12.1分布式數據庫

12.1.1分布式數據庫概述分布式數據庫的出現是地理上分散的用戶對數據共享的需求和計算機網絡技術空前發(fā)展的結果。它是在傳統(tǒng)的集中式數據庫系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而來的。它是在應用的驅動下，數據庫技術和網絡技術不斷發(fā)展，不斷互相融合、互相促進的結果。分布式數據庫的研究始于20世紀70年代中期，其基本問題的提出和研究以及國際上具有代表性的先驅研究計劃的實施和相應原型系統(tǒng)的研制，則主要集中在前10年。至20世紀80年代中后期，分布式數據庫管理系統(tǒng)(DDBMS)領域的研究工作已取得了決定性的進展，提出并解決了許多基本問題，并提出了一系列新的概念，新的方法，產生了許多新的技術，出現了一批原型系統(tǒng)，積攢了相當的經驗，也推出了一些相應的產品。在DDBMS領域的幾個影響較大的先驅系統(tǒng)有：IBMSanJose實驗室基于關系數據庫系統(tǒng)SystemR開發(fā)的分布式數據庫系統(tǒng)SystemR*；美國計算機公司研制的SDD-1分布式數據庫系統(tǒng)；德國斯圖加特大學在小型機網絡上開發(fā)的分布式數據庫系統(tǒng)POREL；法國國家SIRIUS計劃開發(fā)的SIRIUS-DELTA分布式數據庫系統(tǒng)。這些早期的分布式系統(tǒng)的開發(fā)和實現對DDBMS領域的研究及產品的開發(fā)產生了非常深遠的影響。分布式數據庫系統(tǒng)的基礎是集中式數據庫系統(tǒng)技術和計算機網絡技術，但并不是說簡單地把集中式數據庫通過連網就能構成分布式數據庫。在分布式數據庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)中，人們要解決分布式環(huán)境下數據庫的設計，數據的分配，查詢處理，并發(fā)控制及系統(tǒng)的管理等多方面的問題。一個分布式數據庫系統(tǒng)強調數據的分布性，數據分布存儲在網絡的不同計算機（又稱結點或場地）上，各個場地既具有高度的自治性，同時又強調各場地系統(tǒng)之間的協(xié)作性。對使用數據庫中數據的用戶來說，一個分布式數據庫系統(tǒng)在邏輯上看就如同一個集中式數據庫系統(tǒng)一樣，用戶可以在任何一個場地執(zhí)行全局應用和（或）局部應用。分布式數據庫系統(tǒng)也具有自己的性質和特征。集中式數據庫的數據獨立性、數據共享和減少冗余度、并發(fā)控制、完整性、安全性及恢復等許多概念和技術在分布式數據庫系統(tǒng)中都得到了發(fā)展，有了不同的更加豐富的內容。隨著技術的進步和人們對信息網絡化、分布化、開放化的需求日益增長，分布式數據庫系統(tǒng)的應用將更加廣泛。圖9.1是利用ORACLE實現的一個分布式數據庫系統(tǒng)的原理示意圖。在此分布式數據庫中，數據物理上是存放于網絡上的不同的計算機中的多個數據庫中（如ORACLE數據庫），但在邏輯上可以看成一個單獨的大的數據庫。數據庫用戶可以通過網絡對異地數據庫中的數據同時進行存取，而服務器之間的協(xié)同處理對于工作站用戶及應用程序而言是完全透明的，開發(fā)人員無需關心網絡的連接細節(jié)，無需關心數據在網絡接點中的具體分布情況，也無需關心服務器之間的協(xié)調工作過程。圖9.1ORACLE的一個分布式數據庫原理示意圖

