分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)的分析的論文

　　摘 要：本文從現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫發(fā)展情況分析出發(fā)，闡述了分布式數(shù)據(jù)庫的原理和體系結(jié)構(gòu)，重點以SQL分布數(shù)據(jù)庫工具為例從分布式數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理和并發(fā)控制、分布式數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)以及分布式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)復(fù)制三個方面探討分析了分布數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)造的關(guān)鍵技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：分布式；事物管理；數(shù)據(jù)復(fù)制

　　1.引言

　　隨著目前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫迅猛發(fā)展的形勢，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展也和網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合起來了，應(yīng)用最為廣泛的是分布式大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)，這種分布式的數(shù)據(jù)庫模型適合應(yīng)用在目前的各個大型的工程軟件中。分布式的數(shù)據(jù)庫模型通過數(shù)據(jù)共享技術(shù)和分散事物處理技術(shù)將不同地方的數(shù)據(jù)庫整合成為一個整體綜合性數(shù)據(jù)庫體系。因為，分布式數(shù)據(jù)庫是一個體系結(jié)構(gòu)，不僅僅是把多個單獨的數(shù)據(jù)庫組合，而是借助合適的系統(tǒng)構(gòu)搭建一個邏輯上為一體協(xié)調(diào)一致的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，目前應(yīng)用最為廣泛的是用瀏覽器／服務(wù)器(B／S)系統(tǒng)架構(gòu)來搭建分布數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　2.分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

　　分布式數(shù)據(jù)庫經(jīng)過設(shè)計上的統(tǒng)一后，把分散在網(wǎng)絡(luò)中各個數(shù)據(jù)庫在邏輯上連成一個整體，這種連成一體的數(shù)據(jù)庫每個節(jié)點都具有單獨數(shù)據(jù)處理能力，他執(zhí)行局部的數(shù)據(jù)運算。并且，這些數(shù)據(jù)庫運算的同時，被數(shù)據(jù)庫體系整體配置，共同完成全局方面的運算。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點是分布性、邏輯協(xié)調(diào)性以及網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一性。因此，從系統(tǒng)的整體性能來說，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以看做是體系中網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用的結(jié)合體。

　　目前，用于搭建分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系構(gòu)架最為常用的是瀏覽器／服務(wù)器(B／S)系統(tǒng)架構(gòu)。B／S模式主要由瀏覽器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器三個層次組成，其本質(zhì)上是一種特殊的客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，只不過它的客戶端簡化為單一HTML語言的客戶軟件，因而簡化了客戶端系統(tǒng)的管理和使用，可以使管理和維護(hù)集中在服務(wù)器端。在這種模式下，客戶端使用一個通用的瀏覽器，代替形形色色的各種應(yīng)用軟件，用戶的所有操作都是通過瀏覽器進(jìn)行的。在B／S體系結(jié)構(gòu)之中，納入組件模型和分布式組件模型，把中間層劃分為許多服務(wù)程序，將每個服務(wù)程序都視為獨立的層，這樣就形成了N層體系結(jié)構(gòu)和Web分布式計算的概念。典型的N層結(jié)構(gòu)就是基于Web的B／S結(jié)構(gòu)。

　　3.分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建重點技術(shù)

