摘 要：隨著科技的不斷改革與發(fā)展，云計算技術在各個領域得到了廣泛的擴展和應用，為適應時代的各種需求，高職院校也應將云計算技術滲透于計算機教學中。本文結(jié)合云技術的基本定義，提出建立分布式實時數(shù)據(jù)庫的框架、分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制以及分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)檢索機制的具體內(nèi)容，重點探討了基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲檢索機制，以為高職計算機教學提供參考。

關鍵詞：云技術；實時數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)存儲；檢索

中圖分類號：TP311.13

在信息技術快速發(fā)展的推動下，數(shù)據(jù)在存儲和處理方面的技術也得到了迅速的發(fā)展。云計算技術就是這信息技術發(fā)展的重要產(chǎn)物。而且基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，前者具有更加明顯的優(yōu)勢和特點?；谠萍夹g的分布式實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫無法實現(xiàn)的數(shù)據(jù)永久存儲，還可以確保在相同位置上存儲或處理信息，大幅降低了數(shù)據(jù)傳輸所消耗的資源?；谠萍夹g的分布式實時數(shù)據(jù)庫還可以結(jié)合性能較高的廣域網(wǎng)絡。此類數(shù)據(jù)庫對其存儲的數(shù)據(jù)進行處理時，通常會采用到數(shù)據(jù)流的形式來輔助完成。運用該方法而確定的運算函數(shù)就可以對通過云技術所存儲的數(shù)據(jù)進行針對處理。

1 云技術的定義

對云技術進行詳細的研究是實現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能存儲和檢索的關鍵，也是對其進行探討的重要前提。隨著信息時代的不斷發(fā)展，云技術得到了迅速的發(fā)展，且可以廣泛應用在各個領域，并取得了令人滿意的成績，因此以云技術為核心的對應產(chǎn)品也得到了快速的發(fā)展。云技術是一種結(jié)合了網(wǎng)絡存儲、網(wǎng)格計算以及效用計算等各層次領域而形成的綜合性技術。一般而言，云技術涵蓋了多種多樣的分布式技術，其中包括數(shù)據(jù)的存儲和事物的協(xié)議提取等技術，不僅如此，云技術還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的動態(tài)路由技術、實時調(diào)度事物等技術。這些技術都是分布式實時數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。

2 建立分布式實時數(shù)據(jù)庫的框架

隨著云技術在實時數(shù)據(jù)庫技術中的不斷深入，在不斷融合的過程中產(chǎn)生了新型的分布式實時數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫的建立需要依靠計算機集群來完成。分布式實時數(shù)據(jù)庫具有非常鮮明的特點，其中包括擴展性高、系統(tǒng)性強等。分布式實時數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容包含了數(shù)據(jù)存儲、事物調(diào)度以及沖突處理等方面。該數(shù)據(jù)庫與服務平臺的連接需要以分布式的客戶通訊服務平臺結(jié)構(gòu)為基礎。而且連接方法也較為簡捷，只要某一個節(jié)點實現(xiàn)了連接就可以實現(xiàn)相同服務類型的其他節(jié)點進行有效的連接。數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行存儲和檢索的過程是以數(shù)據(jù)服務器為基礎平臺，依靠接入此平臺的各個組件而完成的。這種先進的服務模式不僅提高了數(shù)據(jù)的處理效率，還改變了傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)處理器孤島的現(xiàn)狀。針對數(shù)據(jù)的檢索過程，則是通過將客戶端以及服務平臺進行連接而實現(xiàn)的。

3 分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制

3.1 設計環(huán)節(jié)