9.1.2分布式數據庫的定義、分類

1.分布式數據庫系統(tǒng)的定義描述分布式數據庫系統(tǒng)的一個很好的例子是:很多銀行使用的全國通存通兌系統(tǒng)。利用這些系統(tǒng)，不僅可以使一個支行的用戶通過訪問該支行的賬目數據庫來完成現金的存取等交易，實現所謂的局部應用，還也可以通過計算機網絡實現異地異行現金轉賬等業(yè)務，從一個支行的賬戶中轉出若干金額到另一個支行的賬戶中去，實現同時訪問兩個支行(場地)上的數據庫的所謂全局應用(或分布應用)。如圖9.1所示，物理上分布式數據庫的數據分散在各個場地，但是在邏輯上卻是一個整體，如同一個大的集中式數據庫一樣。于是，在分布式系統(tǒng)中就有了全局數據庫和局部數據庫的概念。全局數據庫是從系統(tǒng)的角度出發(fā)研究問題的，而局部數據庫則是從各個場地的角度出發(fā)研究問題。在上例中，分布式數據庫系統(tǒng)表面上是一個用通訊網絡連接起來的結點(亦稱為“場地”)的集合，每個結點是擁有集中式數據庫系統(tǒng)的計算機。不同場地之間可能相距甚遠，如在幾十公里以上，也可以相距甚近，如在一個大樓里。場地之間都用通訊網絡聯(lián)系，在每個場地則一般使用一個集中式數據庫系統(tǒng)。局部應用主要涉及具體場地的數據庫，而全局應用可以認為是涉及兩個或兩個以上場地的數據庫。數據庫中的數據不是存儲在同一場地是分布式數據庫系統(tǒng)與集中式數據庫系統(tǒng)的最大區(qū)別。而數據在邏輯上的“整體性”和物理上的"分布性"是分布式數據庫系統(tǒng)的兩個重要特點。下面給出分布式數據庫的確切定義：分布式數據庫是由一組數據組成的，這些數據分布存放在由計算機網絡相連的不同場地的計算機中，每一場地都有自治處理(即獨立處理)能力并能完成局部應用；而每一場地也參與(至少一種)全局應用程序的執(zhí)行，該全局應用程序可以通過通信系統(tǒng)存取若干場地的數據。

可見，分布式數據庫既強調場地自治,同時也強調各個自治場地之間的協(xié)作性。不同場地可以擁有自己獨立的數據庫系統(tǒng)，有自己的用戶、獨立的操作系統(tǒng)、CPU等，運行自己的DBMS,有專門的數據庫管理人員、擁有特殊的硬件資源，具有高度的場地自治能力。同時,各個不同的場地又在計算機網絡和相關協(xié)議的支持下協(xié)同工作，在邏輯上就如同一個集中式的數據庫一樣，用戶可以在任何一個具體場地執(zhí)行一個涉及多個場地的全局應用。與集中式數據庫系統(tǒng)一樣，分布式數據庫系統(tǒng)也包含：分布式數據庫、分布式數據庫管理系統(tǒng)和數據庫管理員（DBA）等三個重要成分。分布式數據庫是各場地上數據庫的邏輯集合。它是一組結構化的數據集合，邏輯上屬于同一系統(tǒng)，而物理上數據又分布在計算機網絡的各個不同結點（場地）上。需要強調的是，這組數據的分布性和邏輯協(xié)相互調性。分布式數據庫管理系統(tǒng)是分布式數據庫系統(tǒng)中的一組軟件的集合，負責管理分布環(huán)境下邏輯集成數據的存取、一致性、有效性、完備性等；同時，在管理機制上還必須具有計算機網絡通信協(xié)議上的分布管理特性。分布式數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))一、數據獨立性邏輯獨立性物理獨立性數據分布獨立性(分布透明性)用戶的應用程序書寫起來就如同數據沒有分布一樣分布式數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))二、集中與自治相結合的控制結構數據共享：(1)局部共享(2)全局共享控制機制：集中自治分布式數據庫系統(tǒng)的特點(續(xù))三、適當增加數據冗余度提高系統(tǒng)的可靠性、可用性提高系統(tǒng)性能四、全局的一致性、可串行性和可恢復性局部數據庫要保證ACID全局數據庫也要保證ACID分布式數據庫系統(tǒng)的目標1．適應部門分布的組織結構，降低費用使用數據庫的單位在組織上常常是分布的（如分為部門、科室、車間等等），在地理上也是分布的．分布式數據庫系統(tǒng)的結構符合部門分布的組織結構，允許各個部門對自己常用的數據存儲在本地，在本地錄入、查詢、維護，實行局部控制．由于計算機資源靠近用戶，因而可以降低通信代價，提高響應速度，使這些部門使用數據庫更方便更經濟。2．提高系統(tǒng)的可靠性和可用性改善系統(tǒng)的可靠性和可用性是分布式數據庫的主要目標．將數據分布于多個場地，并增加適當的冗余度可以提供更好的可靠性．一些可靠性要求較高的系統(tǒng)，這一點尤其重要．因為一個地出了故障不會引起整個系統(tǒng)崩潰．因為故障場地的用戶可以通過其它場地進入系統(tǒng)．而其它場地的用戶可以由系統(tǒng)自動選擇存取路徑，避開故障場地，利用其它數據副本執(zhí)行操作，不影響業(yè)務的正常運行．3．充分利用數據庫資源提高現有集中式數據庫的利用率當在一個大企業(yè)或大部門中已建成了若干個數據庫之后，為了利用相互的資源，為了開發(fā)全局應用，就要研制分布式數據庫系統(tǒng)．這種情況可稱為自底向上的建立分布式系統(tǒng)．這種方法雖然也要對各現存的局部數據庫系統(tǒng)做某些改動、重構，但比起把這些數據庫集中起來重建一個集中式數據庫，則無論從經濟上還是從組織上考慮，分布式數據庫均是較好的選擇．4．逐步擴展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模當一個單位規(guī)模擴大要增加新的部門(如銀行系統(tǒng)增加新的分行，工廠增加新的科室、車間)時，分布式數據庫系統(tǒng)的結構為擴展系統(tǒng)的處理能力提供了較好的途徑：在分布式數據庫系統(tǒng)中增加一個新的結點．這樣做比在集中式系統(tǒng)中擴大系統(tǒng)規(guī)模要方便、靈活、經濟得多。在集中式系統(tǒng)中為了擴大規(guī)模常用的方法有兩種：一種是在開始設計時留有較大的余地．這容易造成浪費，而且由于預測困難，設計結果仍可能不適應情況的變化．另一種方法是系統(tǒng)升級，這會影響現有應用的正常運行．并且當升級涉及不兼容的硬件或系統(tǒng)軟件有了重大修改而要相應地修改已開發(fā)的應用軟件時，升級的代價就十分昂貴而常常使得升級的方法不可行．分布式數據庫系統(tǒng)能方便地把一個新的結點納入系統(tǒng)，不影響現有系統(tǒng)的結構和系統(tǒng)的正常運行，提供了逐漸擴展系統(tǒng)能力的較好途徑，有時甚至是唯一的途徑。

