基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲檢索機制探討

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)庫的主要內容包含了數(shù)據(jù)存儲、事物調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構為基礎。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)的調整能力和數(shù)據(jù)一致性的調整等方面。通過專業(yè)的研究，可將設計必須要達到的目的進行總結，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結構的全面尋址和存儲功能。

3.2 內部結構

在存儲云的內部是由多種服務器以及從屬節(jié)點構成的，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。

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)具體的結構框架下，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，同時能夠實現(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，成為國內外優(yōu)秀信息產(chǎn)業(yè)以及計算機教育機構重點研究對象，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。

參考文獻：

[1]柴天佑.流程工業(yè)信息化的發(fā)展狀況及對策[J].中國制造業(yè)信息化，2011（50）：11-15.

[2]褚健，榮岡.流程工業(yè)綜合自動化技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011（11）：31-32.

[3]劉云生，盧炎生.實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（RTDBS）及其特征[J].華中理工大學學報，2011（06）：56-59.

[4]梁奎寧.基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲檢索機制探討[J].企業(yè)技術開發(fā)（學術版），2011（10）：101-104.

[5]陳進亞，徐飛.基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲檢索機制探討[J].建材與裝飾，2013（04）：44-46.

[6]楊慶，戴國忠，葉志寶.流程工業(yè)clMS中的實時數(shù)據(jù)庫技術[J].計算機工程與應用，2010（14）：96-99.

[7]劉衛(wèi)昌，馬增良.企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計[J].計算機應用研究，2010（22）：146-149.

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