基于分布式計算機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研究

潘培雯

摘要：隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的相關(guān)問題越來越受到專家學(xué)者的重視，但是從目前的研究狀況來看，在分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計上還有很多問題有待解決。在本文中，筆者以分布式計算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹為起始點(diǎn)，對分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計原則以及設(shè)計核心內(nèi)容展開分析，目的在于完善分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計上的相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：分布式；計算機(jī)技術(shù)；數(shù)據(jù)庫；管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）06-0006-02

網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展導(dǎo)致以往的數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)生活的需求，如今大眾更是希望在訪問存放在不同網(wǎng)絡(luò)以及不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時，不用過多去了解數(shù)據(jù)是如何在計算機(jī)上進(jìn)行存儲的，而且當(dāng)計算機(jī)系統(tǒng)的某一部位出現(xiàn)問題時，原本的數(shù)據(jù)仍然不會丟失，因此，這就要求在對分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，要結(jié)合分布式計算機(jī)技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按照一定的設(shè)計原則并且以設(shè)計原則為指導(dǎo)來完善設(shè)計內(nèi)容。

1 分布式計算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹

分布式計算機(jī)技術(shù)通過對某些特定邏輯代碼采用集中式的管理辦法，從而為安裝在客戶端上的應(yīng)用程序在同一時間對其展開訪問提供便利，最終開放信息資源，實現(xiàn)共享。分布式計算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

1）較高的安全性。在分布式結(jié)構(gòu)中，客戶端與數(shù)據(jù)庫之間存在運(yùn)用程序服務(wù)器，因而導(dǎo)致客戶端無法直接對數(shù)據(jù)庫展開訪問，這為數(shù)據(jù)庫的非法入侵問題提供了一個行之有效的解決方式，因此提高了安全性。

2）維護(hù)的快捷性。由于邏輯代碼的封裝過程在中間層進(jìn)行，不同客戶端上的運(yùn)用均在中間層進(jìn)行訪問，因此，只需要在中間層便可以完成對數(shù)據(jù)庫的訪問控制，從而為系統(tǒng)的更新?lián)Q代等維護(hù)提供了便捷條件。

3）平衡數(shù)據(jù)處理。因為分布式結(jié)構(gòu)能夠平衡載荷，而且對網(wǎng)絡(luò)資源能夠優(yōu)化處理，而且對于不能工作的服務(wù)器能夠用冗余的系統(tǒng)取而代之，因此在一定程度上提升了計算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

2 分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計原則

2.1 系統(tǒng)安全原則

對于計算機(jī)系統(tǒng)來說，安全性至關(guān)重要，系統(tǒng)安全具體體現(xiàn)在當(dāng)系統(tǒng)的某一個部位出現(xiàn)問題時，不會影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)作而且原數(shù)據(jù)也不會丟失，這也是在設(shè)計分布式管理系統(tǒng)時，不容忽視的一個問題。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，通常采用域的形式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，在系統(tǒng)運(yùn)行的任何一個時間節(jié)點(diǎn)均只有一個主服務(wù)器來承擔(dān)對整個系統(tǒng)的維護(hù)工作，同時，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行安全，除了主服務(wù)器以外，還有若干個備份服務(wù)器，當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)問題時，備份服務(wù)器接替主服務(wù)器的工作維持系統(tǒng)運(yùn)行。因此，接替運(yùn)轉(zhuǎn)的備份服務(wù)器必須能夠與主服務(wù)器同步，當(dāng)對主服務(wù)器上的重要任何配置進(jìn)行更改時均需要在備份服務(wù)器上有所反饋，做出同樣處理。除此之外，當(dāng)把備份服務(wù)器以外加機(jī)器的形式添加到系統(tǒng)中來時，必須對主服務(wù)器上的系統(tǒng)資源庫信息有所保存并且同步到外加機(jī)器上。通過諸如上述的方式來確保分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計中系統(tǒng)的安全性。

2.2 數(shù)據(jù)透明原則

在分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計中，數(shù)據(jù)透明原則不容忽視，也就是對系統(tǒng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)透明化的管理狀態(tài)，而這一原則可以通過系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)字典來實現(xiàn)。在計算機(jī)中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)管理中的重要組成部分，其主要作用就是將系統(tǒng)里面的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分類然后按照一定的邏輯順序組織在一起，進(jìn)而為數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽、復(fù)制等一系列操作提供便利。當(dāng)操作者得到進(jìn)入邏輯數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問的相應(yīng)權(quán)限之后，便可以開始訪問，而不需要再來考慮自己所用的系統(tǒng)、用的哪一臺計算機(jī)以及所訪問的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的放置位置。因此便實現(xiàn)了在系統(tǒng)設(shè)計中數(shù)據(jù)透明性的要求。

3 分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計核心內(nèi)容

3.1 客戶機(jī)和服務(wù)器以及服務(wù)器相互之間的通信

分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計需要一個良好的通信機(jī)制，而實現(xiàn)信息的直接傳遞則是系統(tǒng)通信的核心部分，在運(yùn)行過程中，這一通信機(jī)制往往是依靠Windows socket消息驅(qū)動程序來實現(xiàn)。

