分布式数据库系统概述
分布式数据库简介
分布式数据库的目标：
4．逐步扩展处理能力和系统规模。当一个单位规
模扩大要增加新的部门(如银行系统增加新的分行，工厂 增加新的科室、车间)时，分布式数据库系统的结构为扩 展系统的处理能力提供了较好的途径：在分布式数据库 系统中增加一个新的结点．这样做比在集中式系统中扩 大系统规模要方便、灵活、经济得多．
分布式数据库的目标：
3．充分利用数据库资源，提高现有集中式数据库的 利用率。当在一个大企业或大部门中已建成了若干个数据
库之后，为了利用相互的资源，为了开发全局应用，就要研 制分布式数据库系统．这种情况可称为自底向上的建立分布 式系统．这种方法虽然也要对各现存的局部数据库系统做某 些改动、重构，但比起把这些数据库集中起来重建一个集中 式数据库，则无论从经济上还是从组织上考虑，分布式数据 库均是较好的选择．
到最大，这使得各处理机之间的相互干扰降到最低。负 载在各处理机之间分担，可以避免临界瓶颈。
4、方便进行全局应用。当现有机构中已存在几个数
据库系统，而且实现全局应用的必要性增加时，就可以 由这些数据库自下而上构成分布式数据库系统。
5、系统的可靠性高。相等规模的分布式数据库系统
在出现故障的几率上不会比集中式数据库系统低，但由 于其故障的影响仅限于局部数据应用，因此就整个系统 来讲它的可靠性是比较高的。
分布式数据库的特点：
四、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．除此以外还应保 证数据库的全局一致性、并行操作的可串行性和系 统的全局可恢复性．这是因为全局应用要涉及两个 以上结点的数据．因此在分布式数据库系统中一个 业务可能由不同场地上的 多个操作组成．
分布式数据库的目标：
分布式数据库总结(申德荣)
第一章分布式数据库系统概述一、分布式数据库的发展1、分布式数据库的发展：①集中式数据库管理系统的局限性：a.通讯瓶颈；b.响应速度。
②推动分布式数据库发展的动力：a.应用需求；b.硬件环境的发展。
二、分布式数据库系统的定义：分布式数据库系统，通俗地说，是物理上分散而逻辑上集中的数据库系统。
分布式数据库系统使用计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位（通常是集中是数据库系统）连接起来，共同组成一个统一的数据库系统。
三、分布式数据库系统的特点：a.物理分布性：数据不是存放在一个站点上b.逻辑整体性：是与分散式数据库系统的区别c.站点自治性：是与多处理机系统的区别d.数据分布透明性e.集中与自治相结合的控制机制f.存在适当的数据冗余度g.事务管理的分布性四、分布式数据库系统的分类按局部数据库管理系统的数据模型分类：同构性（homogeneous）（分为同构同质型和同构异质型）DDBS和异构性(heterogeneous)DDBS按分布式数据库系统的全局控制系统类型分类：全局控制集中型DDBS，全局控制分散型DDBS，全局控制可变型DDBS。
五、分布式数据库中数据的独立性和分布透明性所谓数据独立性是指用户或用户程序使用分布式数据库如同使用集中式数据库那样，不必关心全局数据的分布情况，包括全局数据的逻辑分片情况、逻辑片段站点位置的分配情况，以及各站点上数据库的数据模型等。
也就是说，全局数据的逻辑分片、片段的物理位置分配，各站点数据库的数据模型等情况对用户和用户程序透明。
所以，在分布式数据库中分布独立性也称为分布透明性。
六、分布式数据库系统的体系结构、组成成分集中式数据库管理系统结构：a. DB（数据库）b. DBMS(集中式数据库管理系统)c. DBA(数据库管理员)分布式数据库管理系统（DDBMS）结构：a. LDB（局部数据库）b. GDB（全局数据库）c. LDBMS (局部数据库管理系统)d. GDBMS (全局数据库管理系统)e. LDBA（局部数据库管理员）f. GDBA (全局数据库管理员)七、分布式数据库系统的特性：1. 数据透明性：a.分布透明性b. 分片透明性c. 复制透明性2. 场地自治性：a. 设计自治性b. 通信自治性c. 执行自治性八、分布式数据库系统的优点: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，比较分布式数据库系统与集中式数据库系统，可以发现分布是数据库系统具有下列优点：1.更适合分布式的管理与控制。
《分布式数据库原理与应用》课程教案
《分布式数据库原理与应用》课程教案第一章：分布式数据库概述1.1 课程介绍介绍分布式数据库课程的基本概念、目的和意义。
1.2 分布式数据库基本概念解释分布式数据库的定义、特点和分类。
1.3 分布式数据库系统结构介绍分布式数据库系统的常见结构及其组成。
1.4 分布式数据库系统的研究和发展概述分布式数据库系统的研究背景和发展历程。
第二章：分布式数据库的体系结构2.1 分布式数据库的体系结构概述介绍分布式数据库的体系结构及其功能。
2.2 分布式数据库的体系结构类型讲解分布式数据库的体系结构类型及其特点。
2.3 分布式数据库的体系结构设计原则探讨分布式数据库的体系结构设计原则和方法。
