第十三章數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展趨勢(shì)本章要點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)多種主流數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介云存儲(chǔ)技術(shù)及云數(shù)據(jù)庫(kù)13.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)大發(fā)展趨勢(shì)“四高”，即DBMS具有高可靠性、高性能、高可伸縮性和高安全性

在互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)該強(qiáng)有力地支持互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應(yīng)用面向行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域要求，在DBMS核心基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)套件及應(yīng)用構(gòu)件13.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)信息爆炸可能產(chǎn)生大量垃圾，隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的加快，信息量劇增，使得大量的信息來(lái)不及組織和處理數(shù)據(jù)類型的多樣化和一體化要求，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足多種多樣的信息類型需求當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)還不能處理不確定或不精確的模糊信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的數(shù)據(jù)庫(kù)安全和保密問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該能主動(dòng)而不是被動(dòng)地提供服務(wù)，滿足決策者的要求多種主流數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等互相滲透，互相結(jié)合，成為當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的主要特征，涌現(xiàn)出各種新型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)13.2.1分布式數(shù)據(jù)庫(kù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)：分布在不同物理結(jié)構(gòu)上的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)集合起來(lái)的系統(tǒng)，在邏輯上屬于同一系統(tǒng)，但在物理結(jié)構(gòu)上是分布式的同構(gòu)系統(tǒng)(Homogeneous)：所有的站點(diǎn)都使用相同的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它們之間相互熟悉并合作處理客戶的需求異構(gòu)系統(tǒng)(Heterogeneous)：不同的站點(diǎn)有不同的模式和不同的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。站點(diǎn)之間相互不熟悉，所以在事務(wù)處理過(guò)程中，它們僅僅提供有限的功能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)全局外模式(GlobalExternalSchema)：全局概念模式的子集，表示全局應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)庫(kù)部分全局概念模式(GlobalConceptualSchema)：定義了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)分片模式(FragmentationSchema)：用于說(shuō)明如何放置數(shù)據(jù)庫(kù)的分片部分分布模式(DistributionSchema)：定義片段存放的節(jié)點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）靈活的體系結(jié)構(gòu)（2）數(shù)據(jù)共享（3）可靠性高、可用性好（4）性能得到改善（5）可擴(kuò)充性好（6）提高資源利用率缺點(diǎn)：（1）復(fù)雜（2）系統(tǒng)開(kāi)銷大（3）數(shù)據(jù)安全性和保密性較難處理13.2.2空間數(shù)據(jù)庫(kù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)特征：（1）空間特征：每個(gè)空間對(duì)象具有空間坐標(biāo)。（2）非結(jié)構(gòu)化特征：空間數(shù)據(jù)不滿足結(jié)構(gòu)化的要求，將一條記錄表達(dá)成一個(gè)空間對(duì)象時(shí)，它的數(shù)據(jù)項(xiàng)有可能是變長(zhǎng)的（3）空間關(guān)系的特征：空間數(shù)據(jù)中記錄的拓?fù)湫畔⒈磉_(dá)了多種空間關(guān)系（4）海量數(shù)據(jù)特征：空間數(shù)據(jù)庫(kù)是海量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量相當(dāng)大空間數(shù)據(jù)分類（1）矢量數(shù)據(jù)用點(diǎn)、線、面等來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界，表達(dá)地表信息，通過(guò)坐標(biāo)值來(lái)定義（2）柵格數(shù)據(jù)用一定的空間分解力來(lái)解析地表的信息，通過(guò)灰度、色調(diào)來(lái)定義空間數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)有機(jī)的集成處理存儲(chǔ)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，因而可以利用DBMS的管理功能，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)操作、版本控制、權(quán)限管理和優(yōu)化查詢等13.2.3主存數(shù)據(jù)庫(kù)主存數(shù)據(jù)庫(kù)（MainMemoryDataBase，MDB），就是數(shù)據(jù)全部放在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫(kù)，如IBM的OBE（Office-By-Example）、SystemM、MARS等數(shù)據(jù)庫(kù)主存數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)（1）備份與恢復(fù)：備份、恢復(fù)技術(shù)成為決定主存數(shù)據(jù)庫(kù)性能的一個(gè)關(guān)鍵（2）并發(fā)控制：主存數(shù)據(jù)庫(kù)中較為普遍的并發(fā)控制方法仍是二階段封鎖，但是鎖定時(shí)間較短（3）索引及數(shù)據(jù)組織：主存數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了許多不同形式的索引結(jié)構(gòu)，得以廣泛應(yīng)用的是T樹(shù)（4）查詢優(yōu)化：優(yōu)化的重點(diǎn)放在降低CPU處理代價(jià)上，以及減少主存占有量和數(shù)據(jù)復(fù)制量（5）應(yīng)用程序接口：主存數(shù)據(jù)庫(kù)可以提供更高效的應(yīng)用程序接口，也可以保持與磁盤數(shù)據(jù)庫(kù)一致的應(yīng)用程序接口以獲取兼容性13.2.4多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的特征能表示和處理多種媒體數(shù)據(jù)。