云環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫擴展策略的設(shè)計探討

摘 要：針對云環(huán)境下數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)日益復雜現(xiàn)狀，文章提出了一種基于云環(huán)境的數(shù)據(jù)庫擴展系統(tǒng)模型。該模型架構(gòu)分為三個層次：邏輯事物處理層、本地數(shù)據(jù)庫代理和緩存池層和可擴展數(shù)據(jù)庫層。仿真結(jié)果表明，文章設(shè)計的模型在數(shù)據(jù)請求逐漸增加的情況下，數(shù)據(jù)庫擴展模型的系統(tǒng)響應(yīng)時間越短，效果越明顯。

關(guān)鍵詞：云計算；數(shù)據(jù)庫；可擴展性

引言

隨著云計算的，當系統(tǒng)規(guī)模增大時，所設(shè)計的存儲系統(tǒng)需要增強相應(yīng)的硬件設(shè)備，達到適應(yīng)系統(tǒng)更加龐大的應(yīng)用規(guī)模，具有可擴展性[1，2]。可擴展性指的是增強硬件設(shè)備性能或硬件設(shè)備的數(shù)量。增加設(shè)備數(shù)量又稱為水平擴展，數(shù)據(jù)庫層內(nèi)的水平擴展很難實現(xiàn)，這是因為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器需要保存數(shù)據(jù)，每一次數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等都會導致服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)同步。因此，為了增強數(shù)據(jù)庫層內(nèi)的可擴展性，文章通過研究云計算環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫擴展技術(shù)，設(shè)計了一種基于云環(huán)境的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器水平擴展模型，以縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時間。

1 架構(gòu)概述

文章提出了一種基于云環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫擴展系統(tǒng)模型。在應(yīng)用服務(wù)器下面的數(shù)據(jù)庫擴展系統(tǒng)架構(gòu)分為三個層次：邏輯SQL事物處理層、本地數(shù)據(jù)庫代理DA和CP緩存池層、包括符合均衡服務(wù)器在內(nèi)的可擴展數(shù)據(jù)庫層。（圖1）

圖1 數(shù)據(jù)庫水平擴展模型圖

文章介紹的邏輯SQL事務(wù)處理層指的是數(shù)據(jù)系統(tǒng)對用戶請求進行邏輯處理，在處理過程中將SQL語句包送給下一層的數(shù)據(jù)代理層和緩存池，數(shù)據(jù)庫代理DA具有連接控制數(shù)據(jù)庫和讀寫分離的功能，緩存池CP具有緩解數(shù)據(jù)庫層負載容量，提供數(shù)據(jù)訪問效率。在最下面一層可擴展的數(shù)據(jù)庫層的主要作用是提升數(shù)據(jù)庫層的可擴展性，具有負載均衡的功能。

2 基于云計算的數(shù)據(jù)庫水平擴展模型設(shè)計

2.1 實現(xiàn)讀寫分離策略

在所設(shè)計的數(shù)據(jù)庫水平擴展模型中，對應(yīng)用程序而言，讀寫分離是透明的。發(fā)生寫操作后，通過采用數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)解決主從數(shù)據(jù)庫同步問題。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可靠性與主數(shù)據(jù)庫節(jié)點設(shè)備和數(shù)據(jù)庫群集中的節(jié)點設(shè)備的可靠性呈現(xiàn)正相關(guān)。除此之外，當系統(tǒng)規(guī)模越大，系統(tǒng)的可靠性會越低。