2.4 分布式数据库的体系结构实现技术分析分布式数据库的体系结构实现技术及其应用。
第三章：分布式数据库的数据模型3.1 分布式数据库的数据模型概述解释分布式数据库的数据模型及其重要性。
3.2 分布式数据库的分布式数据模型介绍分布式数据库的分布式数据模型及其特点。
3.3 分布式数据库的分布式数据模型设计方法讲解分布式数据库的分布式数据模型设计方法及其应用。
3.4 分布式数据库的分布式数据模型实现技术分析分布式数据库的分布式数据模型实现技术及其应用。
第四章：分布式数据库的查询处理4.1 分布式数据库的查询处理概述介绍分布式数据库的查询处理及其重要性。
4.2 分布式数据库的查询处理策略讲解分布式数据库的查询处理策略及其特点。
4.3 分布式数据库的查询优化技术分析分布式数据库的查询优化技术及其应用。
4.4 分布式数据库的查询处理实现技术探讨分布式数据库的查询处理实现技术及其应用。
第五章：分布式数据库的安全性与一致性5.1 分布式数据库的安全性概述解释分布式数据库的安全性及其重要性。
5.2 分布式数据库的安全性机制介绍分布式数据库的安全性机制及其特点。
5.3 分布式数据库的一致性概述解释分布式数据库的一致性及其重要性。
5.4 分布式数据库的一致性机制讲解分布式数据库的一致性机制及其特点。
分布式数据库系统
答
P
场地A
场地B
在场地B选出红色零件的元组（10个），然后对每一 个元组逐一检查场地A，看北京供应商的装运单中是否有 这个零件装运单（若有则选出S#），每做这样一次检查 包括2次消息，共问答10次，通信时间为：
T[4]=2*10=20秒
26
查询处理和优化
策略5：
传（S#,P#）
(S)SP
P
场地A
14
分布透明性----包括分片透明性、位置透明性和局部数 据模型透明性。
分片透明性----分布透明性的最高层次。指用户或 应用程序只对全局关系进行操作而不考虑关系的分 片。当分片模式改变了，由于全局到分片模式的映 像、全局模式不变，应用程序不必改写。
位置透明性----分布透明的下一层次。指用户或应用 程序不必了解片段的场地，当存储场地改变了，由于 分片模式到分布模式的映像，应用程序不必改变。 局部数据模型透明性----用户或应用程序不必了解局 部场地上使用哪种数据模型，模型转换以及数据库语 言的转换由映像4完成。
分布式数据库系统中全局应用要涉及到两个以上结点的 数据，全局事务可能由不同场地的多个操作组成。所以应 该保证数据库的全局一致性、全局并发事务的可串行性和 系统的全局可恢复性。 当一个结点发生故障，操作失败后如何使全局事务回滚？ 如何使另一个结点撤销已执行的操作或不必再执行其他操作。
采用的技术比集中式数据库系统更复杂和困难。
•提高系统的可靠性、可用性 当某一场地出现故障时，系统可以对另一场地上的相同 副本进行操作，不至于造成整个系统的瘫痪。
•提高系统性能 系统可选择用户最近的数据副本进行操作，减少通
信代价，改善整个系统性能。
存在的问题： 冗余副本之间存在数据不一致，必须着力解决。
分布式数据库总结
%%%%%%%%%%%%%%%第一章：分布式数据库系统概述数据库：长期存储在计算机内的有组织的，可共享的相关数据的集合。
数据库管理系统：DBMS是介于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。
DBMS基于某种数据模型。
数据库系统：数据库系统（DBS）通常是指带有数据库的计算机应用系统。
包括数据库、相应的硬件、软件和各类人员。
数据库技术：数据库技术是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科；是一门综合性较强的学科。
数据抽象：视图抽象——外模式；概念抽象——概念模式；物理抽象——内模式数据模型：数据模型三要素：数据结构；数据操作；完整性约束模式/内模式映象：该映象存在于模式与内模式之间，用于定义模式与内模式之间的对应性。
本映象一般在内模式中描述。
外模式/模式映象：该映象存在于外模式与模式之间，用于定义外模式和模式之间的对应性。
本映象一般在外模式中描述。
物理独立性：在数据库系统的三级模式结构中，存在模式/内模式的映象，当内模式发生变化时，只要修改模式/内模式的映象，就可以保持模式不变，从而保证程序与数据的物理独立性。
逻辑独立性：在数据库系统的三级模式结构中，存在外模式/模式的映象，当模式发生变化时，只要修改外模式/模式的映象，即可保持外模式不变，从而保证程序和数据的逻辑独立性。
DDBS具有如下四个基本特点：物理分布性逻辑整体性场地自治性场地之间协作性计算机网络：定义为相互联接、彼此独立的计算机系统的集合。
相互联接指两台或多台计算机通过信道互连，从而可进行通信；彼此独立则强调在网络中，计算机之间不存在明显的主从关系，即网络中的计算机不具备控制其他计算机的能力，每台计算机都具有独立的操作系统。
计算机网络的组成：通信子网和资源子网分布式数据库定义：物理上分散而逻辑上集中的系统，它使用计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位（通常是集中式数据库系统）连接起来，共同组成一个统一的数据库系统。
分布式数据库系统(DDBS)概述.