②能反映和管理各種媒體數(shù)據(jù)之間的空間或時(shí)間的關(guān)聯(lián)。③提供比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)更強(qiáng)的適合非格式化數(shù)據(jù)查詢的搜索功能。④提供事務(wù)處理和版本管理功能多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)（1）組合型結(jié)構(gòu)集中統(tǒng)一型結(jié)構(gòu)C/S型結(jié)構(gòu)超媒體型結(jié)構(gòu)13.3云存儲(chǔ)技術(shù)及云數(shù)據(jù)庫(kù)云存儲(chǔ)技術(shù)(1)云計(jì)算：云計(jì)算是并行計(jì)算(ParallelComputing)、分布式計(jì)算(DistributedComputing)和網(wǎng)格計(jì)算(GridComputing)的發(fā)展(2)云存儲(chǔ)：是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)(3)云計(jì)算與云存儲(chǔ)的關(guān)系：與云計(jì)算系統(tǒng)相比，云存儲(chǔ)可以認(rèn)為是配置了大容量存儲(chǔ)空間的一個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)。從架構(gòu)模型來(lái)看，云存儲(chǔ)系統(tǒng)比云計(jì)算系統(tǒng)多了一個(gè)存儲(chǔ)層，在基礎(chǔ)管理上也增加了許多與數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全有關(guān)的功能，兩者在訪問(wèn)層和應(yīng)用接口層則是完全相同的云存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)模型(1)存儲(chǔ)層：是云存儲(chǔ)最基礎(chǔ)的部分，云存儲(chǔ)中的存儲(chǔ)設(shè)備往往數(shù)量龐大且分布于不同地域，彼此之間通過(guò)廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者光纖通道網(wǎng)絡(luò)連接在一起(2)基礎(chǔ)管理層：是云存儲(chǔ)最核心的部分，通過(guò)集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)中多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同工作(3)應(yīng)用接口層：是云存儲(chǔ)中最靈活多變的部分。不同的云存儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)單位可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)類型，開(kāi)發(fā)不同的應(yīng)用服務(wù)接口，提供不同的應(yīng)用服務(wù)(4)訪問(wèn)層：云存儲(chǔ)提供的訪問(wèn)類型和訪問(wèn)手段云存儲(chǔ)的兩大架構(gòu)緊耦合對(duì)稱（TCS）架構(gòu)松弛耦合非對(duì)稱（LCA）架構(gòu)云存儲(chǔ)的技術(shù)前提(1)寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展(2)應(yīng)用存儲(chǔ)的發(fā)展(3)集群技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)的發(fā)展(4)CDN、P2P技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)的發(fā)展(5)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)的發(fā)展云數(shù)據(jù)庫(kù)(1)谷歌(Google)的云數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(BigTable)BigTable使用結(jié)構(gòu)化的文件來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不是一個(gè)關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)，不支持關(guān)聯(lián)或類似于SQL的高級(jí)查詢，具有的是多級(jí)映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)典型技術(shù)：位置分組（Localitygroups）：指定將一組屬性存儲(chǔ)在單獨(dú)的SSTable中，這是數(shù)據(jù)庫(kù)中垂直分區(qū)技術(shù)的直接應(yīng)用Tablet的分割與定位：即水平分區(qū)布隆過(guò)濾器（Bloomfilter）：一種不精確的索引，可以判定一個(gè)鍵值是否不存在BigTable的數(shù)據(jù)模型BigTable的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)邏輯非常簡(jiǎn)單，都是key-value對(duì)，而且屬于字符串類型，沒(méi)有其他特殊的數(shù)據(jù)類型任務(wù)只是盡量提高數(shù)據(jù)高速存取速度，而復(fù)雜的數(shù)據(jù)邏輯全部交由上層的相關(guān)應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)行列管理十分靈活，不像傳統(tǒng)DBMS受到的約束較多能夠快速簡(jiǎn)易地完成分布式部署和動(dòng)態(tài)變化，傳統(tǒng)DBMS無(wú)法實(shí)現(xiàn)微軟的云數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（SQLAzure）SQLAzure是微軟提供的一個(gè)云數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，使用T-SQL來(lái)管理、創(chuàng)建和操作，T-SQL可以作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理的SQLServer本機(jī)