Strategy

ofDatadistribution數據分布的策略

規(guī)劃設計一個分布式數據庫首要的一個問題就是數據庫中的數據應如何分布。要規(guī)劃數據分布問題，首先應搞清，數據分布的目的。數據分布的目的有多種，但最主要的是提高訪問的局部性（localityreference），即通過數據的合理分布，盡可能地使數據能就地存取。除此之外，還應注意如下的問題：

1、任何分布式數據庫系統(tǒng)，都不可能使所有數據的訪問都局部化。因為，即使通過增加復本，做到讀取數據全部本地化，但更新數據時，由于需要各復本同步更新，仍要大量的遠距離訪問。（同步更新實現問題）2、在DDBMS中，采取了很多措施解決事務分布式執(zhí)行問題。這的確是為了在提高訪問局部性的前提下，共享數據。但一個成功的分布式數據庫設計，應使數據訪問局部性達到最好。而不是依靠事務的分布式執(zhí)行。因為分布執(zhí)行的事務比局部執(zhí)行的事務花費更大，實際處理時，把一個復雜事務歸結為一個語法樹，以語法樹子樹為單位分解子事務，然后分不執(zhí)行，完成后必有二目運算的綜合操作。分布式連接之類操作，其花銷是很大的。其他分布目的：有時為提高可用性，增加一些復本。有時本地資源不夠（如外存）不得不進行數據分布。數據分布策略數據分布的目的提高訪問的局限性，即通過數據的合理分布，盡可能地使大部分數據能夠就地存取，以減少遠距離的數據訪問。數據分布方式有如下三類：1、劃分式partitioned按數據來源及用途，將數據分布于不同結點，彼此間無任何重復。即將數據庫的數據視為一個集合，做出其一個劃分，將不同子集存于各結點上。這種分布方式簡單，但若可使訪問局部性良好，其性能亦較好，如大學學籍管理；否則性能一般較差。原因是數據共享部分多時，事務的分布式執(zhí)行也就多，性能就下降了。2、全重復方式(fullyreplicated)