分布式数据库系统(DDBS概述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COMMIT或ROLLBACK语句中止。
二、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、SQL Server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。
三、分布式数据库系统主要特点：DDBS的基本特点：(1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。
(2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。
(3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(1数据独立性(2集中与自治相结合的控制机制(3适当增加数据冗余度(4事务管理的分布性四、分布式数据库系统的优点：(1更适合分布式的管理与控制。
数据库分布式系统的说明书
数据库分布式系统的说明书一、引言数据库分布式系统是一种基于分布式计算和存储的数据库系统，可以将数据和计算任务分散到多个节点上进行并行处理，从而提高系统的性能与可扩展性。
本文将详细介绍数据库分布式系统的原理、架构以及应用场景。
二、原理与架构1. 分布式数据存储数据库分布式系统中的数据通常被分散存储在多个节点上，每个节点负责管理一部分数据。
这样的分布方式可以提高数据的可用性和容错性，同时也增加了系统的并行处理能力。
2. 分布式数据访问为了实现对分布式存储的数据的高效访问，数据库分布式系统采用了一些常用的技术手段，如数据划分、数据复制、数据分片等。
这些技术可以提高数据的可靠性、查询效率和负载均衡能力。
3. 分布式事务处理在分布式环境下，事务处理变得更加复杂。
数据库分布式系统通过引入分布式事务协调器来协调多个节点上的事务执行，保证数据的一致性和可靠性。
4. 分布式查询与计算数据库分布式系统支持将查询和计算任务分发到多个节点上进行并行处理，从而提高系统的查询性能和计算能力。
常用的分布式查询与计算技术包括MapReduce、Spark等。
三、应用场景数据库分布式系统在许多领域都有广泛的应用，以下是几个典型的应用场景。
1. 大规模数据分析对于大规模的数据分析任务，传统的单机数据库往往无法满足性能要求。
通过将数据分散存储在多个节点上，并使用分布式查询和计算技术，可以大幅提高数据分析的效率和速度。
2. 云计算平台云计算平台需要支持大规模用户的数据存储和查询需求，因此数据库分布式系统是其基础设施之一。
通过将数据库分布在多个物理节点上，可以提供高可用性和扩展性的数据服务。
3. 实时数据处理对于实时数据处理场景，数据库分布式系统可以通过数据的并行处理和分布式计算来实现对实时数据的快速处理和分析。
这在金融、物联网等领域有着重要的应用价值。
四、总结数据库分布式系统是一个基于分布式计算和存储的数据库架构，可以提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
第九章_分布式数据库
26
习 题：
P.215
9.3 9.7 ---- 9.9 9.12---9.15
27
DB1 计算机1 □ T1 □ T2 □ T3
DB2 计算机2
场地1 场地1：
场地2 场地2：
□ T1 □ T2 □ T3
通信网络
DB3 计算机3
场地3
□ T1 □ T2 □ T3
4
分布式数据库的数据分散在各个场地上，但这些数据 在逻辑上都是一个整体，如同一个集中式数据库。 分布式数据库包括：局部数据库和全局数据库两个概念。 分布式数据库的“逻辑整体性”特点： 局部数据库是从各个场地的角度;
24
DDBMS的一般功能结构:
用户查询
查询处理模块
查询分析
需要的数据
完整性 处理模块
数据定位
系统 DD
优化算法 局部处 理命令 LDBMS 分布策略 调度处理模块
实际的数据 可靠性 处理模块 错误 对网络的 监视信息
数据 DB
计算机
网 络
25
§5
自学：
分布式查询处理
查询代价的估算方法
具有半联接的优化策略
全局数据库是从整个系统角度出发研究问题。
5
二、分布式数据库系统(DDBS)的定义
定义一:DDBS是物理上分散、逻辑上集中的数据库系统，系统中 的数据分布存放在计算机网络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，程序通过网络通信子系统执行 全局应用。