　�。�1）分布式數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理和并發(fā)控制

　　分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事務(wù)并發(fā)控制及系統(tǒng)資源的有效利用主要靠事物管理來完成，分布式事務(wù)管理程序能夠保證多個事物并發(fā)協(xié)調(diào)準(zhǔn)確地執(zhí)行。分布數(shù)據(jù)庫中的事物控制著系統(tǒng)對各種數(shù)據(jù)項的訪問，一個事務(wù)通過分解成成多個子事務(wù)來訪問多個站點的數(shù)據(jù)，每個子事務(wù)負(fù)責(zé)對一個數(shù)據(jù)存儲站點進(jìn)行訪問。而分布式的各個站點的事物通常并發(fā)運行的。各局部站點上的事務(wù)以集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可串行化理論為基礎(chǔ)實現(xiàn)并發(fā)控制，即得到各站點上事務(wù)執(zhí)行的局部順序。在此基礎(chǔ)上，只需從全局系統(tǒng)的角度出發(fā)，得到各個站點上事務(wù)執(zhí)行的全局的順序。由于分布式系統(tǒng)中不存在一個全局的時鐘概念，因此一般以事件的時戳來表示事件的發(fā)生順序，再構(gòu)造出系統(tǒng)的全局邏輯時問順序，以確定事務(wù)的唯一順序�；�本的并發(fā)控制的方法是封鎖方法。封鎖方法的基本思想是要求事務(wù)在對一數(shù)據(jù)項進(jìn)行操作之前必須首先申請對該數(shù)據(jù)項的封鎖(Clock)，獲準(zhǔn)后方能進(jìn)行操作。如果該數(shù)據(jù)項己被其它事務(wù)封鎖且操作方式?jīng)_突，那么該事務(wù)處于等待狀態(tài)，直到該數(shù)據(jù)對象被釋放為止。在封鎖機(jī)制中定義了兩種方式：共享鎖方式與互斥鎖方式。分別對應(yīng)于用戶對數(shù)據(jù)項的讀操作與寫操作。以目前最為常用的SQL數(shù)據(jù)庫管理工具為例，它使用鎖對象來防止多用戶在同一時間內(nèi)對某一數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改，并能防止一名用戶檢索正在被另一名用戶修改的數(shù)據(jù)，鎖定有助于確保事務(wù)和數(shù)據(jù)保持邏輯上的一致。SQL Server的鎖管理能自動獲得和釋放鎖。

　�。�2）分布式數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)

　　數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)是實現(xiàn)信息安全運行的重要技術(shù)之一，能保證信息系統(tǒng)因各種原因遭到破壞時，能盡快投入使用。常用的分布式數(shù)據(jù)庫SQL Server備份數(shù)據(jù)庫有幾種方法：完全備份、差異備份、事務(wù)日志備份、文件組和數(shù)據(jù)文件備份。完全備份包括備份數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)、文件組或數(shù)據(jù)文件。差異備份只備份上次備份后進(jìn)行修改的數(shù)據(jù)。事務(wù)日志備份用于備份和刪除事務(wù)日志(事務(wù)曰志數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫備份協(xié)同工作)。文件組和數(shù)據(jù)文件備份用于數(shù)據(jù)庫中備份特定文件組或數(shù)據(jù)文件。SQL Server可以使用EnterpriseManager或T-SQL命令等備份。在實際的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，可以采用手動備份和自動備份，一般采用手動備份和自動備份相結(jié)合的辦法。在備份中，分熱備份和冷備份。當(dāng)數(shù)據(jù)庫在使用時，對數(shù)據(jù)庫備份成為熱備份；當(dāng)數(shù)據(jù)庫完全關(guān)閉后備份成為冷備份。SQL Server數(shù)據(jù)庫恢復(fù)分從完全備份中恢復(fù)、從差異備份中恢復(fù)及從事務(wù)日志備份中恢復(fù)。從完全備份中恢復(fù)過程很簡單，只須用SQL Server EnterpriseManager或T-SQL就可以恢復(fù)備份文件。從差異備份中恢復(fù)，先從完全備份中還原，再還原自上次完全備份后創(chuàng)建的差異備份。從事務(wù)日志中恢復(fù)，要經(jīng)過以下步驟：

