分布式数据库系统

WWW 浏览器
WWW 服务器
DB服 务器
DB
3.多层C/S结构
WW
WW
中
DB
W
W
间
服
用
浏览
服务
件
务器
DB
户
器
器
4.网络服务器的类型
① DB服务器 ② 文件服务器 ③ 事务服务器 ④ 文档服务器 ⑤ Web服务器 ⑥ 电子邮件服务器 ⑦ 其他应用服务器
Java JavaScript ActiveX VBScript
7.数据库访问中间件
尽管有了标准SQL，但是一个个特定的前端应用程 序仍然无法访问不同DBMS中的数据，这主要是由于 以下两个原因决定：
（1）各个厂商的SQL版本不同。他们对标准SQL进行了 独特的扩充或解释，导致不同的RDBMS提供的SQL互 不 兼 容 （ 例 ： SQL SERVER 使 用 的 是 T—SQL ， ORACLE使用的是PL/SQL）。
客户机的任务
管理用户界面 接受用户数据 处理应用逻辑 生成数据库请求 向服务器发数据库请求 从服务器接受结果 格式化结果
服务器的任务
接受来自客户机的数据库请求 处理对数据库的请求 格式化结果并传给客户机 进行完整性检查 维护数据字典、索引 处理数据恢复 优化查询/更新处理
2.2 C/S环境下应用成分的分布
14.1 集中计算与分布计算（一）
集中式DB的结构图
存取请求
处理结果
用户
终
端
主
DB
机
通信线路
14.1 集中计算与分布计算（二）
• “分布计算”概念 ① 处理分布 ② 数据分布 ③ 功能分布
1 “分布计算”概念
1、处理分布 处理分布，数据集中。网络中各个节点上用
户的应用程序向同一个DB存取数据，然后在 各自节点的计算机上进行应用的处理。它仍属 于集中式DB范畴，只是用户计算机（相当于 智能终端）上具有应用处理的能力，且增加了 网络接口，可在网络下运行。
（2）各个厂商的RDBMS在客户端和服务器之间的通信 协议不同。C/S结构是数据库系统最常用的结构，而标
准SQL仅仅只对语言方面进行了规定，对于客户端和服务器之 间的通信没有进行规定。 为了降低应用程序与数据库管理系统的耦合性，提供应用 系统的可移植性和可扩展性，有必要建立一个公共的、网 络透明、与具体数据库无关的应用程序调用接口，这就形 成了数据库访问中间件。
典型的数据库访问中间件有“开放数据库互连” （ODBC）、“JAVA数据库互连”（JDBC）。
(1)ODBC ODBC技术为应用程序提供了一套调用层接口函数库和基 于动态链接库的运行支持环境。应用程序调用标准的 ODBC函数和SQL语句，通过可加载的驱动程序将逻辑结 构映射到具体的DBMS系统。使用ODBC API几乎可以将 所有平台上的关系数据库连接起来。
三层结构中，服务器端分为两个部分：应用服务器（包 括从客户端划分出一部分应用和从专用服务器中划分出一 部分工作）和DB服务器。
三层结构的思想是：
①使客户机变“瘦”，即进一步变小，客户端只安装浏览器 就可以访问应用程序
②并不是使服务变“肥”，而是增加服务器的品种，容易组 装。
三层结构的功能层次如下： ① 表示层：负责显示和与用户交互（由客户机实现）。 ② 功能层：实现应用逻辑（由应用服务器实现）。
2、数据分布
数据分布在计算机网络的不同节点上，而这 些数据在逻辑上是一个整体，构成一个逻辑数 据库。网络中的每一个节点可以执行局部应用， 即具有独立处理本地数据库中数据的能力；也 可以执行全局应用，可以存取和处理异地数据 库中数据。这就是分布式数据库的概念。（分 布式数据库技术是数据库技术与网络技术有机 结合）
使用数据库访问中间件，用户可以获得多方面的好处：
（1）它消除了数据库平台（软、硬件）的差异，从而可以让 用户将更多的精力集中在系统功能设计上，所得到的应用 软件也易于移植和升级。
（2）它能提供客户机和服务器之间的多种功能，如：访问优 化、分布式访问管理等。
（3）它具有安全性机制，保证数据在不可靠的网络中安全的 传输，防止企业信息在网络传输过程中泄密。
一个典型的应用程序可分解成四个组成成分。 1、用户界面的显示逻辑：这是与用户交互的应用代