人员易于管理，便于完成大型任务；
数据集中管理，减少了数据冗余； 较高的数据独立性。
随着数据库应用的不断发展，规模不断扩大，集中式系统存在如下 缺点： 大型DBS的设计和操作较复杂；
分布式数据库
4层模式划分为全局外层、全局概念层、局部概念层和局部内层，在各层间还有相应的层间映射。这种4层模 式适用于同构型分布式数据库系统，也适用于异构型分布式数据库系统。
发展情况
分布式数据库
计算机术语
目录
01 结构模式
02 发展情况
分布式数据库系统通常使用较小的计算机系统，每台计算机可单独放在一个地方，每台计算机中都可能有 DBMS的一份完整拷贝副本，或者部分拷贝副本，并具有自己局部的数据库，位于不同地点的许多计算机通过网络 互相连接，共同组成一个完整的、全局的逻辑上集中、物理上分布的大型数据库。
2010年起，阿里巴巴、蚂蚁金服开始自主研发数据库系统OceanBase，这一系统从立项到开花结果经历了足 足五年时间。
感谢观看
分布式数据库
8.2 分布式数据库管理系统DDBMS（Distribute DBMS ）分布式数据库意味着一个应用程序可以对数据库进行透明操作，数据库中的数据分布在不同的数据库中存储、由不同的DBMS进行管理、在不同的机器上运行、由不同的操作系统支持、被不同的通讯网络连接在一起。
一个一分布式数据库由一个逻辑数据库组成，这个逻辑数据库的数据分布存贮在由计算机网络相连的不同场地的计算机中，每一场地都有自治能力完成局部应用。
每一场地也参与至少两个结点以上的全局应用程序的执行，全局应用可以存取若干场地的数据。
从应用程序看来，就好象数据是存储在一台计算机上，由单个DBMS管理一样。
8.2.1 分布式数据库系统的产生分布式数据库由一组数据集合组成，这些数据属于一个逻辑数据库，但数据存贮在多个物理计算机结点上，通过网络连接在一起。
分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展起来的，是数据库技术与计算机网络技术结合的产物。
分布式数据库系统是具有管理分布数据库功能的计算机系统。
一个分布式数据库是由分布于计算机网络上的多个逻辑相关的数据库组成的集合，网络中的每个结点具有独立处理的能力（称为场地自治），可执行局部应用，同时，每个结点通过网络通讯系统也能执行全局应用。
所谓局部应用即仅对本结点的数据库执行某些应用。
所谓全局应用（或分布应用）是指对二个以上结点上的数据库执行某些应用。
支持全局应用的系统才能称为分布式数据库系统。
对用户来说，一个分布式数据库系统逻辑上看如同集中式数据库系统一样，用户可在任何一个场地执行全局应用。
分布式数据库系统适合于单位分散的部门，允许各个部门将其常用数据存储在本地，实施就地存放就地使用，降低通讯费用，并可提高响应速度。
因为这些企业实际上已经把数据分散在不同的位置或不同的物理计算机上。
例如，一个公司的不同部门的数据，银行系统的各个分行数据等。
企业的信息资源已经是被划分为许多信息资源孤岛，分布式数据库系统是适应企业的结构现状，满足企业的应用要求，把所有的信息资源孤岛连接起来，实现数据的异地存取。
第九讲分布式地图数据库ppt课件
分布式数据库系统的模式结构
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
三、分布式数据库系统——六层模式结构
全全局局外外模模式式 全全局局外外模模式式 全全局局外外模模式式
映象1
全局DSBM
（7）适当数据冗余
（8）全局一致性、可串 行性和可恢复性
服务器2
网络
DB2
客 户 ┊
服务器3 DB3
客…户┉
客户…┉
分布式数据库系统
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
一、分布式数据库系统——优点
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
一、分布式数据库系统概述
DB1
DB2
只不支支持持全局局部应应用用 DB3
后台服务器1 后台服务器2 后台服务器3
网络 前台客户机
客户
客户
服务器3 DB3
客…户┉
客户…┉
分布式数据库系统
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
一、分布式数据库系统——特点