　　①使用NO TRUNCATE選項備份當(dāng)前活動的事務(wù)日志。

　　②還原最新完全備份。

　�、圻�原所有差異備份以將數(shù)據(jù)庫返回到執(zhí)行最近一次備份操作時的狀態(tài)。

　�、苓�原上次差異備份后創(chuàng)建的所有事務(wù)日志備份，以重新顯示上次備份后發(fā)生的所有事務(wù)。

　�、葸�原在第1步中創(chuàng)建的事務(wù)日志備份，以將數(shù)據(jù)庫返回到故障前的狀態(tài)。

　�。�3）分布式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)復(fù)制

　　數(shù)據(jù)復(fù)制是指在由兩個或者多個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成的一個分布式數(shù)據(jù)庫環(huán)境中拷貝數(shù)據(jù)的過程。這個過程中，將分布式數(shù)據(jù)庫中某個結(jié)點的數(shù)據(jù)拷貝到不同物理地點的數(shù)據(jù)庫中，以支持分布式應(yīng)用，它是整個分布式計算解決方案的一個重要組成部分。當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，由于各個數(shù)據(jù)庫副本可能對相同的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行操作，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步時，就會產(chǎn)生沖突，主要有更新沖突、唯一性沖突、刪除沖突等等。這些沖突會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性。所以在復(fù)制過程中必須盡量防止數(shù)據(jù)沖突的產(chǎn)生，一旦發(fā)生沖突，就必須有預(yù)先設(shè)置好的沖突解決方法。分布式數(shù)據(jù)庫工具SQL Server能在不同節(jié)點間復(fù)制數(shù)據(jù)并自動同步這些節(jié)點的數(shù)據(jù)，用戶可以在同一服務(wù)的不同數(shù)據(jù)庫或不同的遠(yuǎn)程連接服務(wù)器之間復(fù)制數(shù)據(jù)。在分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用環(huán)境中，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)��?shù)據(jù)復(fù)制的要求各異，不可能有一種復(fù)制方法能夠適合所有領(lǐng)域中的應(yīng)用需要。為此，SOL Server提供了以下三種復(fù)制類型來滿足不同環(huán)境中的應(yīng)用需要：

　�、倏煺諒�(fù)制：快照復(fù)制是SQL Server中最簡單的一種復(fù)制方式，它拷貝數(shù)據(jù)庫中出版物在某一時刻的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)狀態(tài)，即建立出版物快照，之后通過復(fù)制代理將出版物快照復(fù)制給訂閱服務(wù)器�？煺諒�(fù)制操作由快照代理和分發(fā)代理實現(xiàn)�？煺沾�理將出版物中各條目(表)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)拷貝到分發(fā)服務(wù)器的快照文件(但不是分發(fā)數(shù)據(jù)庫)中，并在分發(fā)服務(wù)器的分發(fā)數(shù)據(jù)庫中記錄復(fù)制同步操作。分發(fā)服務(wù)器再根據(jù)分發(fā)數(shù)據(jù)庫中的同步記錄將快照文件傳遞到訂閱服務(wù)器的目的數(shù)據(jù)庫中。

　�、谑聞�(wù)復(fù)制：采用事務(wù)復(fù)制方式時，當(dāng)訂閱服務(wù)器對出版服務(wù)器中的出版物做到初始同步后，SQL Server監(jiān)視INSERT、UPDATE、DELETE等數(shù)據(jù)修改語句的執(zhí)行，并對影響出版物的事務(wù)進(jìn)行標(biāo)識。事務(wù)日志閱讀代理從事務(wù)日志中捕獲出版條目中數(shù)據(jù)的變化，并將引起這些變化的事務(wù)拷貝到分發(fā)服務(wù)器的分發(fā)數(shù)據(jù)庫中。之后，由分發(fā)服務(wù)器將這些事務(wù)傳遞給訂閱服務(wù)器，并在訂閱服務(wù)器上順序執(zhí)行這些事務(wù)，對復(fù)制數(shù)據(jù)做增量修改，從而保證訂閱服務(wù)器中的復(fù)制數(shù)據(jù)與出版服務(wù)器出版物中的數(shù)據(jù)一致(但不是實時一致)。由于事務(wù)的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)小于它所操作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量，所以采用事務(wù)復(fù)制方式能夠有效減輕網(wǎng)絡(luò)的通信負(fù)擔(dān)。

　　③合并復(fù)制：合并復(fù)制允許用戶修改訂閱服務(wù)器中的訂閱數(shù)據(jù)，它能夠自動監(jiān)視訂閱數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變化并定期將這些變化進(jìn)行合并，再把合并后的結(jié)果提交給所有訂閱者，如果在合并過程中發(fā)現(xiàn)不同用戶對數(shù)據(jù)所做的修改存在沖突時，合并代理程序?qū)⒏鶕?jù)建立訂閱時為訂閱者所設(shè)置的優(yōu)先級裁決哪個用戶的修改有效。

　　4.結(jié)束語

　　隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在社會應(yīng)用領(lǐng)域，對分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求更加迫切。許多關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的行業(yè)，例如水利、電力、交通、金融等行業(yè)由于所管轄的部門或企業(yè)往往在地域上比較分散，而在行政和業(yè)務(wù)管理上，既要求各部門具有獨立的局部控制、分散管理的能力，同時，又要在整個行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)對所有部門或所屬企業(yè)進(jìn)行全局控制，統(tǒng)一管理，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)給這些行業(yè)數(shù)據(jù)管理發(fā)展起到巨大的推動作用。

　　參考文獻(xiàn)：

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