基于分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)研究

潘培雯

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題越來(lái)越受到專家學(xué)者的重視，但是從目前的研究狀況來(lái)看，在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上還有很多問(wèn)題有待解決。在本文中，筆者以分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹為起始點(diǎn)，對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則以及設(shè)計(jì)核心內(nèi)容展開分析，目的在于完善分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：分布式；計(jì)算機(jī)技術(shù)；數(shù)據(jù)庫(kù)；管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）06-0006-02

網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展導(dǎo)致以往的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足生產(chǎn)生活的需求，如今大眾更是希望在訪問(wèn)存放在不同網(wǎng)絡(luò)以及不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)，不用過(guò)多去了解數(shù)據(jù)是如何在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行存儲(chǔ)的，而且當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的某一部位出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，原本的數(shù)據(jù)仍然不會(huì)丟失，因此，這就要求在對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按照一定的設(shè)計(jì)原則并且以設(shè)計(jì)原則為指導(dǎo)來(lái)完善設(shè)計(jì)內(nèi)容。

1 分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹

分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)通過(guò)對(duì)某些特定邏輯代碼采用集中式的管理辦法，從而為安裝在客戶端上的應(yīng)用程序在同一時(shí)間對(duì)其展開訪問(wèn)提供便利，最終開放信息資源，實(shí)現(xiàn)共享。分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

1）較高的安全性。在分布式結(jié)構(gòu)中，客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)之間存在運(yùn)用程序服務(wù)器，因而導(dǎo)致客戶端無(wú)法直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)展開訪問(wèn)，這為數(shù)據(jù)庫(kù)的非法入侵問(wèn)題提供了一個(gè)行之有效的解決方式，因此提高了安全性。

2）維護(hù)的快捷性。由于邏輯代碼的封裝過(guò)程在中間層進(jìn)行，不同客戶端上的運(yùn)用均在中間層進(jìn)行訪問(wèn)，因此，只需要在中間層便可以完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)控制，從而為系統(tǒng)的更新?lián)Q代等維護(hù)提供了便捷條件。

3）平衡數(shù)據(jù)處理。因?yàn)榉植际浇Y(jié)構(gòu)能夠平衡載荷，而且對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源能夠優(yōu)化處理，而且對(duì)于不能工作的服務(wù)器能夠用冗余的系統(tǒng)取而代之，因此在一定程度上提升了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

2 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.1 系統(tǒng)安全原則

對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，安全性至關(guān)重要，系統(tǒng)安全具體體現(xiàn)在當(dāng)系統(tǒng)的某一個(gè)部位出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作而且原數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，這也是在設(shè)計(jì)分布式管理系統(tǒng)時(shí)，不容忽視的一個(gè)問(wèn)題。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常采用域的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，在系統(tǒng)運(yùn)行的任何一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)均只有一個(gè)主服務(wù)器來(lái)承擔(dān)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)工作，同時(shí)，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行安全，除了主服務(wù)器以外，還有若干個(gè)備份服務(wù)器，當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，備份服務(wù)器接替主服務(wù)器的工作維持系統(tǒng)運(yùn)行。因此，接替運(yùn)轉(zhuǎn)的備份服務(wù)器必須能夠與主服務(wù)器同步，當(dāng)對(duì)主服務(wù)器上的重要任何配置進(jìn)行更改時(shí)均需要在備份服務(wù)器上有所反饋，做出同樣處理。除此之外，當(dāng)把備份服務(wù)器以外加機(jī)器的形式添加到系統(tǒng)中來(lái)時(shí)，必須對(duì)主服務(wù)器上的系統(tǒng)資源庫(kù)信息有所保存并且同步到外加機(jī)器上。通過(guò)諸如上述的方式來(lái)確保分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的安全性。

2.2 數(shù)據(jù)透明原則

在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)透明原則不容忽視，也就是對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)透明化的管理狀態(tài)，而這一原則可以通過(guò)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)字典來(lái)實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)管理中的重要組成部分，其主要作用就是將系統(tǒng)里面的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分類然后按照一定的邏輯順序組織在一起，進(jìn)而為數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽、復(fù)制等一系列操作提供便利。當(dāng)操作者得到進(jìn)入邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)的相應(yīng)權(quán)限之后，便可以開始訪問(wèn)，而不需要再來(lái)考慮自己所用的系統(tǒng)、用的哪一臺(tái)計(jì)算機(jī)以及所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的放置位置。因此便實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)透明性的要求。

3 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心內(nèi)容

3.1 客戶機(jī)和服務(wù)器以及服務(wù)器相互之間的通信

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要一個(gè)良好的通信機(jī)制，而實(shí)現(xiàn)信息的直接傳遞則是系統(tǒng)通信的核心部分，在運(yùn)行過(guò)程中，這一通信機(jī)制往往是依靠Windows socket消息驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)客戶機(jī)與服務(wù)器相互通信時(shí)，客戶機(jī)首先會(huì)向服務(wù)器發(fā)送用戶名、口令等相關(guān)連接信息，與此同時(shí)，服務(wù)器將會(huì)打開對(duì)應(yīng)的搜尋端口號(hào)來(lái)獲取客戶機(jī)的指令請(qǐng)求。為了方便信息的發(fā)送與接收，系統(tǒng)采用特定用戶的傳播模式，以函數(shù)形式在客戶機(jī)與服務(wù)器間實(shí)行信息傳遞。