每一個結點擁有全部數據的一個復本。對只讀事務，可做到完全就地訪問，但各更新操作，需要訪問每一個結點。這種分布，對那些以讀為主的應用，是很適宜的。3、部分重復(partiallyreplicated)

根據需要，有些數據只分布在一個結點上，有些數據分布在多個結點上，這是一種普遍應用的分布方式，而前兩種可視為本方式的特例。分布方式劃分式全重復部分重復復雜性低中高靈活性小中大體現DDBMS特點不充分中充分由分布引出的問題少中多三種方式比較一．

FragmentationofRelation

關系的分割數據以什么為單位分布？以關系數據庫為例討論這個問題。關系模型的數據分布單位有兩種：

1．

關系Relation2．

裂片fragment將一個關系分割成多個關系時，被分割的關系稱為全局關系（globalrelation）；分割產生的關系稱為裂片，其實裂片也是關系。如何分割關系？有三種分割方式：水平分割（horizonfragment）

——按元組分割；垂直分割（verticalfragment）

——按屬性分割；混合分割（blendfragment）

——先水平，再垂直；或先垂直，再水平分。

分割應遵循如下三條原則：1、完備性原則。全局關系的所有數據均要分配到相應裂片中去。

——不能因分割丟失數據。2、可重構性（reconstruction）原則。關系被分割后，必須由裂片可以重構全局關系。這是用戶透明訪問全局關系的基礎，也是全局關系存在的條件。分割后的裂片和全局關系只是形式不同，但它們是同一數據對象，應能完全等價。這一要求意味著來自同一全局關系的各垂直分割裂片中必須有屬性重復，才能保證可重構性。3、不相交性原則

disjointnessforhorizonfragment只對水平分割提出不相交性要求。各個水平分割的裂片中，應無重復元組。這一要求主要出自簡化管理。否則同一裂片中就會有的元組在其他裂片中有重復，有的元組沒有。在更新時，對同一裂片中的元組要根據有無復本及復本多少區(qū)別對待，這顯然是不可取的。但應注意：整個裂片可以建立復本。三、三種分割實現implementationofthethreefragmentationways

1、水平分割

horizonfragment水平分割是用SQL查詢語句定義裂片的?；拘问饺缦拢?/p>

SELECT*FROMRWHEREPi;其中：R為全局關系，Pi為定義裂片的謂詞。R要分成n個裂片R1，……，Rn，對應n個裂片,應有n個謂詞，即1≤i≤n：

P1，…，Pi，…，Pn；例：全校學生關系S作為一個全局關系定義為學籍管理關系?？梢詫⑵浒醋韵捣譃榱哑?。謂詞Pi定為：Dep=CS,Dep=EE,等（計算機，電子）應注意：水平分割應滿足不相交性，故：

Ri∩Rj=φi≠j；

必須成立。這實際上就是要求：

{SELECT*FROMRWHERE(Pi∧Pj)}≡φ；結果應永為空關系。其中：i≠j，1≤i，j≤n。這等價于：

Pi∩Pj≡False。從實際謂詞結構分析，則是要求枚舉類型屬性Dep對于每一個學生只準取一個唯一的枚舉值。根據一般大學對學生注冊的規(guī)定該條件是可以滿足的。

為滿足完備性，應滿足：

R1∪R2∪……∪Rn=R.

這實際上要求

{SELECT*FROMRWHERE(P1∨P2∨……∨Pn);}≡R；

即：P1∨P2∨……∨Pn

對任一元組應恒取真。根據實際謂詞，滿足完備性的條件是：

Pi（1≤i≤n）覆蓋枚舉變量Dep的所有枚舉值。分割時注意，有不少關系，往往是隨其他關系分割的。例：設有兩個全局關系：

TEACHER(TNAME,DEPT)//教師關系：教師姓名，所在系

COURSE(CNAME,TNAME)//課程關系：課名，任課教師名如果TEACHER關系按系分割分布，則計算機系應有一個裂片，它是這樣定義的：

TEACHERCS=SELECT*FROMTEACHERWHEREDEPT=‘CS’;如COURSE也按系分割、管理。則COURSE關系雖無DEPT屬性，它可以定義按教師所在系分割：