码。它完成屏幕格式化、屏幕信息读写、窗口管 理、键盘及鼠标管理等任务。最流行的形式是各 种图形用户界面。 2、应用逻辑：这是根据输入数据来完成业务处理和 规则的应用代码。用3GL或4GL编写。
3、事务逻辑：这是应用程序中DML语句编写的 代码，在RDBMS中一般是用SQL编写。
数据源可以分为三类： 第一类是用户数据源，只有创建者才能使用，并且只能在
所定义的机器上运行。任何用户都不能使用其它用户 创建的用户数据源。 第二类是系统数据源，所有用户和在WIN NT下以服务方 式运行的应用程序均可使用客观存在。 第三类是文件数据源，是ODBC3.0以上版本增加的一种 数据源，将用户定义数据源信息保存到一个文件中， 并可被不同机器上安装了相同驱动程序的用户共享。 可用于企业用户。
2.1 C/S结构的工作模式 C/S结构的基本原则是将计算机应用任务分
解成多个子任务，由多台计算机分工完成。即 “功能分布”原则。客户端完成数据处理、数 据表示、用户接口等功能；服务器完成DBMS 的核心功能。这种客户请求服务、服务器提供 服务的处理方式是一新型的计算机应用模式。
C/S结构的工作模式
（5）分布式查询处理的查询代价，基于半联接 的优化策略，基于联接的优化策略。
（6）分布式数据库的并发控制和恢复中出现的 问题，以及处理机制。
引言
随着传统的数据库技术日趋成熟、计算机网络技术的飞 速发展和应用范围的扩充，数据库应用已经普遍建立于计算 机网络之上。
集中式数据库系统表现出它的不足：
1、数据按实际需要已在网络上分布存储，再采用集中式 处理，势必造成通信开销大；
2、应用程序集中在一台计算机上运行，一旦该计算机发生 故障，则整个系统受到影响，可靠性不高；
3、集中式处理引起系统的规模和配置都不够灵活，系统的 可扩充性差。
在这种形势下，集中式DB的“集中计算”概念向“分布 计算”概念发展。分布计算主要体现在客户机／服务器模式 和分布式数据库体系结构两个方面。本章将分别介绍这两种 技术。
第十四章 分布式数据库系统
本章重要概念
（1）分布计算的三种形式： 处理分布，数据分布，功能分布。
（2）C/S系统，工作模式，技术特征 体系结构：两层、三层、多层C/S结构。
（3）DDBS的定义、特点、优点、缺点和分类； 分布式数据存储的两种形式（分片和分配）。
本章重要概念
（4）DDB的体系结构：六层模式，分布透明性 的三个层次，DDBS的组成，DDBMS的功能和 组成。
本章的重点
（1）两层、三层、多层C/S结构。 （2）分布式数据存储：分片和分配。 （3）DDB的体系结构。 （4）基于半联接查询优化
早期的DBS是主从式（主机/终端式）系统，是一 种集中式DB体系结构。其主要特点是DBMS软件、所 有用户的数据和应用程序都存储在一个中心计算机 （称之为主机）上，通常是大型机。用户仅能通过 终端发出存取数据的请求，由通信线路传输给主机， 主机响应并处理之后，再将处理结果通过通信线路 返回给用户终端。
3、功能分布
在分布式数据库系统中，网络上每个节点都是 一个通用计算机，既执行分布式DBMS，又执行 应用程序。随着工作站功能的增强和广泛使用， 为了解决计算机的瓶颈问题，需要把DBMS功能 和应用处理功能分开。网络中一些节点上的计算 机专门用于执行DBMS功能，称为DB服务器（DB Server）。
(3) 如果URL指向HTML文档，则Web服务器使用HTTP
协议把该文档直接送给浏览器。在HTML文档中可能包 含 有 JavaScript 和 VBScript 等 脚 本 程 序 段 ， 随 HTML 文 档一起下载的还可能有Java Applet 和ActiveX等小程序。 如果HTML文档中嵌入了CGI和ASP程序，则由Web服 务器运行这些程序，把结果送到浏览器。
③ 数据层：负责数据管理（由DB服务器实现）。
用户
客户机1
用户
客户机N
第一层
应用服 务器
第二层
DB服务
DB
第三层
Web上的数据库应用是典型的三层C/S结构（称为B/S） 下图所示的是WWW的三层C/S结构： 表示层：由WWW浏览器实现。 功能层：由Web服务器实现。 数据层：由DB服务器实现。
