既然決定以后會(huì)做與數(shù)據(jù)相關(guān)的研究，就先趁著暑假多了解一點(diǎn)知識(shí)！大三下學(xué)期剛剛學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)庫(kù)原理！趁熱打鐵！

目前對(duì)提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能和可用性出現(xiàn)了并行數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)~

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并行數(shù)據(jù)庫(kù)（parallel database）：

并行數(shù)據(jù)庫(kù)是新一代高性能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，是在大規(guī)模并行處理計(jì)算機(jī)和集群并行計(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ)上提出。

根據(jù)所在的計(jì)算機(jī)的處理器（Processor）、內(nèi)存（Memory）及存儲(chǔ)設(shè)備（Storage）的相互關(guān)系，并行數(shù)據(jù)庫(kù)可以歸納為三種基本的體系結(jié)構(gòu)：

共享內(nèi)存(Shared-Memory，簡(jiǎn)稱SM)

該結(jié)構(gòu)由多個(gè)處理機(jī)，一個(gè)全局共享的主存儲(chǔ)器，多個(gè)磁盤存儲(chǔ)組成。各個(gè)處理器通過高速通訊網(wǎng)絡(luò)（Interconnection Network）與共享內(nèi)存連接，并均可直接訪問系統(tǒng)中的一個(gè)、多個(gè)或全部的磁盤存儲(chǔ)，在系統(tǒng)中，所有的內(nèi)存和磁盤存儲(chǔ)均由多個(gè)處理器共享。

提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的處理器通過全局共享內(nèi)存交換消息和數(shù)據(jù)，通訊效率高，查詢內(nèi)部和查詢間并行性實(shí)現(xiàn)不需要額外的開銷。

數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)磁盤上，可被所有處理器訪問

此結(jié)構(gòu)硬件成本高，由于多個(gè)處理器共享內(nèi)存，處理器數(shù)量增加導(dǎo)致內(nèi)存爭(zhēng)用，系統(tǒng)中處理器數(shù)量受到限制，可擴(kuò)充性差。由于共享內(nèi)存機(jī)制，內(nèi)存錯(cuò)誤直接影響系統(tǒng)。

共享磁盤(Shared-Disk，簡(jiǎn)稱SD)

此結(jié)構(gòu)由多個(gè)擁有獨(dú)立內(nèi)存的處理器和多個(gè)磁盤組成，各個(gè)處理器之間沒有直接的信息和數(shù)據(jù)的交換，每個(gè)處理器都可以讀寫全部磁盤。處理器與磁盤由高速通信網(wǎng)絡(luò)連接。

優(yōu)點(diǎn)：此結(jié)構(gòu)經(jīng)常用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集群，硬件成本低，可擴(kuò)充性好，可用性強(qiáng)。

缺點(diǎn)：多個(gè)處理器共享磁盤存儲(chǔ)，當(dāng)處理器增加可能導(dǎo)致磁盤爭(zhēng)用導(dǎo)致性能問題。每個(gè)處理器可訪問全部磁盤存儲(chǔ)。磁盤存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)被復(fù)制到處理器高速緩沖區(qū)進(jìn)行處理，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)處理器同時(shí)對(duì)同一磁盤位置進(jìn)行訪問和修改，最終導(dǎo)致數(shù)據(jù)的一致性無法保證。解決辦法是增加一個(gè)分布式緩存管理器對(duì)各個(gè)處理器的并發(fā)訪問進(jìn)行全局控制與管理。不過這會(huì)帶來額外的通信開銷。

無資源共享(Shared-Nothing，簡(jiǎn)稱SN)

這種結(jié)構(gòu)由多個(gè)處理結(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)處理結(jié)點(diǎn)有自己獨(dú)立的處理器，獨(dú)立的內(nèi)存，獨(dú)立的磁盤。多個(gè)處理結(jié)點(diǎn)在處理器級(jí)上由高速通信網(wǎng)絡(luò)連接，系統(tǒng)中各個(gè)處理器用自己的內(nèi)存處理數(shù)據(jù)。

這種結(jié)構(gòu)，每個(gè)處理結(jié)點(diǎn)就是一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，多個(gè)結(jié)點(diǎn)一起構(gòu)成分布式的并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。每個(gè)處理器使用自己的資源處理數(shù)據(jù)，不存在資源爭(zhēng)用，提高整體性能。

這種結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的可擴(kuò)展性——只需增加額外的處理節(jié)點(diǎn)，就可以以接近線性的比例增加系統(tǒng)的處理能力。

并行數(shù)據(jù)庫(kù)的組織

主要涉及并行粒度和操作算法問題：

并行粒度：不同用戶事務(wù)間的并行，同一事務(wù)內(nèi)不同查詢間的并行，同一查詢不同操作間的并行，同一操作內(nèi)的并行性。

并行操作算法：并行連接算法，并行掃描算法，并行排序算法

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分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) （distributed database system）

定義：

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，每個(gè)應(yīng)用程序可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行透明操作，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)分別在不同的局部數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)、由不同DBMS進(jìn)行管理，在不同的機(jī)器上運(yùn)行，由不同的操作系統(tǒng)支持，被不同通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起。