COURSECS=∏COURSE

(COURSETEACHER(CS)=COURSETEACHER(CS)式中為半連接符：

RS=∏R

(RS);//意義即用S選出在R中能與之匹配（可自然連接的）元組注意：(1)、

用謂詞直接分割稱基本分割。（primaryfragmentation)(2)、通過其他關系的分割而定義的分割叫導出分割。(derivedfragmentation)(3)、重構（Reconstruction）水平分割，由裂片重構全局關系很容易：將所有裂片取“并”。2、垂直分割

Verticalfragment

垂直分割比較簡單，一般可直接用投影操作完成分割。但要注意：(1)

為滿足完備性，全局關系的每一屬性，至少應在一個裂片中出現。(2)

裂片通過連接應可重構全局關系。注意：一般一個關系所有投影，連接后并不能確?；謴统鲈瓉黻P系(值)。

為此除第一條基本要求外，簡單可行的方法是每一列片均保留原全局關系的主鍵字屬性，用以識別裂片中各個元組是從全局關系的那個元組分裂出來的。因此垂直分割中，裂片的屬性列重復是必需的。例：學生關系產生如下兩個裂片：S

{s#——各科成績……}S#NameAgeSex3、混合分割

混合分割就是交替使用垂直和水平分割。

如圖：R全局關系，V垂直分割為R1，R2；h水平分割R1為R11,R12,R13。葉結點為分割裂片：R2、R11、R12、R13。這種分割實際上很少使用，原因：看似簡單合理的分割，為DDBMS對數據的管理帶來了相當的復雜性。有些DDBMS，如IBM公司的R*，連水平，垂直分割都不支持，更談不上混合分割了。四、數據分布帶來的問題

數據分布給數據管理帶來一系列的問題。這些問題也是DDBMS所要解決的問題，也是分布式數據庫設計應注意考慮的一些問題：1、保持多復本的一致性數據更新時，多復本應保持數據的一致性，需要相當的開銷。在這方面，讀的本地化和更新操作復雜性是矛盾的：增加復本，可以提高讀的局部性，但由于多復本要同步更新，增加了系統(tǒng)對更新的開銷，設計時應權衡考慮。更新開銷復雜性。2、保持分布關系的一致性水平分割中，裂片是由謂詞定義的，數據庫中屬性值的改變（修改），會導致數據的重新分布。例如：上例中，按系分割教師關系中，教師由計算機調入其他系，就會引起裂片間數據的重新分布——相應教師對應元組應遷移至調入系教師關系。這種屬性值的改變引發(fā)的基本分割裂片的重組，又會引發(fā)導出分割COURSE的裂片的重組，如教師調入其他系后，仍講授原來承擔課程，則相應課也應由計算機裂片遷入調入系的裂片。否則就會出現數據分布上的不一致性。3、全局查詢處理問題在查詢中，用戶使用全局關系進行查詢。關系分割對用戶是透明的，即這些關系是否分割，關系或裂片存放于哪個結點，用戶是不知道的，也不關心。DDBMS須將用戶查詢中要訪問的全局關系轉換成他們應訪問裂片，為之選擇適當的復本之后，才可將全局關系上的查詢轉為裂片上的查詢。才可在相應結點上執(zhí)行各子查詢：進行查詢優(yōu)化、得到查詢結果。這一些對用戶必須是透明的。4、

分布事務管理

數據是分布的，處理跨結點分布的數據的事務也是跨結點的，這對并發(fā)控制，恢復均帶來新的問題。

分布式數據庫系統(tǒng)的體系結構

1.分布式數據庫系統(tǒng)的模式結構如圖9.2所示，分布式數據庫系統(tǒng)的模式結構從整體上可以分為兩大部分。圖9.2分布式數據庫系統(tǒng)的模式結構下部是集中式數據庫系統(tǒng)的模式結構，代表了各局部場地上局部數據庫系統(tǒng)的基本結構。