（5）数据独立性
DB1
（6）集中与自治相结合的控服制务结器构1
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
分布式课后习题答案
第一章分布式数据库系统概述请用自己的语言定义下列分布式数据库系统中的术语：（1）全局/局部数据：（详见课本第9页所谓的局部数据是指……；所谓的全局数据是指……）（2）全局/局部用户（应用）：（3）全局/局部DBMS：（4）全局/局部DB：（5）全局外模式：（详见课本第13页）由全局用户视图组成，是全局概念模式的子集。
（6）全局概念模式：（详见课本第13页）定义分布式数据库系统中所有数据的整体逻辑结构，是全局应用的公共数据视图。
（7）分片模式：（详见课本第13页）是全局数据整体逻辑结构分割后的局部逻辑结构，是DDBS 的全局数据的逻辑划分视图.（8）分配模式：（详见课本第13页）用于根据选定的数据总体分配方案，定义各片段的物理存放地点.（9）局部概念模式：（详见课本第13-14页）是全局概念模式被分片和分配到局部场地上的映像的逻辑结构及特征的描述，是全局概念模式的子集。
其逻辑结构与局部DBMS所支持的数据模型有关，当全局数据模型与局部数据模型不同时，局部概念模式还应包括数据模型转换的描述。
（10）局部内模式：描述局部概念模式涉及的数据在局部DBMS中的物理结构及物理存储细节，完全与非分布式系统相同。
1.2采用分布式数据库系统的主要原因是什么？（P1）1.3分布式数据库系统可分为哪些类？（课件第1章。
课本P6，7，8）1.4什么是分布式数据库系统？它具有哪些主要特点？怎么样区别分布式数据库系统与只提供远程数据访问功能的网络数据库系统？（分布式数据库系统的定义、特点详见课件第1.课本P6）1.5分布式DBMS具有哪些集中式DBMS不具备的功能？（课件第1章。
课本P15）用自己的语言解析“什么时候需要进行数据分片和数据复制”？（课本第10,11页）式数据库系统中，为什么要对数据进行分片？什么是关系的片段？关系的片段有哪些主要类型？（课本第9-10页。
数据分片是指数据存放单位不是全部关系，而是关系的一个片段。
分布式数据库系统（2）
分布式数据库系统（2）分布式数据库系统（2）胡经国六、分布式数据库系统模式结构根据中国制定的《分布式数据库系统标准》，分布式数据库系统被抽象为四层的模式结构。
这种模式结构得到了国内外同行的支持和认同。
分布式数据库系统4层模式结构划分为：全局外层、全局概念层、局部概念层和局部内层；在各层间还有相应的层间映射，层与层（模式与模式）之间是映射关系。
这种四层模式结构适用于同构型分布式数据库系统，也适用于异构型分布式数据库系统。
1、全局模式ES（全局外层）全局模式定义全局用户试图，是分布式数据库的全局用户对分布式数据库最高层抽象。
全局用户使用视图时，不必关心数据的分片和具体的物理分配细节。
2、全局概念模式GCS（全局概念层）全局概念模式定义全局概念视图，是分布式数据库的整体抽象，包含了全局数据特性和逻辑结构。
像集中式数据库中的概念模式一样，是对数据库全体的描述。
全局概念模式再经过分片模式和分配模式，映射到局部模式。
⑴、分片模式分片模式是描述全局数据的逻辑化分视图，即全局数据逻辑结构根据某种条件的划分，将全局数据逻辑结构划分为局部数据逻辑结构，每个逻辑划分为一个分片。
在关系数据库中，一个关系的一个子关系称为该关系的一个分片。
⑵、分配模式分配模式是描述局部数据逻辑的局部物理结构，即划分后的分片的物理分配试图。
3、局部概念模式LCS（局部概念层）局部概念模式定义局部概念视图，是全局概念模式的子集。
全局概念模式经逻辑划分后，被分配到各个局部场地上。
局部概念模式用于描述局部场地上的局部数据逻辑结构。
当全局数据模型与局部数据模型不同时，还涉及数据模型转换等内容。
4、局部内模式LIS（局部内层）局部内模式定义局部物理视图，是对物理数据库的描述。
它类似于集中数据库的内层。
综上所述，分布式数据库的四层结构及模式，定义描述了分布式数据库是一组用网络连接的局部数据库的逻辑集合。
它将数据库分为全局数据库和局部数据库。
全局数据库到局部数据库，由映射（1：N）模式描述。
分布式数据库发展综述
I G I T C W产业 观察Industry Observation172DIGITCW2023.101 分布式数据库概述分布式数据库的特点主要包括以下几点。
（1）透明性：分布式数据库的透明性包括分片透明、复制透明、位置透明和逻辑透明等，其中分片透明是透明性的最高层次，逻辑透明层次最低。
