第1讲-分布式数据库概述

分布式数据库系统原理与应用机械工业出版社分布式数据库系统原理与应用分布式数据库系统课程介绍分布式数据库课程名称–分布式数据库系统学时:32教材:分布式数据库系统原理与应用，申德荣、于戈等编著参考教材：PrinciplesofDistributedDatabaseSystemsM.TameOzsu&PatrickValduriez，Prentice-Hall,19992002.6影印版（清华大学出版社）分布式数据库系统原理与应用分布式数据库系统课程介绍分布式数据库参考教材分布式数据库系统及其应用科学出版社邵佩英分布式数据库科学出版社郑振楣于戈先修课数据库原理、计算机网络考试20%:作业+实验70%:考试分布式数据库系统原理与应用任课教师：付世凤答疑时间：周二:9:00~11：00周四:9:00~11：00办公地点：综合楼四楼软件系教师办公室电话：[phone]（674285）E-mail:[e-mail]分布式数据库系统课程介绍分布式数据库系统原理与应用考试纪律高等院校和任何学术交流都严禁任何方式的抄袭和作弊行为。学生在考试中有任何作弊行为，将根据学院《学生考试作弊行为处理规定（修订）》条例由教务处给予处罚。有关抄袭，其中特别要引起学生注意的是，如果不同学生的作业有70%以上的内容雷同，或同一段里有70%相类似，或连续30个中文字（15个英语单词）是一样的，视为抄袭。抄袭和被抄袭的作业或考试被评为零分。有抄袭行为的学生，其作业或相关证据将提请学院教务处认定和向相关学生发出处理通知书。分布式数据库系统原理与应用分布式数据库系统课程介绍1、上课要求带教材和笔，有必要做课堂笔记2、上课时间关机或者静音，不允许把手机拿到桌面3、独立完成作业与实验，并及时提交（upload_1711）课件资源：软件系/付世凤账号：kjdown密码：kjdown上传作业：，账号：upload_1711分布式数据库系统原理与应用主要内容第一章概论第三章分布式数据库的设计第四章全局查询处理和优化第五章分布查询的存取优化第六章分布式事务管理第八章分布式并发控制•引言及准备知识•分布库系统的基本概念•分布库系统的作用和特点•主要问题•分片的定义•水平分片的设计•垂直分片的设计•分片的表示方法•分配设计•基于复制技术的数据分片•基本概念•查询优化的基础•全局优化的一般规则•全局查询的分解和变换•片段查询的优化•基本概念•存取优化的理论基础•半联接优化方法•SDD-1系统优化技术•枚举法优化技术•事务的基本概念•分布式事务•分布式事务的提交协议•分布式事务管理的实现•两段提交协议（2PC）的分类•基本概念•基于锁的并发控制方法•两段封锁协议（2PL）•并发控制理论基础•分布库并发控制方法•其它典型的并发控制方法分布式数据库系统原理与应用第一章概论引言及准备知识分布库系统的基本概念分布库系统的作用和特点分布式数据库系统介绍关键技术分布式数据库系统原理与应用1.1.1基本概念数据库（DB）数据库是什么数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库特点较小的冗余度较高的数据独立性可共享数据库设计是对一个给定的应用环境（现实世界）设计最优的数据模型，然后，按模型建立数据库。1.1引言及准备知识现实世界模型DB分布式数据库系统原理与应用数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统是什么数据库管理系统（DBMS）是人们用于管理和操作数据库的软件产品。为有效地管理和操作数据库，研制出数据库管理系统（DatabaseManagementSystem），使用户不必涉及数据的结构描述及实际存储，方便、最优地操作数据库。1.1引言及准备知识分布式数据库系统原理与应用数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统的作用应用DBMSDB查询处理查询优化用户接口并发控制事务管理恢复管理存储管理DB基本模块辅助模块1.1引言及准备知识用户接口查询处理查询优化存储管理事务管理并发控制恢复管理分布式数据库系统原理与应用数据库系统数据库系统=DB+DBMS+应用程序+数据库管理员模式外模式用户能看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述模式数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述内模式数据库在物理存储方面的描述1.1引言及准备知识分布式数据库系统原理与应用三层模式外模式1外模式2外模式n模式内模式数据库应用A应用B应用C应用D应用E外模式/模式模式/内模式外模式/模式1.1引言及准备知识分布式数据库系统原理与应用CREATEVIEWPAYROLL（EMP_ENO,EMP_NAME,SAL)ASSELECTEMP.ENO，EMP.NAME，PAY.SALFROMEMP，PAYWHEREEMP.TITLE=PAY.TITLE1.1引言及准备知识模式-外部模式：分布式数据库系统原理与应用模式-概念模式RELATIONEMP{KEY={ENO}ATTRIBUTE={ENO：CHAR(9)ENAME：CHAR(15)TITLE：CHAR(10)}}RELATIONPAY{KEY={TITLE}ATTRIBUTE={TITLE：CHAR(10)SAL：NUMBER(5)}}1.1引言及准备知识分布式数据库系统原理与应用INTERNAL_RELAEMPL{INDEXONE#CALLEMINXFIELD={HEADER:BYTE(1)E#：BYTE（9）ENAME：BYTE（15）TITLE：BYTE（10）}}1.1引言及准备知识模式-内部模式：分布式数据库系统原理与应用1.1.2基础知识关系模型：关系是二维表，关系也称表。表中的一行称关系的一个元组，表中的一列称关系的一个属性。关系代数：关系是一个集合，关系的元组是集合的元素。关系代数包括5个集合运算和3个特殊关系运算。1.1引言及准备知识分布式数据库系统原理与应用关系代数5个集合运算（假设关系R和S）并（UNION）运算：表示RUS或R+S。