分布式数据库管理系统(Distributed Database Management System,简称DDBMS)是一组负责管理分布式环境下逻辑集成数据存取、一致性和完备性的软件系统,由于数据上的分布性,DDBMS在管理机制上还必须具有计算机网络通信协议的分布管理特性。
一、起源与发展
分布式数据库管理系统的研究始于20世纪70年代中期,美国计算机公司研制了第一个分布式数据库系统的原型系统SDD-1,这一系统概括了分布式数据库的几乎全部理论和实现技术,是分布式数据库发展中的一个典范,我国对分布式数据库管理系统的研究起步于80年代初,虽然起点较晚,但起点高,目前已经研制出一些性能和功能达到当今世界水平的原型系统。
二、组成与功能
1. 组成
分布式数据库管理系统通常由以下四个组件组成:
本地数据库管理系统:这是一个标准的数据库管理系统,负责管理本结点数据库中的数据,有自己的系统目录表,其中存储的是本结点上数据的总体信息。
数据连接组件:这是一个能让所有结点和其他结点相连接的软件,它包含了结点及其连接的信息。
全局系统目录组件:全局系统目录表除了集中式数据库的数据目录(数掘字典)内容外,还包含了数据分布的信息,如分片、复制和分布模式,它本身可以像关系一样被分片和复制分配到各个结点。
分布式数据库管理系统组件:这是整个系统的控制中心,主要负责执行全局事务,协调局部的数据库管理系统以完成全局应用,保证数据库的全局一致性。
2. 功能
分布式数据库管理系统的基本功能表现在下述五个方面:
接受用户请求:并判定将其发送到何处,或必须访问哪些计算实体才能满足要求。
访问网络数据字典:了解如何请求和使用其中的信息。
分布式处理:如果目标数据存储在系统的多台计算机上,对其进行必需的分布式处理。
协调与接口功能:在用户、局部DBMS和其他计算实体的DBMS之间进行协调,发挥接口功能。
异构环境支持:在异构分布式处理器环境中提供数据和进行移植的支持,其中异构是指各个站点的硬件、软件之间存在着差别。
三、优点与难点
1. 优点
数据存放在最需要的地方:在分布式数据库系统中,数据存放到事件需要的地方。
快速访问数据:终端用户有时仅在公司数据存储的一个地方工作。
快速增长:在不影响其他节点操作情况下,新节点能够加到网络上去。
提高通信效率:因为局域网络很小并且更贴近客户,所以局域网络在客户和公司员工之间通信很好。
减少操作代价:增加工作站到网络上比去更新主机系统成本更少。
用户友好的界面:PC和工作站通常配备了一个易于使用的图形用户界面(GUI)。
减少单点故障危险:当一个计算机出错时,其他工作站可以弥补这个故障,数据总是分布在多个地方。
处理器的独立性:终端用户可以访问数据的任一可用副本,并且在数据位置上,任何一个处理器都可以处理终端用户的请求。
2. 难点
管理和控制的复杂性:应用层必须找到数据的位置,并且必须能够把不同地点的数据整合在一起,由于数据的异常,数据库管理员也必须能够协调数据库的活动,以便防止数据库的退化。
技术的困难性:数据的完整性、事务的管理、并发控制、安全性、备份、恢复、查询优化、访问路径的选择等都必须寻址并且解决。
安全性问题:当数据位于多个站点时,安全性就可能降低,不同地方的不同人共享数据管理责任。
缺乏标准:在数据库层中,没有标准的通信协议(尽管TCP/IP在网络层上是一个公认的标准,但是在应用层上却没有标准),在DDBMS环境中,不同的数据库厂商采用不同的技术(而且这些技术往往是不相容的)来管理分布的数据和处理。
增加了存储和基本设施的要求:数据的多个副本需要存放在不同的地方,因此需要另外的磁盘存储空间。
增加了培训成本:在分布式模型中的培训成本比集中式模型成本高,有时甚至减少操作性,增加硬件的费用。
代价问题:分布式数据库需要操作基本设施(物理位置、环境、人才、软件、证件等)。
四、体系结构
根据GDBMS分布的节点数划分DDBMS的各种体系结构,根据DDBMS分布在一个节点还是在多个节点,DDBMS的体系结构可分为全局控制集中的DDBMS、全局控制分散的D—DBMS、全局控制部分分散的DDBMS,根据局部数据库的数据库管理系统是否相同划分D-DBMS的各种体系结构,又可分为同构型DDBMS、异构型DDBMS。
五、应用场景
分布式数据库管理系统符合当今信息系统应用的需求,符合当今企业组织的管理思想和管理方式,尤其是那些地域上分散而管理上又相对集中的大集团、大机关、大企业,如全球性的或全国性的公司、银行、连锁店、保险业、各类交通运输业,以及全国性人、财、资源、环境管理机构和军事国防部门等,在这些组织中,往往既要有各部门的局部控制和分散管理,同时也要有整个组织的全局控制和高层次的协同管理,分布式数据库系统具有潜在的大市场。
相关问题与解答
问:什么是分布式数据库管理系统?
答:分布式数据库管理系统(Distributed Database Management System,简称DDBMS)是一组负责管理分布式环境下逻辑集成数据存取、一致性和完备性的软件系统,由于数据上的分布性,DDBMS在管理机制上还必须具有计算机网络通信协议的分布管理特性。
问:分布式数据库管理系统有哪些优缺点?
答:分布式数据库管理系统的优点包括数据存放在最需要的地方、快速访问数据、快速增长、提高通信效率、减少操作代价、用户友好的界面、减少单点故障危险、处理器的独立性等,它也面临管理和控制的复杂性、技术的困难性、安全性问题、缺乏标准、增加了存储和基本设施的要求、增加了培训成本以及代价问题等挑战。
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