2.2 數(shù)據(jù)庫復制策略

讀寫分離策略會引起主從數(shù)據(jù)庫不一致的問題，由于主從數(shù)據(jù)庫同步的策略是數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)，而常用數(shù)據(jù)庫的復制方法包括以下三種：觸發(fā)器法、快照法、日志法。觸發(fā)器法的原理是記錄源數(shù)據(jù)庫中具有變化的數(shù)據(jù)，這樣就避免了數(shù)據(jù)完全復制，因此具有較高的工作效率，但是觸發(fā)器法由于記錄變化的數(shù)據(jù)會引起主數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，從而降低了主數(shù)據(jù)庫性能；快照法是采用快照技術(shù)保存存儲對象，完全復制源數(shù)據(jù)庫，這樣雖然避免了數(shù)據(jù)庫的不穩(wěn)定性，但是由于完全復制，因此工作效率明顯降低；日志法通過分析源數(shù)據(jù)庫日志，獲得歷史操作信息，根據(jù)日志歸檔及傳遞達到數(shù)據(jù)同步的目的，該方法的工作方式是增量復制方式，因此具有較高的效率。目前數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)復制技術(shù)主要采用的方法是日志法。

設(shè)存在n個節(jié)點在數(shù)據(jù)庫集群上，主從數(shù)據(jù)庫同步的模式可以有以下兩種模式，1：n模式和1：1：（n-1）的級聯(lián)模式。需要說明的是，1：n模式是n個從數(shù)據(jù)庫利用主數(shù)據(jù)庫的日志進行同步，而1：1：（n-1）的級聯(lián)模式是選擇一個作為首從數(shù)據(jù)庫，開始需要進行首從數(shù)據(jù)庫的同步，首從數(shù)據(jù)庫同步完成后，再進行其余n-1個從數(shù)據(jù)庫的同步，通過首從數(shù)據(jù)庫的日志完成其余數(shù)據(jù)庫同步。

3 系統(tǒng)仿真結(jié)果與評價

首先，設(shè)置主從數(shù)據(jù)庫為歸檔模式；編輯端口號、配置協(xié)議、客戶端訪問文件，主機IP等參數(shù)；設(shè)置每個數(shù)據(jù)庫的全局名稱，并且建立公共的數(shù)據(jù)庫鏈接。

其次，配置Supplemental loging；主數(shù)據(jù)庫需要配置的主要內(nèi)容：表空間、私有數(shù)據(jù)庫鏈、數(shù)據(jù)表空間；在主備機上建立Master流隊列和Backup流隊列；在主數(shù)據(jù)庫上建立流傳播和捕獲進程；并且在數(shù)據(jù)庫上建立應(yīng)用進程。

最后，開啟捕獲程序，同時開啟應(yīng)用進程。仿真環(huán)境采用OA平臺，仿真數(shù)據(jù)表500萬條等記錄。仿真實驗任務(wù)主要為：選擇、刪除、更新、插入。在不同的并發(fā)數(shù)據(jù)請求下，對比文章的數(shù)據(jù)庫水平擴展模型和單數(shù)據(jù)庫層模型的系統(tǒng)響應(yīng)時間，仿真結(jié)果如圖2所示。從圖可以看出，數(shù)據(jù)庫擴展模型在不同請求數(shù)下平均響應(yīng)時間均小于單數(shù)據(jù)庫模型，說明文章設(shè)計的模型響應(yīng)速度較快，同時請求數(shù)增加的情況下，數(shù)據(jù)庫擴展模型的系統(tǒng)響應(yīng)時間越短，效果越明顯。

圖2 請求數(shù)-響應(yīng)時間對比圖

4 結(jié)束語

文中提出了一種基于云環(huán)境的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器水平擴展模型，增強數(shù)據(jù)庫的可擴展性。該模型架構(gòu)分為三個層次：邏輯事物處理層、本地數(shù)據(jù)庫代理和緩存池層和可擴展數(shù)據(jù)庫層。實現(xiàn)了讀/寫分離以及數(shù)據(jù)庫復制等技術(shù)。實驗結(jié)果表明，該模型在數(shù)據(jù)請求逐漸增加的情況下，數(shù)據(jù)庫擴展模型的系統(tǒng)響應(yīng)時間越短，效果越明顯。

參考文獻

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作者簡介：龐天天（1978，3-），男，內(nèi)蒙呼和浩特，軟件工程碩士，講師，研究方向：計算機應(yīng)用。