构复杂

一般来说 在分布时数据库中存取数据 比在集中时数据库中存取数据更复杂 开销更大

( )数据的安全性和保密性较难控制

在具有高度场地自治的分布时数据库中 不同场地的局部数据库管理员可以采用不同的安全措施 但是无法保证全局数据都是安全的 安全性问题式分布式系统固有的问题 因为分布式系统式通过通信网络来实现分布控制的 而通信网络本身却在保护数据的安全性和保密性方面存在弱点 数据很容易被窃取

分布式数据库的设计 场地划分及数据在不同场地的分配比较复杂 数据的划分及分配对系统的性能 响应速度及可用性等具有极大的影响 不同场地的通信速度与局部数据库系统的存取部件的存取速度相比 是非常慢的 通信系统有较高的延迟 在CPU上处理通信信息的代价很高 分布式数据库系统中要注意解决分布式数据库的设计 查询处理和优化 事务管理及并发控制和目录管理等问题

六 分布式数据库系统 数据分片

类型

水平分片

按一定的条件把全局关系的所有元组划分成若干不相交的子集 每个子集为关系的一个片段

垂直分片

把一个全局关系的属性集分成若干子集 并在这些子集上作投影运算 每个投影称为垂直分片

导出分片

又称为导出水平分片 即水平分片的条件不是本关系属性的条件 而是其他关系属性的条件

混合分片

以上三种方法的混合 可以先水平分片再垂直分片 或先垂直分片再水平分片 或其他形式 但他们的结果是不相同的

条件

( )完备性条件

必须把全局关系的所有数据映射到片段中 决不允许有属于全局关系的数据却不属于它的任何一个片段

( )可重构条件

必须保证能够由同一个全局关系的各个片段来重建该全局关系 对于水平分片可用并 *** 作重构全局关系;对于垂直分片可用联接 *** 作重构全局关系

( )不相交条件

要求一个全局关系被分割后所得的各个数据片段互不重叠(对垂直分片的主键除外)