具体来说，透明性是指用户在使用过程中，不必关心数据在数据库管理系统内部是如何分片的，不必知道数据都分别存放在哪个节点以及各个网络节点是怎样完成数据复制的，用户只需在使用时完成自己的相关操作即可。
（2）高可靠性：分布式数据库会对数据采取多次备份存储形成多副本来提高数据的可靠性。
当某个节点出现故障时，其他节点可快速替代故障节点继续工作，避免出现数据丢失现象。
（3）易扩展性：当数据库现有容量和性能告急时，分布式数据库可采取添加新节点和服务器的方法来实现扩展，相比于集中式数据库的难扩展性可以更好地满足用户不断增长的需求。
如图1所示。
2 分布式数据库的发展历程21世纪以前，关系型商业数据库可以满足大部分用户应用场景，但随着互联网应用的到来，数据呈现大容量、多样性、流动性等特点，采取集中式架构的传分布式数据库发展综述苏彦志，陈 广，蒋越维（中国移动通信集团河北有限公司，河北 石家庄 050000）摘要：分布式数据库作为信息时代重要的数据管理工具，为处理分布式事务、海量数据存储、高并发任务发挥着重要的作用。
文章介绍了分布式数据库发展历程、国内外发展现状、发展面临的问题以及未来发展前景和展望。
关键词：分布式数据库；发展现状；发展前景doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.10.056中图分类号：TP 311.13 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2023）10-0172-03Overview of the Development of Distributed DatabaseSU Yanzhi, CHEN Guang, JIANG Yuewei(China Mobile Group Hebei Co., Ltd., Shijiazhuang 050000, China)Abstract: As an important data management tool in the information age, distributed data plays an important role in processing Distributed transaction, massive data storage, and high concurrency tasks. This article introduces the development history of distributed databases, the current development status at home and abroad, the problems faced in development, and the future development prospects and prospects.Key words: distributed database; development status; development prospects作者简介：苏彦志（1982-），男，汉族，河北石家庄人，本科，研究方向为大型IT 基础设施发展与演进。
分布式数据库系统.
9.2.3 分布透明性
分布（网络）透明性
分片透明性（全局视图和分片视图之间）
用户或应用程序只对全局关系进行操作而不必考虑关系 的分片。如果分片模式改变了，通过调整全局模式与分
片模式之间的映象关系来保持全局模式不变。
位置透明性（分片视图和分配视图之间）
用户或应用程序不必了解片段的存储位置。
where DNO=DNUMBER
分布式查询处理
传送时间T=总传输延迟+总数据量/传输速度
⒈把关系EMPLOYEE和DEPARTMENT分布从场地1和场地2传 到场地3，然后在场地3站进行查询 传送时间T=(104 100 +100 35 )/104=100s
1
3
2
分布式查询处理
⒉把关系EMPLOYEE传送到场地2，在场地2作联接， 再把操作结构从场地2传到场地3：
1、与集中式DB相比，分布式DB具有（）特点，与分 散式DB相比，又具有（）特点。
2、区别系统是分散式还是分布式就是判定系统是否 支持（）.
3、在分布式DB中，用户看到的系统如同一个集中式 DBS，这是因为分布式系统具有（）和（）特点。
4、如果各个场地都采用同类型数据模型，但DBMS不 同型号，这种系统属于（）型DBMS.