在建立分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制之前，需要進行完善的設計，在設計過程中需要重視的環(huán)節(jié)為規(guī)模動態(tài)的調(diào)整能力和數(shù)據(jù)一致性的調(diào)整等方面。通過專業(yè)的研究，可將設計必須要達到的目的進行總結(jié)，可大致分為四個方面，首先，要盡可能的增加服務器的節(jié)點數(shù)量，以此適應系統(tǒng)并發(fā)過程的數(shù)據(jù)處理，最終提高數(shù)據(jù)庫的存儲容量；其二，需要加強數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)的實時性和實用性；其三，要完成高精度的系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份，以此控制出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫失敗的幾率，另外在條件允許的情況下，還可以設立專門的數(shù)據(jù)備份維護機制，以此確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性。其四，針對服務器節(jié)點不確定崩潰現(xiàn)象，應添加節(jié)點的恢復以及重新加載功能。在對數(shù)據(jù)的具體分布進行研究和設計時，可以采用分布式哈希表技術，該技術的特點是，可以將各個節(jié)點作為小范圍路由和數(shù)據(jù)存儲的載體，從而實現(xiàn)DHT結(jié)構(gòu)的全面尋址和存儲功能。

3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在存儲云的內(nèi)部是由多種服務器以及從屬節(jié)點構(gòu)成的，其中服務器包括主管、安全服務器和客戶端，這些組成部分可以滿足系統(tǒng)內(nèi)的各種功能要求。從屬節(jié)點的具體含義是指被存儲數(shù)據(jù)的文件，這些節(jié)點處理數(shù)據(jù)的過程需要根據(jù)存儲云中客戶的請求進行。一般情況下從屬節(jié)點只能接受主管服務器的控制，而且在該節(jié)點與客戶端的協(xié)調(diào)過程中，也需要依托于主管服務器完成。存儲云可以滿足與高速緩存數(shù)據(jù)進行連接的各項要求，這樣可以從根本上簡化了數(shù)據(jù)的傳輸過程，改善了傳統(tǒng)意義上需要多次變換連接的傳輸方式。在安全機制方面，存儲云主要依靠控制列表來完成預期的指標。在對存儲云中的數(shù)據(jù)進行處理時，需要根據(jù)控制列表來進行準確的控制，另外還要求客戶端的IP 地址需要處在服務器涵蓋的范圍之內(nèi)。

3.3 數(shù)據(jù)的處理方式

數(shù)據(jù)的處理過程是存儲云系統(tǒng)運行的核心環(huán)節(jié)，實現(xiàn)這一過程的具體方式是：凡是在存儲云內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息文件中都含有一個索引文件，而且這兩個文件的連接較為緊密處在同一個節(jié)點當中。因此在對數(shù)據(jù)進行復制的同時，索引文件也會隨之被復制。通常情況下，索引文件中含有每個階段的起始位置和末端位置。對于那些沒有索引文件的少數(shù)數(shù)據(jù)而言，在處理過程需要運用以文件為單位的方式。因此，在此環(huán)節(jié)中，就需要引進特定的計算函數(shù)對數(shù)據(jù)進行詳細的解析和提取。當數(shù)據(jù)服務器合理的融入到分布式的通訊平臺以后，就會形成一個完善的分布式系統(tǒng)，在對該系統(tǒng)添加適量的節(jié)點，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和備份。通過存儲云的使用，可以實現(xiàn)任何節(jié)點的數(shù)據(jù)與分布式框架在邏輯上的分離。這是分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制發(fā)揮出最佳效果的關鍵環(huán)節(jié)。

4 分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)檢索機制

分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)檢索機制具有特別顯著的特征，另外在一定程度上會影響數(shù)據(jù)庫的性能。通過不斷的研究，其具體特點可以分為三個方面，第一是確保了數(shù)據(jù)基本的一致性。一般而言，數(shù)據(jù)在進行處理之前，備份的環(huán)節(jié)會不同程度的降低數(shù)據(jù)的一致性，在此時，該檢索系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)一致性維護機制機會啟動；第二是該系統(tǒng)對于不一致數(shù)據(jù)進行修復的環(huán)節(jié)，修復過程只要依靠對比和相應的修復機制來完成的；第三是查詢過程中等級限定一致性。查詢具有的一致性等級就是說指定用戶對查詢結(jié)果具有的一致性等級。對于要求一致性比較高的采用數(shù)據(jù)點具有的主備份節(jié)點進行查詢處理，而對于要求一致性并不是很高的可以盡可能的對數(shù)據(jù)檢索耗費的時間進行縮減。分布式實時數(shù)據(jù)查詢，可以根據(jù)不同的查詢位置分成對備份節(jié)點進行數(shù)據(jù)查詢以及對當前節(jié)點進行數(shù)據(jù)查詢這兩種情況。通過對具體當前節(jié)點的數(shù)據(jù)進行查詢可以實現(xiàn)對備份節(jié)點的數(shù)據(jù)查詢。本地節(jié)點對于數(shù)據(jù)查詢本身還可以具體的分為歷史數(shù)據(jù)查詢以及實時數(shù)據(jù)查詢這兩種方式。對于歷史數(shù)據(jù)的查詢還可以具體劃分為磁盤數(shù)據(jù)查詢以及存檔緩存查詢。

