MDBS
• 多数据库系统
GES1
GES2
GES3
LES11
LES12
LES13
GCS
LESn1
LESn2
LESnm
LCS1
LCSn
LIS1
LISn
MDBS Architecture with a GCS
ES1
ES2
ESn
LCS1
LCS2
LCS3
LIS1
LIS2
LIS3
MDBS Architecture without a GCS (如联邦数据库系统)
操 作 系 统
用户 界面
应用 程序
...
客户端DBMS 通信软件 Result relation 通信软件 语义数据控制 查询优化 事务管理 恢复管理 运行时支持处理器 系统
Client/server
SQL queries
操 作
数据库
Peer-to-Peer分布系统
• Peer-to-peer（或简单记作P2P）首先是一个通信模 型，其中每一方具有相同的能力，各自都能启动 通信会话。Peer-to-Peer网络是一种网络结构， 其 中，每个工作站有等价能力和责任。 • 在Internet里， peer-to-peer指的是一种瞬时的 Internet网络，允许一组计算机用户使用相同的计 算机程序互联，并直接访问对方硬盘上的文件。 这类程序的例子如Napster和Gnutella。
– 1:n – Fragments are indicated by a global relation name with an index (fragment index); e.g. Ri -the i'th fragment of global relation R.
Allocation Schema
Fragmentation Schema
• Each global relation can be split into several nonoverlapping portions - fragments. • There are several different ways to perform the splitting operation • The mapping between global relations and fragments is defined in the fragmentation schema.
• (A0, D1, H0)：系统是分布的、也提供给用 户一个集成的视图。
• (A0, D2, H0)：这个是一个全分布的形态。 没有服务器和客户机的差别，每一个站点 提供相同的功能。
• (A1, D0, H0)：一个系统，在自主性上属于 半自主的，而其他方面则取值为0，因此这 就是通常称为联邦数据库的系统。
data processor
1．Local query optimizer 的作用象一个存取路径选择器 (Access Path Selector)，功能是在存取数据时负责选 择最佳的存取路径。 2. Local recovery manager负责保证本地数据库保持一致 性，即便发生故障。 3. Run-time support processor负责按照查询优化器产生 的调度给出的物理存取命令对数据库的物理访问。 Run-time support processor是与操作系统的接口，包 含数据库缓冲管理器（database buffer (or cache) manager），负责维护主存缓冲器和管理数据存取。
异质性(Heterogeneity)
• • • • 硬件的异质性 网络协议的差异性 数据管理器的多样性 …
分布性
（A0,D2,H0)
（A2,D2,H1)
自主性
Hale Waihona Puke 异构性• A表示自主型 (autonomy) • D表示分布性 (distribution) • H表示异构性 (heterogeneity)
分布性
• 0表示无分布 • 1表示client/server系统 • 2是peer-to-peer分布
分类
• client/server 分布 • peer-to-peer分布（或称“全分布”）
异构性
• 0指同构系统 • 1代表异构系统
例子
• (A0, D2, H0)，一个 (peer-to-peer) 分布式同 构 DBMS • (A2, D2, H1) 代表一个(peer-to-peer) 分布式 异构多数据库multidatabase系统。
4.1分布式数据库模型和体系结构
• 一个系统的体系结构（architecture）定义了 它的结构（structure），给出了其组成成 份，每个成份的功能，成分间的相互关系 和交互方式。
应用程序１
应用程序２
应用程序２
外模式１
外模式２
外模式(用户 级数据库)
外模式/模式映射
模 式
模式(概念级 数据库)
进一步讨论
• (A0, D0, H0)：是一类逻辑集成的系统，有 时被称为组合系统（composite systems）。 如果这类系统既不是分布或异构的，则这 类系统是一组逻辑集成的DBMSs。
(A0, D0, H1)：
• 如果加上异构，则变成一个多数据管理器 （multiple data managers）, 是异构的但向 用户提供一个集成的视图。
DDBMS
Semantic Data Controller
Global Conceptual Schema
Global Query Optimizer
Global Execution Monitor
GD/D
Data Processor
Local Query Processor
Local Conceptual Schema
Local Recovery Manager
System Log
Local Internal Schema
Runtime Support Processor
用户处理器
1. User interface handler 负责解释用户命令，然后将结果 数据格式化后返回给用户。 2. Semantic data controller 使用完整性约束和授权（这 两者定义为全局模式的成份）检查是否可以处理用户 查询。 3. Global query optimizer and decomposer负责决定使得开 销最小的执行策略，使用全局和本地概念模式以及全 局字典翻译全局查询。全局查询优化器（global query optimizer）负责生成最佳策略执行分布连接运算。 4. Distributed execution monitor负责协调用户查询的分布 执行。这个执行monitor 也称作分布事务管理器 （distributed transaction manager）。在分布查询执行期 间，各个节点的 execution monitors 可以和其它节点的 execution monitors通信。
自主性
• 0紧密集成 • 1代表半自主性系统 • 2代表全隔离
自主性分类
1. 设计自主性（Design autonomy）：单个DBMS 可以按它们喜欢的方式使用数据模块和事务管 理技术 2. 通信自主性（Communication autonomy）：每 个独立DBMS可以自由决策为其它DBMS提供何 种类型的数据或者控制全局执行的软件。 3. 执行自主性（Execution autonomy）： 每个 DBMS可以按它们自己希望的方式执行事务和 提交事务。
分布式数据库系统Internet/Intranet时代的数据库技术
顾君忠 jzgu@
4.分布式数据库体系结构和分布透 明度问题
• • • • • 分布式数据库模型和体系结构 分布式数据库的典型特点 分布式数据库基本结构 数据字典和全局字典 Reference Model和分布透明度
用户
Syetem resposes
User requests
Multi-DBMS层
DBMS
Query Processor Query Processor
DBMS
Transaction Manager
Transaction Manager
Scheduler
...
Scheduler
Recovery Manager
DBMS
模式/内模式映射
内模式(物理 级数据库)
内模式 操作系统 物理数据
图4.1 集中式数据库的体系结构
4.2 分布式数据库的典型特点
DDBMS性质
• 自主性（Autonomy） • 分布性（Distribution） • 异质性(Heterogeneity)
自主性（Autonomy）
1. 单个DBMS的本地运算不因多数据库系统 中其它DBMS的加入而受影响。 2. 单个DBMS处理查询和优化查询的方式不 受访问多数据库的全局查询执行的影响。 3. 系统已执行的操作在单个DBMS加入或离 开多数据库联盟时不受危害。
Recovery Manager
Runtime Support Processor
Runtime Support Processor
Components of an MDBS
Reference Model和分布透明度
参 考 模 型
Top level -Global schema
• defines all the data as if the database were not distributed at all. • convenient for the definition of the mapping to the other levels • consists of the definition of a set of global relations.