上部是分布式數據庫系統(tǒng)增加的模式級別，其中包括：（1）全局外模式:是全局應用的用戶視圖，是全局概念模式的子集。（2）全局概念模式:用于定義分布式數據庫中數據的整體邏輯結構，使得數據如同沒有分布（集中式）一樣。全局概念模式中所用的數據模型應該易于向其他模式映象，通常采用關系模型。（3）分片模式：每一個全局關系可以分為若干不相交的部分，每一部分稱為一個片段。分片模式定義片段以及全局關系到片段的映象。這種映象是一對多的，一個全局關系可對應多個片段，而一個片段只來自一個全局關系。（4）分布模式:定義片段的存放結點。片段是全局關系的邏輯部分，一個片段物理上可以分配到網絡的不同結點上。分布模式的映象類型確定了分布式數據庫是冗余的還是非冗余的。若映象是一對多的，即一個片段可分配到多個結點上存放，則是冗余的分布數據庫;若映象是一對一的，則是非冗余的分布數據庫。根據分布模式提供的信息，數據庫用戶的一個全局查詢將被分解為若干個子查詢，每一子查詢要訪問的數據屬于同一場地的局部數據庫。分片模式和分布模式都是全局的，這些模式和相應的映象使分布式數據庫系統(tǒng)具備了分布透明性。相應地，我們在設計一個分布式數據庫系統(tǒng)時，就要完成以下工作：

(1)定義全局數據庫的概念模式。

(2)設計物理數據庫，將概念模式映射到存儲區(qū)域，并確定適當的數據存取方法。

(3)設計分片，即確定如何將全局關系進行水平、垂直或混合劃分，以便于它們分配到不同的場地。

(4)設計片段的分配方式。確定片段到各個場地的分配情況，同時要確定需復制的片段。在分布式數據庫的設計過程中，還必須考慮基于分布式數據庫的應用開發(fā)的需求。如應用提交的場地，應用執(zhí)行的頻度，不同應用存取數據的類型、次數，統(tǒng)計分布、開發(fā)的便利性，以及數據庫自身的可擴展性等信息。

2.數據分片當全局關系設計完成后，分布式數據庫系統(tǒng)的數據可以被分割和復制到網絡場地的各個物理數據庫中。一般來說，數據存放的單位不是整個關系,而應是片段。一個片段是關系的一部分。這樣做的目的是便于按照用戶的需要較好地分布和組織數據，有利于控制數據的冗余度。數據分片是通過關系代數的基本運算來實現的。（1）數據分片的方式。數據分片的方式有水平分片、垂直分片、混合分片等多種。水平分片：按一定的條件把全局關系的所有元組劃分成若干不相交的子集，每個子集為關系的一個片段。水平分片可以通過對全局關系施加選擇運算實現。垂直分片：把一個全局關系的屬性集分成若干子集，并在這些子集上作投影運算。這樣運算的結果即得到垂直分片。子集的劃分要根據應用的需求來確定。要求全局關系的每個屬性至少映射到一個垂直片段中。另外，還要求每個垂直分片的片段都包含關系的鍵，這樣就能夠從垂直分片用自然聯(lián)接的方法恢復關系。混合型分片：如果對上述兩種分片方法之一得到的片段繼續(xù)按另一種方式分片，那么這種方式稱為混合型分片方式。例如，先按水平分片得到的某一片段再進行垂直分片，或者對先按垂直分片得到的某一片段再按水平分片方式繼續(xù)分為若干片段。

(2)定義各種分片時必須遵守的三個條件。①完備性條件:一個全局關系中的數據必須完全地劃分為若干片段，不允許出現某些數據屬于全局關系但不屬于任何一個片段的現象。即必須把全局關系的所有數據映射到各個片段中。②可重構性條件:可以由片段重構全局關系。對于垂直分片，每個片段包含全局關系的鍵，故可以用自然連接操作重構全局關系。對于水平分片，可以用并操作重構全局關系。③不相交條件不允許一個全局關系的某些數據既屬于該全局關系的某一個片段，又屬于該全局關系的另一個片段（垂直分片中的主碼屬性除外）。規(guī)定不相交條件的主要目的是在數據分配時易于控制數據的復制,適用于水平劃分片段。

3．數據分配數據分配問題是指采用什么樣的策略把數據分布到計算機網絡的各個場地，以獲得最優(yōu)的系統(tǒng)性能。數據分配的策略有集中式、分割式、復制式、混合式等多種。下面一一介紹。

