摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，分布式數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)庫中應(yīng)用最廣泛的一種，它具有其他數(shù)據(jù)庫所不能比擬的優(yōu)勢。應(yīng)用的擴(kuò)大使得數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不斷增多，復(fù)雜而龐大的數(shù)據(jù)量為數(shù)據(jù)查詢工作帶來了許多不便，同時(shí)也嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)查詢效率。本文以分布式數(shù)據(jù)庫為研究對(duì)象，對(duì)該數(shù)據(jù)庫的概念進(jìn)行了簡單的介紹，并分別從目標(biāo)、內(nèi)容、方案和算法四個(gè)方面對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫的查詢功能進(jìn)行優(yōu)化，完善分布式數(shù)據(jù)庫各方面的功能，以促進(jìn)分布式數(shù)據(jù)庫更廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：分布式數(shù)據(jù)庫；查詢優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 22-0000-02

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由若干臺(tái)在外型上分散但在邏輯上卻完整的計(jì)算機(jī)組成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上都分布不同的組件，為了提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能就必須對(duì)特定的數(shù)據(jù)庫分布機(jī)制進(jìn)行檢索和更新。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常由多個(gè)數(shù)據(jù)庫單元組成，它們在地理位置上相對(duì)分散，但在管理和控制上又通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲得不同程度的集中，由此可見，一個(gè)完整的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩部分構(gòu)成。

1 分布式數(shù)據(jù)庫

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只是在物理角度較分散，而在邏輯上則相對(duì)集中一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。物理分布是指數(shù)據(jù)庫組件分散在位置不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，但各站點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間由于網(wǎng)絡(luò)的連接而形成一個(gè)有機(jī)的整體，這些數(shù)據(jù)庫站點(diǎn)統(tǒng)一受到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理，除此之外數(shù)據(jù)庫站點(diǎn)還具有管理本地?cái)?shù)據(jù)的功能。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)兩部分組成，數(shù)據(jù)庫又相當(dāng)于一個(gè)邏輯集合，它集中了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)站點(diǎn)，而數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)又隸屬于數(shù)據(jù)庫，作為數(shù)據(jù)庫中的一組軟件，它負(fù)責(zé)對(duì)集成數(shù)據(jù)完整性和一致性的存取和管理。

2 分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化

2.1 分布式數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化目標(biāo)

根據(jù)優(yōu)化對(duì)象不同分布式數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)又可分為兩類，第一類目標(biāo)是降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，第二類是縮短響應(yīng)時(shí)間。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸速度方面相比只存在幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差距，因而我們可以忽略數(shù)據(jù)的查詢、處理和傳輸時(shí)間。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸是造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)的主要原因，在分布式查詢處理的優(yōu)化問題上，我們應(yīng)盡量減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，所以降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量是分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化的第一個(gè)目標(biāo)。不同的節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)傳輸速率以及局部查詢處理時(shí)間都有可能導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間的不同，此時(shí)響應(yīng)時(shí)間已成為衡量分布式數(shù)據(jù)庫查詢功能的一個(gè)指標(biāo)，因而縮短響應(yīng)時(shí)間就成為分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化的另一個(gè)目標(biāo)。

2.2 分布式數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化內(nèi)容

一套完整的優(yōu)化方案除了包括優(yōu)化目標(biāo)外，優(yōu)化內(nèi)容才是具體實(shí)施整個(gè)方案的關(guān)鍵，而分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化內(nèi)容則是該系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化包括各種位置，如查詢算法、局部查詢速度、響應(yīng)時(shí)間等，由于系統(tǒng)本身的LQP已優(yōu)化得相當(dāng)好，所以關(guān)于這方面的優(yōu)化問題，本文將不再闡述，另外在LQP、GQP和用戶客戶端等位置增加緩存，也可以對(duì)查詢速度進(jìn)行大幅度的提升。系統(tǒng)的軟硬件設(shè)施以及結(jié)構(gòu)組成就決定了分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢效果，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用的是服務(wù)器與客戶雙層結(jié)構(gòu)的模式，盡管該結(jié)構(gòu)在局域網(wǎng)中訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)相對(duì)簡便，但若要通過廣域網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，則必須在服務(wù)器與客戶端之間建立一個(gè)對(duì)話，對(duì)話模式的建立使得用戶訪問數(shù)據(jù)的效率大幅度下降。