9.1 分布式数据库系统概述
与集中式数据库相比，分布式DB具有： 数据分布式的特点。
与分散式数据库相比，分布式DB具有： 逻辑整体性的特点。
9.1.2 分布式数据库系统的定义
背景
数据库系统+计算机网络
T1
T2 计算机2
T3 DB1
DB1 T1
计算机1 T2 T3
通讯网络
T1 计算机3 T2
第2章分布式数据库概念
2.4 分布式数据库的分类
１按照各节点的结构来划分：同构型和异构型两类 异构型表现在： • 硬件的异构：CPU或硬件体系结构不同。 • 网络结构的异构：不同网络的结构有所差异。 • 软件的异构：不同站点的操作系统或DBMS不同 2 从分布式数据库系统控制方式的角度可划分为：
• 紧耦合式DDBMS：全局控制信息放在一个 称为中心站点的站点上。所有的全局访问 都必须通过中心站点来确定远程数据片的 位置。 • 优点：容易实现数据的一致性和完整性。 • 缺点：易产生访问瓶颈，系统效率不高， 可靠性较差。
• 多层次分布式数据库（ML DDB） 每个节点都有自己的独立数据库（LDB）， 而它们（或其中的部分）又构成一个逻辑 上统一的全局数据库（GDB）。ML DDB 需要为每个节点配备局部DBMS，同时 DDBMS进行全局处理总控工作。本节点 数据的局部访问通过本地DBMS完成，而 全局访问要通过DDBMS来完成。节点可 以是同构的，也可以是异构的。ML DDB 的典型例子是R*和DATANET。
各部分功能介绍：
• 3个（分布式）全局数据库DDB1 、 DDB2、DDB3，它们分别由GRS1、 GRS2 、NRS3实现全局的逻辑描述。 • 5个局部数据库（LDB1 LDB2 LDB3 LDB4 LDB5）它们通过局部表示模式 LRS1~LRS5来完成逻辑定义， 通过存储 模式SS1~SS5实现物理组织，并通过不同 的局部应用模式LASn来完成局部访问。
1.分片透明性
2. 位置透明性
• 用户的应用程序不需要关心数据分片的具体存储站点，当 数据库的数据片的存储站点发生改变时，只需改变对应的 GRS/NRS映射就可以保持全局表示模式不发生改变。 例如： 作如下查询： SELECT ENAME FROM EMP1 WHERE ENUM =￥ENUM IF NOT FOUND（） THEN SELECT ENAME FROM EMP2 WHERE ENUM=￥ENUN
分布式数据库
保证唯一性，不须中央控制；不能保证网络透明性。
分布式数据存储
途径3：别名
用户使用简单的别名，别名被系统翻译成完整的名字。 别名到真实名字的映射形成一张别名表被存储在系统 的每一个结点上。当用户引用别名时，系统通过查找 别名表找到实际的数据项。 对照路由表。
分布式查询处理
Site-A S(S#,CITY) 104个元组 SP(S#,P#) 106个元组
分布式查询处理
通讯代价模型
TC（X）= C0+X*C1 其中X为数据传输量。 C0为两结点初始化一次传输所花费的开销。 C1为传输率，即单位数据传输所花费的时间。 采用半连接的通讯代价： CSJ=2C0+(size(R')*card(R')+size(S)*card(S'))*C1 不采用半连接的通讯代价： CJN=C0+size(S)*card(S') *C1
分布式查询处理
半连接在分布式数据库中的应用 R与S位于不同场地S1，S2 上，其属性组分别为R1， R2，要在S1场地求R和S的连接结果。 ⒈在S1场地对R做投影，将R缩减为R'， R'=R1R2（R） ⒉将R' 送往场地S2。 ⒊在S2场地完成S与R'的半连接操作，将S缩减为S'， S' = S R' ⒋将S'送回场地S1 。 ⒌在S1场地完成R与S'的连接操作， R S = R S'
分布式事务模型
事务管理模型
TC1 TM1
TCn TMn
事务管理器TM：管理那些访问存储在一个局部 结点中的数据的事务。事务可以是局部事务，也 可以是全局事务的一部分。 事 务 协 调 器 TC： 协 调 该 结 点 上 发 起 的 各 事 务 （局部的或全局的）的执行。
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分布式数据库系统的体系结构
组成成分
应用数据库：应用所需要的数据的集合 描述数据库：关于数据库中数据结构的定
义及全局数据的分片，分布的描述（数据 字典，数据目录，元数据）
数据分片
将全局数据库进行逻辑分割 分片方法
（1）水平分片 （2）垂直分片 （3）混合分片
分布式数据库系统概述
银行的电子资金转移系统。假定一个分布式系统 由三个节点组成，分别分布在北京，上海，成都 ， 其中不同区域的帐户记录保存在各自地区的数据 库中，它们通过通信网络连接在一起，构成 个统 一的分布式数据库。在这样的系统中任意一个节 点可以存取该节点的帐户，称做局部查询，同时 也可以存取另一个节点的帐户，称做远程查询。
分布式数据库的一个主要的功能就是给用户提供 进行复杂查询的操作，使用户就像在一个单一的 数据库上操作一样。
什么是分布式数据库系统？