當(dāng)客戶機(jī)與服務(wù)器相互通信時，客戶機(jī)首先會向服務(wù)器發(fā)送用戶名、口令等相關(guān)連接信息，與此同時，服務(wù)器將會打開對應(yīng)的搜尋端口號來獲取客戶機(jī)的指令請求。為了方便信息的發(fā)送與接收，系統(tǒng)采用特定用戶的傳播模式，以函數(shù)形式在客戶機(jī)與服務(wù)器間實行信息傳遞。

因為管理系統(tǒng)的運(yùn)行并非單獨(dú)服務(wù)器的運(yùn)作，因此，在服務(wù)器間也需要信息傳遞，每個進(jìn)入系統(tǒng)的服務(wù)器都需要有一個明確的身份（主服務(wù)器還是備份服務(wù)器），因此，當(dāng)系統(tǒng)中有新服務(wù)器進(jìn)來時，首先要同其他服務(wù)器配對連接，在配對過程之中識別身份以及判斷主服務(wù)器的存在與否。

3.2 系統(tǒng)相關(guān)配置文件

配置文件是對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充的關(guān)鍵文件，在管理系統(tǒng)中主要分為兩大類：服務(wù)器配置文件以及客戶機(jī)配置文件，在服務(wù)器上有較多種類配置文件，主要分為：放置服務(wù)器名以及通信端口號、放置主服務(wù)器存在標(biāo)志、主服務(wù)器名以及通信端口號、放置每一個客戶機(jī)通信端口號，具體作用如下所述：

1）服務(wù)器配置文件。當(dāng)某個服務(wù)器進(jìn)入系統(tǒng)并且運(yùn)行后，該服務(wù)器先從放置有每一個服務(wù)器名以及通信端口號的配置文件中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后依據(jù)獲取的數(shù)據(jù)來初始化連接對象以達(dá)到連接每一個系統(tǒng)服務(wù)器的目的。

2）主服務(wù)器配置文件。當(dāng)系統(tǒng)中已存在某個主服務(wù)器，其余每個服務(wù)器均會對主服務(wù)器名、通信端口號等相關(guān)信息進(jìn)行記錄，形成配置文件，而這正是主服務(wù)器與備份服務(wù)相互連接時的識別信息。

3）客戶機(jī)配置文件。當(dāng)客戶機(jī)與服務(wù)器通信時，服務(wù)器需要對與自身連接的客戶機(jī)的端口號有記錄，以便打開這個端口進(jìn)行偵聽，因此，客戶機(jī)配置文件正是為了保留客戶機(jī)通信端口號而存在。

3.3 數(shù)據(jù)一致性

當(dāng)系統(tǒng)的某個位置出現(xiàn)故障時，為了確保對問題部分的正常訪問，則系統(tǒng)需要建立反應(yīng)機(jī)制，在其余節(jié)點(diǎn)位置對故障部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，這樣就帶來了系統(tǒng)運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)是否一致的問題。當(dāng)用戶對任何的備份副本數(shù)據(jù)做修改時，則需要在每一個副本中均有反映，否則會造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)紊亂。在管理系統(tǒng)設(shè)計過程中，對數(shù)據(jù)一致性的維護(hù)可以分為兩種情況來考慮。

首先，當(dāng)系統(tǒng)中的另外一個副本正在被訪問時，就無法提交修改后的文件，因為在同一時間被訪問的兩個副本，其所做的更改有產(chǎn)生沖突的可能性。其次，如果系統(tǒng)在發(fā)出連接信號時，尋找不到某個副本，進(jìn)而系統(tǒng)就會對這個副本進(jìn)行忽略性的處理，并且對所做的更改進(jìn)行提交。但是這種處理方式并不代表不再需要這個副本，而是讓這個副本推遲更新。對于數(shù)據(jù)變更，系統(tǒng)將會以事務(wù)文件的形式將其保留，與此同時，在數(shù)據(jù)字典上將這個副本和最近副本標(biāo)記上不一致的標(biāo)志，通過這個標(biāo)志來證明這個副本還沒有進(jìn)行提交的更改，而且還需在數(shù)據(jù)字典上對此副本沒有做出提交的事務(wù)文件名稱作相應(yīng)的登記，當(dāng)此副本所在節(jié)點(diǎn)重新開啟或者再次進(jìn)入系統(tǒng)，將會在數(shù)據(jù)字典中搜尋同最近副本不一樣的相關(guān)標(biāo)志。以上所述的方法，在系統(tǒng)設(shè)計過程中能夠有效的維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性。

4 結(jié)束語

在競爭日趨激烈的今天，分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不僅能夠提高各單位辦公效率，而且還能夠在很大程度上減少運(yùn)行成本。本文以分布式計算機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，對分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)堅守的系統(tǒng)安全原則以及數(shù)據(jù)透明原則作了分析，并以此引出分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計中通信、配置文件、數(shù)據(jù)一致性等核心內(nèi)容，通過以上研究來為設(shè)計出處理更加靈活，性能更加穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供一些建議。

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