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯上是個(gè)統(tǒng)一的整體，但物理上則分別存儲(chǔ)在不同物理結(jié)點(diǎn)上。分布性表現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不是存儲(chǔ)在同一計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備上。

分布式系統(tǒng)希望增加數(shù)據(jù)冗余，在不同場(chǎng)地存儲(chǔ)同一數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，其原因是：

（1）提高系統(tǒng)可靠性、可用性：當(dāng)系統(tǒng)某一場(chǎng)地出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可對(duì)另一場(chǎng)地的相同副本進(jìn)行操作。不會(huì)因一處故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

（2）提高系統(tǒng)性能：可以根據(jù)距離選擇離用戶最近的副本，減少網(wǎng)絡(luò)通信代價(jià)，改善性能。

主要特點(diǎn)：

獨(dú)立透明性：用戶不必關(guān)心數(shù)據(jù)的邏輯分區(qū)，不必關(guān)系數(shù)據(jù)物理分區(qū)細(xì)節(jié)。用戶應(yīng)用程序書寫和數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行分布存儲(chǔ)一樣。數(shù)據(jù)分布的信息由系統(tǒng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典中，用戶對(duì)非本地?cái)?shù)據(jù)的訪問請(qǐng)求由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)字典進(jìn)行解釋、轉(zhuǎn)換、傳送。

集中結(jié)點(diǎn)結(jié)合：數(shù)據(jù)庫(kù)是用戶共享的資源，在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)的共享有兩個(gè)層次：一是局部共享，局部數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)局部場(chǎng)地各用戶的共享數(shù)據(jù)（本地用戶常用）。二是全局共享，即分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)場(chǎng)地存儲(chǔ)可供其他場(chǎng)地用戶共享的數(shù)據(jù)，支持系統(tǒng)全局應(yīng)用。因此有倆相應(yīng)控制結(jié)構(gòu)：集中和自制。各局部DBMS獨(dú)立管理局部數(shù)據(jù)庫(kù)；同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置集中控制機(jī)制，協(xié)調(diào)局部DMS工作。

復(fù)制透明性：用戶不關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)的復(fù)制情況，由系統(tǒng)自動(dòng)完成。

易于擴(kuò)展性：可增加多個(gè)服務(wù)器進(jìn)一步分布數(shù)據(jù)和分擔(dān)處理任務(wù)

優(yōu)點(diǎn)：

（1）靈活的體系結(jié)構(gòu)

（2）系統(tǒng)可靠性高，可用性好

（3）局部應(yīng)用響應(yīng)速度快

（4）可擴(kuò)展性好

缺點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)開銷大，主要是通信

（2）復(fù)雜存取結(jié)構(gòu)

（3）數(shù)據(jù)的安全性和保密性難處理

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分布式數(shù)據(jù)庫(kù)與并行數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別：

結(jié)點(diǎn)地位不同：

DDB的結(jié)構(gòu)與PDB的SN結(jié)構(gòu)看似相似，卻又很大不同：

邏輯上PDB系統(tǒng)中N個(gè)結(jié)點(diǎn)并不平等。其中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)與用戶接口，負(fù)責(zé)接受用戶請(qǐng)求，輸出處理結(jié)果，確定執(zhí)行方案，而其余節(jié)點(diǎn)只具有執(zhí)行操作和彼此通信能力。PDB在邏輯上是一個(gè) 具有一個(gè)前臺(tái)處理機(jī)和多個(gè)后天處理機(jī)結(jié)點(diǎn)模型的系統(tǒng)。結(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)處理中只發(fā)揮協(xié)同作用。

DDB中各結(jié)點(diǎn)從邏輯上完全平等，沒有主次之分。DDB中各結(jié)點(diǎn)除了能通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同完成全局事務(wù)外，還具有場(chǎng)地自治性。

應(yīng)用目標(biāo)不同：

PDB目標(biāo)是發(fā)揮并行計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，利用各處理器結(jié)點(diǎn)并行完成數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)。

DDB目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地自治和數(shù)據(jù)的全局透明共享，不要求利用網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)提供處理性能

實(shí)現(xiàn)方式不同：

PDB為了充分利用各結(jié)點(diǎn)處理能力，采用高速網(wǎng)絡(luò)連接。傳輸代價(jià)相對(duì)較低。某些結(jié)點(diǎn)空閑，可將負(fù)載大的結(jié)點(diǎn)的任務(wù)通過高速網(wǎng)傳給空閑結(jié)點(diǎn)處理。

DDB為了滿足分布特點(diǎn)，各結(jié)點(diǎn)采用局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)相連，網(wǎng)絡(luò)帶寬較低，結(jié)點(diǎn)間通信開銷大，因此查詢處理時(shí)盡量較少結(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸量。

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以上內(nèi)容部分參考自：

https://blog.csdn.net/wyzxg/article/details/5371163

https://blog.csdn.net/CHS007chs/article/details/77941037

https://blog.csdn.net/guotianlaile/article/details/53580290

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的并行数据库 分布式数据库的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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