两个关系的并运算是将两个关系中的所有元组构成一个新关系。交（INTERSECT）运算：表示R∩S。两个关系的交运算的结果是由两个关系中公共元组组成一个新的关系。差（DIFFERENCE）运算：表示R-S。两个关系的差运算结果是由属于一个关系R，且不属于另一个关系S的元组构成的新关系。乘（PRODUCT）运算：表示R×S。结果是两个关系中所有元组组成一个乘积关系。若R有m个属性，S有n个属性，则R×S由（m+n）个属性组成关系；若R有i个元组，S有j个元组，则R×S由（i×j）个元组组成关系。除（DIVIDE）运算：表示R÷S。两个关系的除运算结果是满足关系S的R关系的子集。1.1引言及准备知识分布式数据库系统原理与应用关系代数关系运算为：选择（SELECT）运算：表示σ条件表达式(R)。选择是从指定的关系中选择满足条件的元组构成一个新的关系。投影（PROJECT）运算：表示∏A(R)。投影是从指定的关系中选择某些属性的所有值组成的新关系。连接（JOIN）运算：表示R∞S。连接是将两个关系按条件连接在一起，形成一个新关系。也可多个关系连接在一起。1.1引言及准备知识分布式数据库系统原理与应用关系代数举例1.1引言及准备知识RABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1SABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2RSABCa1b2c2a2b2c1R-SABCa1b1c1并、交、差运算分布式数据库系统原理与应用关系代数举例1.1引言及准备知识RABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1SABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSABCABCa1b1c1a1b2c2a1b1c1a1b3c2a1b1c1a2b2c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a1b3c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2a2b2c1a2b2c1笛卡尔连接分布式数据库系统原理与应用关系代数举例1.1引言及准备知识RABCa1b15a1b26a2b38a2b412SBEb13b27b310b32b52RR.B=S.BSAR.BCS.BEa1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32RSABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382等值连接和自然连接分布式数据库系统原理与应用关系代数举例1.1引言及准备知识SC’snocno950011950012950013950022950023T[sno]=95001cnosno=95001={1,2,3}T[sno]=95002cnosno=95002={2,3}Kcno13SC’K={95001}查询同时选修1号课和3号课的学生的学号分布式数据库系统原理与应用关系代数举例1.1引言及准备知识name,dept(students)或2,5(students)namedept刘晨IS王敏MA张力ISage20(students)snonamesexagedept95002刘晨男18IS95003王敏女19MA95004张力男19IS查询年龄小于20岁的学生查询学生的姓名和所在的系分布式数据库系统原理与应用是一种非过程性语言数据定义建立数据库和表结构数据操纵输入、修改、删除和更新、数据查询数据控制授权等1.1引言及准备知识SQL（StructuredQueryLanguage）分布式数据库系统原理与应用1.2.1节点/场地分布式数据库系统是地理上分散而逻辑上集中的数据库系统。通常是由计算机网络将各地理上分散的逻辑单位连接起来。节点或场地(site)被连接的逻辑单位，为物理或者逻辑上的一台计算机分布式数据库管理系统是管理分布式数据库的软件1.2分布库系统的基本概念分布式数据库系统原理与应用1.2.2分布式数据库（DDB）分布式数据库是分布在一个计算机网络上的多个逻辑相关的数据库的集合。网络场地1场地4场地3场地2DBDBDBDBDBDB图1.5分布式数据库系统1.2分布库系统的基本概念分布式数据库系统原理与应用1.2.2分布式数据库（DDB）分布式数据库与集中式数据库的对比1.2分布库系统的基本概念分布式数据库数据库数据经过分割和分配，存储在不同的节点（场地),但在逻辑上还是一个整体集中式数据库数据库数据只存储在一个节点（场地）分布式数据库数据库文件有多份，进行查询需要连接多个服务器，就得实现数据的跨服务器访问集中式数据库数据库文件只有一份，进行查询都在一个数据库中进行，比较简单分布式数据库系统原理与应用1.2.2分布式数据库（DDB）分布式数据库与集中式数据库的对比1.2分布库系统的基本概念分布式数据库集中式数据库网络场地1场地4场地3场地2DB网络场地1场地4场地3场地2DBDBDBDB图1.5分布式数据库系统分布式数据库系统原理与应用1.2.3分布式数据库管理系统（DDBMS）分布式数据库系统由分布式数据库（DDB）和分布式数据库管理系统（DDBMS）组成。分布式数据库管理系统是分布式数据库系统的一组软件。负责管理分布式数据库的数据管理和操作。由于分布式数据库管理系统基于分布环境下实现，必保证逻辑数据的一致性、完整性等1.2分布库系统的基本概念分布式数据库系统原理与应用例:一家全国范围的软件公司的分布系统特点：数据分布在各个场地上，如公司的雇员（EMP）和项目信息（PROJECT）。查询涉及多个场地1.2分布库系统的基本概念网络上海北京东京广州DBDBDBDBDBDB上海-EMP上海-ASSIGNMENT上海-PROJECTPAY广州-EMP广州-ASSIGNMENT广州-PROJECTPAY东京-EMP东京-ASSIGNMENT东京-RROJECTPAY北京-EMP北京-ASSIGNMENT北京-PROJECTPRO