因?yàn)楣芾硐到y(tǒng)的運(yùn)行并非單獨(dú)服務(wù)器的運(yùn)作，因此，在服務(wù)器間也需要信息傳遞，每個(gè)進(jìn)入系統(tǒng)的服務(wù)器都需要有一個(gè)明確的身份（主服務(wù)器還是備份服務(wù)器），因此，當(dāng)系統(tǒng)中有新服務(wù)器進(jìn)來(lái)時(shí)，首先要同其他服務(wù)器配對(duì)連接，在配對(duì)過(guò)程之中識(shí)別身份以及判斷主服務(wù)器的存在與否。

3.2 系統(tǒng)相關(guān)配置文件

配置文件是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充的關(guān)鍵文件，在管理系統(tǒng)中主要分為兩大類：服務(wù)器配置文件以及客戶機(jī)配置文件，在服務(wù)器上有較多種類配置文件，主要分為：放置服務(wù)器名以及通信端口號(hào)、放置主服務(wù)器存在標(biāo)志、主服務(wù)器名以及通信端口號(hào)、放置每一個(gè)客戶機(jī)通信端口號(hào)，具體作用如下所述：

1）服務(wù)器配置文件。當(dāng)某個(gè)服務(wù)器進(jìn)入系統(tǒng)并且運(yùn)行后，該服務(wù)器先從放置有每一個(gè)服務(wù)器名以及通信端口號(hào)的配置文件中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后依據(jù)獲取的數(shù)據(jù)來(lái)初始化連接對(duì)象以達(dá)到連接每一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)器的目的。

2）主服務(wù)器配置文件。當(dāng)系統(tǒng)中已存在某個(gè)主服務(wù)器，其余每個(gè)服務(wù)器均會(huì)對(duì)主服務(wù)器名、通信端口號(hào)等相關(guān)信息進(jìn)行記錄，形成配置文件，而這正是主服務(wù)器與備份服務(wù)相互連接時(shí)的識(shí)別信息。

3）客戶機(jī)配置文件。當(dāng)客戶機(jī)與服務(wù)器通信時(shí)，服務(wù)器需要對(duì)與自身連接的客戶機(jī)的端口號(hào)有記錄，以便打開這個(gè)端口進(jìn)行偵聽，因此，客戶機(jī)配置文件正是為了保留客戶機(jī)通信端口號(hào)而存在。

3.3 數(shù)據(jù)一致性

當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)位置出現(xiàn)故障時(shí)，為了確保對(duì)問(wèn)題部分的正常訪問(wèn)，則系統(tǒng)需要建立反應(yīng)機(jī)制，在其余節(jié)點(diǎn)位置對(duì)故障部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，這樣就帶來(lái)了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)是否一致的問(wèn)題。當(dāng)用戶對(duì)任何的備份副本數(shù)據(jù)做修改時(shí)，則需要在每一個(gè)副本中均有反映，否則會(huì)造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)紊亂。在管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)一致性的維護(hù)可以分為兩種情況來(lái)考慮。

首先，當(dāng)系統(tǒng)中的另外一個(gè)副本正在被訪問(wèn)時(shí)，就無(wú)法提交修改后的文件，因?yàn)樵谕粫r(shí)間被訪問(wèn)的兩個(gè)副本，其所做的更改有產(chǎn)生沖突的可能性。其次，如果系統(tǒng)在發(fā)出連接信號(hào)時(shí)，尋找不到某個(gè)副本，進(jìn)而系統(tǒng)就會(huì)對(duì)這個(gè)副本進(jìn)行忽略性的處理，并且對(duì)所做的更改進(jìn)行提交。但是這種處理方式并不代表不再需要這個(gè)副本，而是讓這個(gè)副本推遲更新。對(duì)于數(shù)據(jù)變更，系統(tǒng)將會(huì)以事務(wù)文件的形式將其保留，與此同時(shí)，在數(shù)據(jù)字典上將這個(gè)副本和最近副本標(biāo)記上不一致的標(biāo)志，通過(guò)這個(gè)標(biāo)志來(lái)證明這個(gè)副本還沒(méi)有進(jìn)行提交的更改，而且還需在數(shù)據(jù)字典上對(duì)此副本沒(méi)有做出提交的事務(wù)文件名稱作相應(yīng)的登記，當(dāng)此副本所在節(jié)點(diǎn)重新開啟或者再次進(jìn)入系統(tǒng)，將會(huì)在數(shù)據(jù)字典中搜尋同最近副本不一樣的相關(guān)標(biāo)志。以上所述的方法，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠有效的維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)不僅能夠提高各單位辦公效率，而且還能夠在很大程度上減少運(yùn)行成本。本文以分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)守的系統(tǒng)安全原則以及數(shù)據(jù)透明原則作了分析，并以此引出分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通信、配置文件、數(shù)據(jù)一致性等核心內(nèi)容，通過(guò)以上研究來(lái)為設(shè)計(jì)出處理更加靈活，性能更加穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供一些建議。

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