2.3 分布式數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化方案

優(yōu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，而優(yōu)化分布式數(shù)據(jù)庫則是為了提高系統(tǒng)的有效性和操作性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言是一種對(duì)關(guān)系演算進(jìn)行描述的語言，在數(shù)據(jù)查詢過程中使用該語言，不需要對(duì)數(shù)據(jù)來源進(jìn)行說明，SQL就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言中較具代表性的一種，但該語言也存在一定的缺陷，如在搜索、存取和傳輸數(shù)據(jù)的過程中，需對(duì)數(shù)據(jù)來源進(jìn)行描述，因而對(duì)數(shù)據(jù)語言描述的優(yōu)化也在不斷的研究當(dāng)中?？傊樵儍?yōu)化的最終目的是用最少的資源在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最好的查詢效果，而查詢優(yōu)化器則是對(duì)數(shù)據(jù)的查詢、傳輸和執(zhí)行過程進(jìn)行加速。

查詢優(yōu)化器相當(dāng)于一種數(shù)據(jù)存取策略，在使用查詢優(yōu)化器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化前，首先應(yīng)使用某種方式將數(shù)據(jù)輸入查詢，然后通過轉(zhuǎn)化規(guī)則生成查詢控件，再通過查詢控件生成等價(jià)的QEP，在代價(jià)模型的計(jì)算下得出查詢策略，根據(jù)查詢策略進(jìn)行查詢重寫，然后獲得優(yōu)化后的邏輯查詢計(jì)劃。如圖1所示為查詢優(yōu)化器：

根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)不同查詢優(yōu)化可分為兩種，即針對(duì)查詢執(zhí)行代價(jià)和查詢響應(yīng)時(shí)間，其中針對(duì)查詢執(zhí)行代價(jià)優(yōu)化的主要目的是為了降低系統(tǒng)開銷減少系統(tǒng)資源的使用，而針對(duì)查詢響應(yīng)時(shí)間優(yōu)化則純粹是為了縮短響應(yīng)時(shí)間提高查詢效率。查詢優(yōu)化器通常處理的問題包括操作執(zhí)行順序、操作執(zhí)行算法、關(guān)系存取方法和不同站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)流動(dòng)順序。

2.4 分布式數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化算法

在查詢過程中采用半連接操作可有效的減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，起到節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源的效果，但也存在一定的缺陷，多次的連接操作會(huì)導(dǎo)致通信次數(shù)的增加，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理本地?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)的增加。為了對(duì)局部查詢時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，在查詢過程中通常會(huì)采用直接連接算法，這種算法可相應(yīng)的提高本地?cái)?shù)據(jù)處理時(shí)間，站點(diǎn)依賴算法是建立在數(shù)據(jù)正常傳送的基礎(chǔ)上，一旦出現(xiàn)無數(shù)據(jù)傳送的情況，查詢優(yōu)化就只能通過其他算法來實(shí)現(xiàn)。另外分片復(fù)制算法和建立在Hash劃分基礎(chǔ)上的優(yōu)化算法都是解決查詢優(yōu)化幾種常用的方案，其中分片復(fù)制算法是以切分查詢關(guān)系，并將切分片段放置在網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)上獲得連續(xù)操作的一種做法，而以Hash劃分為基礎(chǔ)的優(yōu)化算法則更依賴于站點(diǎn)依賴算法，Hash劃分只是一種劃分方式，它是通過選取具有相同Hash函數(shù)值的元組來實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)的集中，該算法在分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化算法中相對(duì)比較流行。

3 結(jié)束語

隨著信息化時(shí)代的到來，各種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用不斷的拓展，復(fù)雜的數(shù)據(jù)和相對(duì)分散的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)使得分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在數(shù)據(jù)查詢和處理上存在許多的問題。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量和響應(yīng)時(shí)間不同，自然并行處理程度和需要花費(fèi)的查詢費(fèi)用也不相同，本文從目標(biāo)、內(nèi)容、方案和算法四個(gè)方面對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行縮短，以達(dá)到優(yōu)化分布式數(shù)據(jù)庫查詢功能的目的，由此可見，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在查詢優(yōu)化后的性能和效果比集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)更具優(yōu)勢。

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