張 敏,王艷麗,王振輝

（西安翻譯學(xué)院，西安，710105）

分布式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與探究

張 敏,王艷麗,王振輝

（西安翻譯學(xué)院，西安，710105）

文章主要分析了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、方法與技術(shù)，綜述了自頂向下和自底向上分布設(shè)計(jì)方法的理論和技術(shù)，主要論述了DATAID-D 自頂向下設(shè)計(jì)方法，并分析了分布式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

分布式；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；技術(shù)方法

1 概述

1.1 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的定義

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是由一組分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)組成的，該條件下的網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)結(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立處理功能，在網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)的作用下，便能夠?qū)θ謶?yīng)用進(jìn)行操作。實(shí)際上，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)物理上的每個(gè)場(chǎng)地都是獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它運(yùn)行其局部DBMS，有其自身的數(shù)據(jù)庫(kù)、一組終端、中央處理器，具有高度的自治性，可以執(zhí)行局部的應(yīng)用程序。

1.2 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)

從邏輯上來(lái)看，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)具有整體性特點(diǎn)，就好比是一個(gè)大的集中是數(shù)據(jù)庫(kù)，而在物理上卻在不同的場(chǎng)地分散。因此，在分布式系統(tǒng)中存在著兩種概念，一是從系統(tǒng)角度出發(fā)進(jìn)行研究的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)概念，全局應(yīng)用可以涉及兩個(gè)或多個(gè)場(chǎng)地的數(shù)據(jù)庫(kù)，二是從不同場(chǎng)地的角度出發(fā)研究的局部數(shù)據(jù)庫(kù)概念，局部應(yīng)用主要在某一具體場(chǎng)地的數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，我們可以將分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)總結(jié)為兩點(diǎn)，一是數(shù)據(jù)在物理上的“分布性”，二是邏輯上的“整體性”。

2 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的創(chuàng)建方法

本研究中主要指出兩種分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的創(chuàng)建方法，一是自底向上分布設(shè)計(jì)方法，二是自頂向下分布設(shè)計(jì)方法，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，人們一般都是兩種方法結(jié)合使用的。

（1）組合法：自底向上的創(chuàng)建方法，該方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)需要從頭開始設(shè)計(jì)，如圖1所示：

圖1 自底向上分布創(chuàng)建方法

（2）重構(gòu)法：自頂向下的創(chuàng)建方法，該方法需要聚集現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫(kù)。

該創(chuàng)建方法的在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要注意以下三點(diǎn)問(wèn)題：

一是該方法的實(shí)現(xiàn)步驟和內(nèi)容：分布設(shè)計(jì)位于邏輯設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)之間，以一個(gè)全局的與站點(diǎn)無(wú)關(guān)的模式作為輸入，以產(chǎn)生分布式數(shù)據(jù)庫(kù)各站點(diǎn)的子模式為結(jié)果輸出，包括數(shù)據(jù)的分片設(shè)計(jì)和片段的位置分配設(shè)計(jì)，其中，分片是把全局對(duì)象細(xì)分成許多不同邏輯片段的過(guò)程；分配即將不同的片段一個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行映射的過(guò)程，數(shù)據(jù)分配最佳單位就是片段。

二是數(shù)據(jù)的分片設(shè)計(jì)：分片方法包括水平分片、垂直分片、混合分片三種，在分片過(guò)程中設(shè)計(jì)出的劃分方案需要適合于全局?jǐn)?shù)據(jù)。這種方案得到的片段作為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的分配和存儲(chǔ)單位，既可以對(duì)應(yīng)用具有最大可能的本地性，又可以使應(yīng)用中的操作量減少，即使得各片段位于其使用最多的站點(diǎn)。

三是數(shù)據(jù)庫(kù)片段的位置分配設(shè)計(jì)：其設(shè)計(jì)方法包括非冗余分配、所有得益站點(diǎn)法與附加復(fù)制法三種。