七 分布式数据库系统 数据分配方式

( )集中式 所有数据片段都安排在同一个场地上

( )分割式

所有数据只有一份 它被分割成若干逻辑片段 每个逻辑片段被指派在一个特定的场地上

( )全复制式 数据在每个场地重复存储 也就是每个场地上都有一个完整的数据副本

( )混合式 这是一种介乎于分割式和全复制式之间的分配方式

八 分布式数据库系统 体系结构

数据分片和数据分配概念的分离 形成了 数据分布独立型 概念

数据冗余的显式控制 数据在各个场地的分配情况在分配模式中一目了然 便于系统管理

局部DBMS的独立性 这个特征也称为 局部映射透明性 此特征允许我们在不考虑局部DBMS专用数据模型的情况下 研究DDB管理的有关问题

九 分布式数据库管理系统

接受用户请求 并判定把它送到哪里 或必须访问哪些计算机才能满足该要求

访问网络数据字典 了解如何请求和使用其中的信息

如果目标数据存储于系统的多个计算机上 就必须进行分布式处理

通信接口功能 在用户 局部DBMS和其他计算机的DBMS之间进行协调

在一个异构型分布式处理环境中 还需提供数据和进程移植的支持 这里的异构型是指各个场地的硬件 软件之间存在着差别

分布式数据库管理系统

lishixinzhi/Article/program/Oracle/201311/16998

分布式概念还是简单的吧，主要是理解为什么要分布式，和分布式主要做什么。
首先分布式的主要作用有以下几点：
1、提高应用的可用性：服务器要保持长时间能够有效的使用，但是现实情况又是很不稳定的，例如电脑会死机，会断电，硬件设备会损坏，使用分布式可以一定程度的解决这些问题。
2、分散服务器运行压力，这本身也是提高应用可用性的一个方面，例如你的应用功能很多，逻辑很复杂，或者 *** 作的数据量较大，单个应用或者机器难以甚至无法处理你的业务，那么就需要使用分布式。
分布式的概念其实也很简单，就是一个应用做不了或者难以做的事情，让多个应用去做，这就好比让一个人去完成的事情让多个人去完成，举个现实中很简单的例子，例如造车，造车这个工作本身一个造车厂可以完成这个任务，只是一个工厂造车，成本、技术、人员等等都会提高制作成本，而且因为技术过于驳杂，一个厂能造，但是成本和难度都会增加，但是拆分给多个厂来造车，例如一个厂造发动机，一个厂造底盘，一个厂造外壳，一个厂做电子仪表盘等等，把各个配件分散给不同的厂制作，这样每个厂专心做自己更专业的事情，这样既降低了成本，有提高了工作效率。
回到我们的web应用，一般来说，一个系统就是一个应用，系统里面有各种功能，例如学生信息管理系统，系统里面包含各种功能，例如用户登录和认证、权限配置和授权、学生信息的管理、学生的入学管理、学生的毕业管理、校友信息管理等等各种功能，但是当学生的数量特别多，内部业务逻辑特别复杂的时候，一个应用可能不能够承担起这个系统的正常运转，那么就可以考虑分布式，来使用多个应用完成这个系统的功能，例如做一个应用负责登录认证模块，一个应用处理授权的功能，另外一个应用处理学生信息的内容等等。
总结分布式，其实就是一个应用的事情让多个应用来解决，分布式是应用级别的分工，在一台机器的多个应用，我们叫垂直分布式，在多台机器上的分布式叫水平分布式，在一台机器的分布式实现起来比较简单，只需要实现应用之间的内存数据共享即可，内存数据共享方式很多，可以使用共享文件等等方式，多台机器的分布式就需要借助网络通信来共享数据，如果是通语言同技术的应用，可以直接共享内存数据，如果是不同语言的分布式应用，就需要参照一些通用传输协议的数据，例如xml json。

分布式防火墙广义上包括网络防火墙，主机防火墙，中心管理三个部分。狭义的分布式防火墙是指驻留在网络主机(如服务器或桌面机)并对主机系统提供安全防护的软件产品，驻留主机是这类防火墙的重要特征。

1网络防火墙。用于内部网御外部网之间，以及内部网各子网之间的防护。在功能上与传统的边界式防火墙类似，但与传统边界防火墙相比，它多了一种用于对内部子网之间的安全防护层，这样整个网络的安全防护体系就显得更加全面，更加可靠。

2主机防火墙。用于对网络中的服务器和桌面机进行防护，达到了应用层的安全防护，比起网络层更加彻底。这是传统边界式防火墙所不具有的，是对传统边界式防火墙在安全体系方面的一个完善。

3中心管理系统。这是分布式防火墙管理器软件，负责总体安全策略的策划、管理、分发以及日志的汇总。提高了防火墙的安全防护灵活性，同时具备高可管理性。

扩展资料：

分布式防火墙存在问题：

（1）在安全性方面，如何能够确保策略管理和任务管理在分发的过程中安全。

（2）在今后的发展方面，如何进行功能扩展，如何让主机防火墙实现机制。

在这两方面中，主机防火墙对于分布式防火墙来讲是一个必要的组成部分，因为在局域网中的每一台主机上我们都会安装一个主机防火墙，它要负责执行安全策略，这个安全策略就是由管理中心进行制定和分发的，这时主机防火墙就成为了分布式防火墙的一个策略执行节点。

常见的服务器架构有以下三种：
服务器集群架构：
服务器集群就是指将很多服务器集中起来一起进行同一种服务，在客户端看来就像是只有一个服务器。集群可以利用多个计算机进行并行计算从而获得很高的计算速度，也可以用多个计算机做备份，从而使得任何一个机器坏了整个系统还是能正常运行。
服务器负载均衡架构：
负载均衡 （Load Balancing） 建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。
分布式服务器架构：
所谓分布式资源共享服务器就是指数据和程序可以不位于一个服务器上，而是分散到多个服务器，以网络上分散分布的地理信息数据及受其影响的数据库 *** 作为研究对象的一种理论计算模型服务器形式。分布式有利于任务在整个计算机系统上进行分配与优化，克服了传统集中式系统会导致中心主机资源紧张与响应瓶颈的缺陷，解决了网络GIS 中存在的数据异构、数据共享、运算复杂等问题，是地理信息系统技术的一大进步。
这个三种架构都是常见的服务器架构，集群的主要是IT公司在做，可以保障重要数据安全；负载均衡主要是为了分担访问量，避免临时的网络堵塞，主要用于电子商务类型的网站；分布式服务器主要是解决跨区域，多个单个节点达到高速访问的目前，一般是类似CDN的用途的话，会采用分布式服务器。

集群就是很多的服务器来实现一种功能，向mysql，很多的服务器都安装mysql,负载均衡就是用来调节的，比方说有很多的用户都在访问读取数据，可是读取a服务器的mysql多，而读取别的服务器的mysql就少，负载均衡把访问a的用户转给b一部分，防止a由于访问量过大造成宕机什么的。分布式就是有很多把服务器的相同功能分别部署在很多太计算机上，然后每个地方放上几台，这几台负责提供本地的服务，并且和总的服务器连接，保持数据传递。