物理上分散而逻辑上集中的数据库系统 使用计算机网络将物理位置分散而管理和
控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位 连接起来，共同组成一个统一的数据库系 统 站点，场地，结点
对每个站点来说，在该站点上全部物理映 象的集合称为该站点上的局部概念模式
局部内模式
分布式数据库中关于物理数据库的描述 描述的内容不仅包含只局部于本站点的数
据的存储描述，还包括全局数据在本站点 的存储描述
DDBMS的功能结构
除提供集中式DBMS提供的功能还有： 数据跟踪 分布式查询处理 分布式事务管理 复制数据的管理 安全性 分布式目录管理
分布式数据库系统的示意图
分布式数据库系统分类
按局部数据库管理系统的数据模型分类 同构同质型
同构型DDBS 同构异质型
异构型DDBS
按分布式数据库系统的全局控制系统类型 全局控制集中型DDBS 全局控制分散型DDBS 全局控制可变型DDBS
分布式数据库系统的体系结构
数据库分为局部DB和全局DB 数据库管理系统分为局部DBMS和全局
运行时支持处理器
事务的原子性
模式层次
数据库的三级模式 一个或几个外部模式：每个外部模式包含了数据
库的一部分的描述，供用户使用 概念模式：包含了整个数据库的逻辑描述，供数
描述分布式数据库中全局数据的逻辑结构 如果采用关系数据模型，则 包括一组全局关系的定义(如关系名、关系
中的属性、每一属性的数据类型和长度等 等) 完整性定义(关系的主键、外键及完整性其 他约束条件等)
分片模式
描述全局数据的逻辑划分 描述数据分片或定义片段，以及全局关系
与片段之间的映象 这种映象是一对多的。即一个全局关系可
定义关系S的两个混合分片 DEFINE FRAGMENT SF1
AS SELECT S#,SNAME FROM SHF1 DEFINE FRAGMENT SF2
AS SELECT * FROM SVF1 WHERE SEX＝‘Ｍ’
分片遵循规则
完备性条件 可重构条件 不相交条件
数据的分布
分布式数据库中的数据不是存储在一个 站点的计算机存储设备上，而是根据需要 将数据划分成逻辑片段，按某种策略将这 些片段分散地存储在各个站点上。 数据分布的策略有： 集中式 分割式 复制式 混合式
分布式数据库的模式结构
四层模式结构
全局外层：全局外模式 全局概念层：全局概念模式，分片模式，
分配模式 局部概念层：局部概念模式 局部内层：局部内模式
全局外模式
是全局应用的用户视图，也称全局视图 是从一个由各局部数据库组成的逻辑集合
中抽取，即全局外模式是全局概念模式的 子集。
全局概念模式
关系S(S#,SNAME,AGE,SEX)
定义关系S的两个水平分片 DEFINE FRAGMENT SHF1
AS SELECT * FROM S WHERE SEX=’M’ DEFINE FRAGMENT SHF2
AS SELECT * FROM S WHERE SEX=’F’
关系S(S#,SNAME,AGE,SEX)
用户处理器的组成
用户处理器提供的功能
数据模型独立性 语义完整性约束
数据处理器
数据处理器负责存取数据库的数据，它主 要包括规范化命令翻译器、规范化结果格 式器和运行时支持处理器
数据处理器的组成
数据处理器提供的功能
数据处理器支持集中式和分布式DBMS共同 要求:
程序与数据的独立性
并发独立性
DDBMS的功能模块
查询处理模块 完整性处理模块 调度处理模块 可靠性处理模块
分布式数据库管理系统的一般功能结构
介绍DDBMS的一种参考模型
主要成分是处理器和模式 处理器 模式
参考模型
用户处理器
它把数据操纵语言中的用户命令，翻译成 为规范化命令
它把来自数据处理器的数据，翻译成用户 理解的格式
定义关系S的两个垂直分片 DEFINE FRAGMENT SVF1
AS SELECT S#,AGE,SEX FROM S DEFINE FRAGMENT SVF2
AS SELECT S#,SNAME FROM S 全局关系的每个属性至少影射到一个垂直片 段中，且每个垂直片段都包含该全局关系 的键
关系S(S#,SNAME,AGE,SEX)
对应多个片段，而一个片段只能来自一个 全局关系。
分配模式
根据选定的数据分布策略，定义各片段的 物理存放站点。即定义片段映象的类型， 确定分布式数据库是冗余的还是非冗余的， 以及冗余的程度。
如果一个片段分配在多个站点上，则片段 的映象是一对多的，分布式数据库是冗余 的。
局部概念模式
一个全局概念模式经逻辑划分成一个或多 个逻辑片段，每个逻辑片段被分配在一个 或多个站点上，称为该逻辑片段在某站点 上的物理映象或称物理片段
特点
◆物理分布性 分散存储在多个站点，用户感觉不到分散
◆逻辑整体性 分散的数据逻辑上构成一个整体，可被全 局用户共享
◆站点自治性 各个站点上的数据由本地DBMS管理，具有 自治处理能力，完成本站点的应用。
其他特点
数据分布透明性 集中与自治相结合的控制机制 存在适当的数据冗余度 事务管理的分布性