第8章数据库新技术介绍

第8章数据库新技术介绍
第一代数据库系统指层次模型数据库系统和网状模型数据库系统。

在层次模型中，数据用记录的集合表示，记录组织成树型结构。

在网状模型中，数
据用记录的集合表示，记录组织成有向图结构。

第一代数据库系统在数据库技术的发展历程中处于重要的地位，确立了数据库的基本
概念和方法，标志着数据管理由文件系统阶段进入了数据库系统阶段。

数据库技术的发展及展望
第二代数据库系统指支持关系模型的数据库系统。

关系数据模型有严格的数学基础，抽象级别比较高，而且简单清晰，便于理解和使用。

关系数据库系统方面的研究成果
奠定了关系模型的理论基础，给出了人们一致接受的关系模型的规范说明。

研究了关系数据语言，包括关系代数、关系演算、SQL、QBE等。

研制了大量的关系数据库管理系统，攻克了系统实现中查询优化、并发控制、故障恢
复等一系列关键技术。

促进了DBMS产品的的蓬勃发展和广泛应用。

数据库技术的发展及展望
近年来，随着数据库技术的发展，数据库应用已经不仅局限在商务数据处理的范畴，
新的数据库应用领域包括：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助软件工程（CASE）、多
媒体数据库、办公信息系统（OIS）、超文本数据库等。

这些新领域中的应用在某些方面
超出了关系数据模型所支持的特征，关系模型已
不足以对这些新应用所需要的数据进行建模。

因此出现了一些新的数据库系统，称为
第三代数据库系统，如分布式数据库系统、并行数据库系统和面向对象的数据库系统等。

第三代数据库系统的特点为：支持更加丰富的对象结构和规则；包含第二代DBMS；对其他子系统（工具和多数据库中间件产品）开放。

分布式数据库系统
分布式数据库系统的特点分布式数据库系统的体系结构数据分布带来的问题
分布式数据库系统的主要特点
分布性局部自主可靠性和可用性效率和灵活性系统易于实现扩展
数据的分布方式
划分式
在这种数据分布方式中，数据按其用途和来源，分布在各个结点上，彼此之间没有任
何重复。

全重复式
在这种数据分布方式中，每个结点拥有全部数据的一个复本。

部分重复式
部分重复方式是前两种方式的折中。

在这种数据分布方式中，根据需要，有些数据只
分布到某一结点上，有些数据重复分布到多个结点上。

这是一个普遍的数据分布方式。

分布式数据库系统的体系结构
逻辑上集中的方式
应用程序经用户接口处理，提取有关数据库访问部分，作为一个全局事务，由DDBMS
执行。

全局事务一般用某种数据库语言表示，DDBMS首先进行语法、词法分析，把数据库语言语
句转换成内部表示形式，例如语法树。

这种语法树所表示的查询未涉及数据分布问题，称全局查询。

逻辑上分布的方式
在实际应用中，往往先建立独立的数据库系统，待发展到一定阶段后，才将这些已运
行的、而且一般是异构的数据库系统集成起来。

如果采用逻辑上集中的系统结构，则必须将原有的、独立发展起来的数据模式集成为
一个全局数据模式，在运行过程中，不可避免地要修改原有的数据模式，从而要修改在这
些数据模式基础上开发的应用程序。

分布式数据库系统数据分布带来的问题
保持多复本一致性保持分布一致性全局查询的处理分布事务的管理
并行数据库系统
并行数据库系统概述并行数据库系统的体系结构数据库并行化带来的问题
并行数据库系统概述
并行数据库系统不仅可以提高数据库系统的性能和改善可扩充性，而且也有很好的性
能价格比。

并行处理最早用于计算密集型应用，例如科学计算。

在这类应用中，CPU处理能力是性能的瓶颈。

为了提高处理能力，最简单的方法是用多个相同的CPU并行处理，以取代单个CPU。

这是目前常用的对称多处理结构。

随着微处理机芯片性能价格比的提高，用大量微处理机以各种各样拓
扑结构连成的大规模并行处理机结构日益受到重视。

并行化粒度
事务是数据库系统的执行单位。

在一个事务中，又可能包含若干运算，例如连接、选择、投影等。

在每一个运算中，又可能包含若干操作步骤。

在数据库系统并行化时，就存在一个并行化粒度的选择问题，也就是并行执行单位的大小问题。

事务间并行
即以事务作为并行执行单位。

对单个事务来说，仍然串行执行，但系统中允许多个事务并行执行。

显然，这种并行只能提高系统的吞吐率，而对减少事务的响应时间没有好处。

事务内并行
即单个事务可以分解成多个执行单位，并行执行。

事务内并行既可以提高吞吐率，也可以缩短响应时间，事务内并行又可以分成以下两种情况。

运算间并行运算内并行
操作的并行性
要实现事务内并行，首先要识别可并行执行的操作或操作步，即发现事务内在的并行性。

独立并行性
流水线并行性分割并行性
并行数据库系统的体系结构
全共享并行结构是指多个处理机通过互连网络相连，并共享磁盘和内存。

无共享并行结构是指每个CPU都有各自的内存及一个或多个磁盘，组成一个完整的、
相对独立的计算机系统，这些计算机系统称为结点。

共享磁盘并行结构是指每个CPU有
自己的内存，但磁盘是共享的。

各个CPU可以通过互连网络访问任一磁盘。

将以上三种结构结合起来，形成一种分层并行结构。

全共享并行结构
无共享并行结构共享磁盘并行结构分层并行结构
数据库并行化带来的问题
在实际运行中，各个并行操作的CPU所分配到的数据不一定均衡，而并行操作要等所
有并行操作的CPU都完成其操作才算完成。

在并行数据库系统中，既因系统并行化而增加了资源，也因系统并行化而增加了开销。

随着系统中硬件设备的增多，系统的可靠性也将相应地下降。

感谢您的阅读，祝您生活愉快。