一、分布式计算技术的形成
CORBA (Common Object Request Broker Architecture) 是在1992年由OMG(Open Management Group) 组织提出的。那时的分布式应用环境都采用Client/Server架构，CORBA的应用很大程度的提高了分布式应用软件的开发效率。
当时的另一种分布式系统开发工具是Microsoft的DCOM(Distributed Common Object Model)。Microsoft为了使在Windows平台上开发的各种应用软件产品的功能能够在运行时(Runtime)相互调用(比如在Microsoft Word中直接编辑Excel文件)，实现了OLE(Linked and Embedded Object)技术，后来这个技术衍生为COM(Common Object Model)。
随着Internet的普及和网络服务(Web Services)的广泛应用, Browser/Server架构的模式逐渐体现出它的优势。 于是，Sun公司在其Java技术的基础上推出了应用于B/S架构的J2EE的开发和应用平台;Microsoft也在其DCOM技术的基础上推出了主要面向B/S应用的NET开发和应用平台。
二、使用的协议
NET中涵盖的DCOM技术和CORBA一样，在网络传输层都采用TCP/IP协议;也都有自己的IDL规范。所不同的是，在TCP/IP之上，CORBA采用GIOP/IIOP协议，所有CORBA服务器以IIOP通信，形成了ORB软件通道;J2EE的RMI曾经采用独立的通信协议，目前已经改为RMI/IIOP，体现了J2EE的开放性;DCOM也有自己的通信协议(TCP在135端口的服务)，但微软没有公开这个协议的规范;同样，CORBA的IDL采用类C++的定义，是公开的规范;DCOM的IDL的文件虽然是文本形式的，微软没有正式公布它的规范，在使用中，NET的IDL是由开发工具生成的。
三、应用的环境
关于NET，比尔盖茨这样说:“简单地说，NET是以微软的各种产品为开发工具和应用平台， 实现基于XML的网络服务。”由此也可以看出，NET在Microsoft的世界里功能强大，但对于Unix和Linux这些在服务器市场占主要份额的系统，NET显得束手无策。
因此，J2EE显示了它跨平台的优势，为网络服务商提供了很好的面向前端(front-end)的开发和应用平台, 随着网络服务进一步广泛应用和服务集成度的提高, 在网络服务提供商的后台会形成越来越庞大的分布式计算环境, CORBA模块结构更适合后台(back-end)的多种服务, 例如网络服务的计费程序等 因此可以看出, J2EE和CORBA技术在网络服务(Web Services)这片蓝天下, 各自有自己的海洋和陆地。如果在前端(front-end)使用了NET开发平台，那么在后端(back-end)的分布式结构中，DCOM就是理想的选择。
J2EE是纯Java技术，很多测试显示RMI(Java)服务器的响应速度远远低于非Java的CORBA服务器。因此，在一些对数据处理速度和响应时间要求较高的系统开发中，要对RMI和CORBA的性能进行测试对比后再做选择。
四、应用软件的开发和维护
从应用软件的开发过程的角度看, J2EE是完全开放式的平台, 体现为既面向设计人员, 也面向开发人员的规范; CORBA也是一种规范, 但更多体现为中间产品, CORBA产品的提供商才是这种规范的真正执行者, 对应用开发的程序员而言, 只要了解IDL语言的规范, 不必详细知道ORB/GIOP/IIOP的协议细节。NET作为Microsoft在网络环境的主打, 体现为一系列产品化的开发工具, 比如C#, C++, 等。这些开发工具是直接针对应用开发人员的。其实Sun公司提供的J2EE也是由许多软件包(应用API)来面对开发人员的。
从软件开发成本与周期以及软件的维护角度看，J2EE比CORBA有以上优势。
五、应用前景
对于分布式计算技术的架构，不能绝对地说哪一个更好，只能说哪一个更合适。针对不同的软件项目需求，具体分析才是明智的选择。
从宏观市场看，CORBA产品的销售并没有想象那样给CORBA产品提供商带来可观的利润;而J2EE的呼声也高于NET; 随着J2EE中RMI/IIOP与CORBA接口的完善，再加上开发费用的考虑和使用的方便性，J2EE一揽子开放的环境会是人们首先考虑的选择;但CORBA标准的强壮的兼容性，也使这种技术在大型系统开发中会占有一席之地。
关于作者
周斌 北京时力永联科技公司业务咨询和软件外包服务部经理，曾执教于复旦大学计算机科学系, 1994年赴美国Oracle总部参加合作项目, 后就读于加拿大哥伦比亚大学

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