用户
一个数据库访问中间件的实现需要满足三个透明性的要求： 网络透明性：能支持所有类型的网络。 服务器透明性：不管服务器上的DBMS是何种型号（SQL SERVE、
ORACLE、SYBASE等），一个好的中间件应能通过标准的SQL 语言与不同的DBMS上的SQL语言连接起来。
语言透明性：客户机可用任何开发语言进行发送请求和接受 回答，被调用的功能应该像语言那样也是独立的。另外， 还需要保证开发语言的数据类型和服务器上数据库使用的 数据类型可以相互转换。
1.两层C/S结构
客户软件和服务器软件可以放在一台计算机上，但多 数情况下放在网络中不同计算机上。客户软件一般在 客户端运行，服务器软件一般在服务器上运行。
用户
客户机1
用户
客户机N
服务器 DB
第一层
第二层
2.三层C/S结构 由于两层结构中客户机上都必须安装应用程序和工具（含
公共程序），例如在每台客户机上都安装Power Builder， 使客户端过于庞大、负载太重，从而影响效率。因此引入 三层。
HTML/
DHTML 文档
VRML 文档
客户端 浏览器
Internet
Web 服务器
数据库 服务器
5.Web的工作过程步骤如下：
(1) 用户启动客户端浏览器，在浏览器中确定将要访问页面 的URL地址。浏览器软件使用HTTP协议，向该URL地 址所指向的Web服务器发出请求。
(2) Web服务器根据浏览器送来的请求，把URL地址转换 成页面所在服务器上的文件路径名，找到相应的文件。
数据请求 处理结果
用户
客户 机
服务
DB
器
通信线路
C/S结构的DBS又可分为单服务器结构和多服务器结构两类。 单服务器结构是在网络中仅有一台DB服务器，而有多台客户 机（本质上仍然属于集中式DBS）；多服务器结构是在网络 中可以有多台DB服务器和多台客户机，属于分布式DBS范 畴。
wenku.baidu.com4.2 客户机/服务器计算模式
数据库驱动程序：是一个动态链接库，由各个数据库厂商提 供。它提供对具体数据库操作的接口，因此它是应用程序 对各种数据源发出操作的实际执行者。ODBC规范定义了 两种类型的DB驱动程序——单层驱动程序和多层驱动程序。
数据源（DSN）：是驱动程序与数据库系统连接的桥梁，数 据源不是数据库系统，而是用于表达一个ODBC驱动程序 和DBMS特殊连接的命名。在连接中，用数据源名来代表 用户名、服务器名和所连接的数据库名等。
(4) 浏览器解释HTML文档，在客户端屏幕上向用户展示 结果。
6.与C/S模式相比，B/S模式具有以下特点
1、使用简单。 2、易于维护。 3、兼容性好。 4、易于扩展。 5、多级安全保障机制。 6、信息共享度高。 XML——(Extensible Markup language)可扩展标记语言 HTML——(Hypertext Markup language)超文本标记语言
4、数据管理：应用程序中由DBMS完成访问实 际DB的程序。虽不属于应用程序本身，但它 是分布式处理的基本组成部分。
14.3 C/S系统的体系结构
3.1 C/S系统的体系结构
用户 客户机
用户 客户机
文件服务器
打印服务
文件
打印机
用户 客户机 数据库服务
客户机 中间件 服务器
DB
14.4 C/S结构的演变
ODBC的体系结构可以分为四层： ODBC数据库应用程序：主要处理业务逻辑，是ODBC的使
用者。它调用ODBC函数，递交SQL语句给DBMS，从而 实现与数据库的交互，并对数据库的数据进行处理。
驱动程序管理器：是一个名为ODBC.DLL的动态链接库。它 为不同的数据库驱动程序提供统一的函数调用，并管理这 些不同的驱动程序，实现各种驱动程序的正确调度。
（例如：在服务器上安装DB2或SQL Sserver， 用于完成事务处理和数据访问的控制）；而另 一些节点上的计算机则专门处理用户的应用程 序，称为客户机（Client）。通常在客户机上 安装DBMS的应用开发工具（如： PowerBuilder、Visual Basic、Delphi）， 实现用户界面和前端处理。