5 數(shù)據(jù)存儲檢索機制具有的特點

在系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)框架下，對于實時數(shù)據(jù)存儲檢索機制將要滿足大量的實時數(shù)據(jù)共同存儲，并且實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)冗余備份，合理有效的解決出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復的重要問題，提供性能較高的分布式數(shù)據(jù)具有的檢索功能，對系統(tǒng)規(guī)模進行有效的動態(tài)擴展，對數(shù)據(jù)容量具備的處理能力進行不斷的開發(fā)擴展。

目前的實時數(shù)據(jù)庫在存儲檢索等工作的研究上依然是進行單方面的副本研究，無法滿足可靠性的具體要求也不能滿足數(shù)據(jù)的多重冗余性，雖然現(xiàn)有的一些實時數(shù)據(jù)庫能夠在一定范圍內(nèi)做到分布式存儲，但對于實時的數(shù)據(jù)服務器以及數(shù)據(jù)采集器都只能是比較死板的固定對應，沒有靈活性，在服務器各個節(jié)點之間都非常獨立，沒有較大的聯(lián)合性，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)遷移的靈活擴展，并且，只能通過冗余數(shù)據(jù)對應的服務器實現(xiàn)冗余，并不能保證系統(tǒng)的可靠性，也無法兼顧系統(tǒng)使用的基本成本。

通過科學的設計分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲具有的檢索機制，不僅能夠滿足分布式框架下的實時性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)在數(shù)據(jù)處理的各個節(jié)點之間數(shù)據(jù)能夠進行相互的冗余備份并保持一致的維護，并且，采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)可以利用分布式通訊通過服務平臺存儲到多個系統(tǒng)的節(jié)點中，從而形成多重冗余，但因為某個節(jié)點不能正常工作，對數(shù)據(jù)點備份造成嚴重失效的現(xiàn)象。在這種情況下，其他備份卻可以進行正常的檢索以及存儲工作，具備比較靈活的特性，實現(xiàn)了系統(tǒng)規(guī)模進行動態(tài)伸縮。另一方面，在數(shù)據(jù)具備的安全性能上，可以利用數(shù)據(jù)服務器出現(xiàn)的各種數(shù)量不同的冗余備份，將重點數(shù)據(jù)以及一般數(shù)據(jù)進行區(qū)別對待，同時能夠科學有效的保證系統(tǒng)具有的可靠性，還能最大程度的降低系統(tǒng)的成本。

6 結(jié)束語

隨著信息技術的不斷改革與發(fā)展，云技術已然成為主流和趨勢，成為國內(nèi)外優(yōu)秀信息產(chǎn)業(yè)以及計算機教育機構(gòu)重點研究對象，尤其在分布式實時數(shù)據(jù)庫中的應用，是具有劃時代意義的。因此應以云技術的特點及框架作為研究的基礎，重點探討基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制和檢索機制，使其發(fā)揮出最佳的效果，以此適應技術發(fā)展對分布式實時數(shù)據(jù)庫提出的要求，相信通過不斷的努力和完善，基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫會在高職計算機教學中取得突飛猛進的發(fā)展。

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作者簡介：張俊杰（1979.10-），男，江蘇南通人，計算機教師，講師，碩士 ，研究方向：計算機科學與技術。

作者單位：無錫衛(wèi)生高等職業(yè)技術學校，江蘇無錫 214028