(1)集中式。它是指所有的數據均分布在一個場地上（一般是一臺計算機），這種方式控制容易，簡單易懂，能確保數據的一致性；但潛在的風險較大，可靠性較差,當存放數據的場地發(fā)生故障時，會使整個系統(tǒng)崩潰。

(2)分割式。它是指所有數據被分成不同的部分，所有數據只有一份，每一部分被安排在不同的場地上。即數據庫被劃分成不同的邏輯片（子集），每個邏輯片被指派到一個場地。此方式的存取量大，在存放數據的場地上檢索和修改本地數據具有局部自治性。系統(tǒng)可以發(fā)揮并發(fā)操作的潛力。部分場地出現故障后，系統(tǒng)仍可運行，系統(tǒng)的可靠性較高。

(3)復制式。它是指數據有多個副本，可以在多個不同的場地上安置一個完整的數據庫副本。復制式策略的優(yōu)點是可靠性最高，查詢響應時間最快，數據庫的恢復也比較簡單，可以從任何場地獲得數據庫的副本；主要缺點是，在不同場地上的數據庫的同步實現比較困難、代價較高。

(4)混合式。它是指數據庫分為若干個可相交的子集，每一個子集安置在不同的場地，但是任一個場地都不保存完整的全部數據庫的數據?；旌戏绞郊骖櫫朔指罘绞胶蛷椭品绞降膬?yōu)點，但同時數據的分配也明顯的復雜化了。該方式具有較大的靈活性，可根據具體情況采取不同的安排方式，從而提高整個系統(tǒng)的效率。具體應用時應從存儲代價、可靠性、檢索代價和更新代價等四個方面進行評估，然后選擇一種數據分配策略。進行數據分配時應注意把握以下的一般原則：

(1)盡量把本地需要的數據存儲在本地，減少遠程通信操作的開銷（即處理局部性）；

(2)保證數據的可用性和系統(tǒng)的可靠性；

(3)盡量平衡各個場地的負載，提高整個系統(tǒng)的并行處理能力等。

3.分布透明性在分布式系統(tǒng)中，獨立性通常用透明性這個名詞來代替，分布獨立性也稱為分布透明性。分布透明性指用戶不必關心數據存儲的物理位置的分配細節(jié)，也不必關心局部場地上的數據模型。分片透明性是分布透明性的最高層次。所謂分片透明性是指，用戶或應用程序只對全局關系進行操作而不必考慮關系的分片。當分片模式改變了，由于全局模式到分片模式的映象(映象2)，全局模式不變，應用程序不必改寫，這就是分片透明性。位置透明性是分布透明性的下一層次。所謂位置透明性是指，用戶或應用程序不必了解片段的存儲場地，當存儲場地改變了時，由于分片模式到分布模式的映象(映象3)，應用程序不必改變。同時，若片段的重復副本數目改變了，數據的冗余度改變了，用戶也不必關心如何保持各副本的一致性，這就是重復副本的透明性。局部數據模型透明性是指,用戶或用戶程序不必了解局部場地上使用的是哪種數據模型，模型的轉換以及數據庫語言的轉換均由映象完成。透明性的層次越高，應用程序的編寫就越簡單。

9.1.5分布式數據庫管理系統(tǒng)

1.分布式數據庫管理系統(tǒng)的組成分布式數據庫管理系統(tǒng)（簡稱為DDBMS）是建立、管理、維護分布式數據庫的一組軟件，一般由四部分組成。（1）LDBMS(LocalDBMS)：即局部場地上的數據庫管理系統(tǒng)，其功能是建立和管理局部數據庫，提供場地自治能力，執(zhí)行局部應用及全局查詢的子查詢。（2）GDBMS(GlobalDBMS)：即全局數據庫管理系統(tǒng)，主要功能是提供分布透明性，協(xié)調全局事務的執(zhí)行，協(xié)調各局部DBMS以完成全局應用，保證數據庫的全局一致性，執(zhí)行并發(fā)控制，實現更新同步，提供全局恢復功能等。（3）全局數據字典(GlobalDataDirectory，簡稱GDD)：用來存放全局概念模式、分片模式、分布模式的定義以及各模式之間映象的定義，存放用戶存取權限的定義，以保證全部用戶的合法權限和數據庫的安全性；另外,還存放數據完整性約束條件的定義，其功能與集中式數據庫的數據字典類似。