3 DATAID-D方法

DATAID-D方法是由意大利米蘭工業(yè)大學(xué)提出的自頂向下設(shè)計(jì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)典型方法。DATAID-D方法下的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要包括9個(gè)步驟，其中，需求分析主要是分析用戶的實(shí)際要求；概念設(shè)計(jì)主要是將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)，即概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如畫E-R圖；邏輯設(shè)計(jì)就是將E-R圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)，如關(guān)系模型；分布設(shè)計(jì)主要研究產(chǎn)生全局?jǐn)?shù)據(jù)的分片模式和片段的位置分配模式，分配模式描述了分配在各站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)情況；物理設(shè)計(jì)主要是確定數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)，并對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)；分布要求分析主要是收集關(guān)于分布的信息，如水平分片的劃分謂詞、每一應(yīng)用在各站點(diǎn)激活的頻率等，輸入用戶對(duì)分布的要求和全局?jǐn)?shù)據(jù)概念模型與操作模式，輸出應(yīng)用的頻率表，實(shí)體的劃分表和數(shù)據(jù)與應(yīng)用的極化表。

4 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)

在用戶開始登錄的過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)開始建立后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，以用戶的不同類型為具體依據(jù)打開其所需要的數(shù)據(jù)表，并對(duì)數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)執(zhí)行讀取命令。系統(tǒng)要求用戶只有在通過(guò)系統(tǒng)安全認(rèn)證的基礎(chǔ)上才可以登錄，若用戶在登錄過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)證為合法用戶，那么用戶姓名與其可以享有的功能會(huì)顯示在系統(tǒng)主頁(yè)面，系統(tǒng)會(huì)將其所讀取的數(shù)據(jù)直接在Application或session 對(duì)象中進(jìn)行存儲(chǔ)，并傳遞到后面的頁(yè)面。

4.2 系統(tǒng)的安全性設(shè)置

在本系統(tǒng)中，WEB服務(wù)器可安裝session ID cookie配置帶有用戶特定會(huì)話信息的ASP應(yīng)用程序，ASP通過(guò)session ID cookie實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用程序會(huì)話與訪問(wèn)過(guò)程中的WEB瀏覽器信息的跟蹤,用戶漫游整個(gè)應(yīng)用程序的過(guò)程都可以通過(guò)session ID實(shí)現(xiàn)跟蹤，我們可以將其理解為同一WEB瀏覽器中會(huì)不定時(shí)的出現(xiàn)cookie請(qǐng)求。從系統(tǒng)訪問(wèn)的安全性角度出發(fā)，為能夠保障用戶的訪問(wèn)安全，防止計(jì)算機(jī)黑客猜中session ID cookie并獲得合法用戶的訪問(wèn)權(quán)限，WEB服務(wù)器為每個(gè)session ID都隨機(jī)生成一個(gè)號(hào)碼，在用戶WEB瀏覽器返回session ID cookie時(shí)，session ID和之前生成的號(hào)碼將會(huì)被 WEB 服務(wù)器取出，并對(duì)其與服務(wù)器上生成的號(hào)碼的一致性進(jìn)行比對(duì)，如果兩個(gè)號(hào)碼是一樣的，則不會(huì)禁止用戶訪問(wèn)會(huì)話變量，反之，則會(huì)禁止。這樣保障了計(jì)算機(jī)黑客幾乎猜不到session ID 并獲得用戶會(huì)話變量。

5 結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，對(duì)于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開發(fā)與研究還有待進(jìn)一步的提升，其目前的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在更適合分布式的管理與控制，具備靈活的體系結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠性高，可用性與可擴(kuò)充性好。

[1] 龐惠;翟正利.論分布式數(shù)據(jù)庫(kù)[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2011-01

張敏，女，1980-，內(nèi)蒙古赤峰市，講師，主研方向：數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)、信息處理

王艷麗，女，1980-，山西省，講師，主研方向：操作系統(tǒng)

王振輝，男，1974-，北京，高級(jí)工程師，主研方向：軟件工程

Design and research of computer of distributed database system

Zhang Min，Wang Yanli，Wang Zhenhui
(Xi'an FanYi University,Xi'an,710105)

This article mainly analyzes the characteristics and technology,distributed database design method,theory and technical summary of top-down and bottom-up distribution design methods,mainly discusses the DATAID-D top-down design method,and analyzes the function realization of distributed database system of computer.

distributed;database system;technical method