數(shù)據(jù)庫在分布式應(yīng)用軟件中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)研究

洪曉彬

摘 要：分布式應(yīng)用軟件的廣泛使用，促使了社會(huì)信息化水平得到提高。數(shù)據(jù)庫作為軟件重要組成部分，需要得到合理應(yīng)用與設(shè)計(jì)?；谶@種認(rèn)識(shí)，文章對(duì)數(shù)據(jù)庫在分布式應(yīng)用軟件中的功能與操作問題展開了分析，采用數(shù)據(jù)分片技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，促使數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)訪問、處理等能力得到提高，進(jìn)一步滿足軟件的應(yīng)用要求。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；分布式應(yīng)用軟件；數(shù)據(jù)分片技術(shù)

在當(dāng)今醫(yī)療、教育、金融等多個(gè)領(lǐng)域，分布式應(yīng)用軟件都得到了廣泛應(yīng)用。在分布式應(yīng)用軟件中，數(shù)據(jù)庫占據(jù)重要地位，需要實(shí)現(xiàn)合理應(yīng)用和設(shè)計(jì)，才能保證軟件順利實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問和操作?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時(shí)代下，分布式應(yīng)用軟件需要面對(duì)海量數(shù)據(jù)信息操作和訪問需求，因此，加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用與設(shè)計(jì)研究，使數(shù)據(jù)庫充分發(fā)揮功能，有助于為數(shù)據(jù)的聚集和操作提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1 數(shù)據(jù)庫在分布式應(yīng)用軟件中的應(yīng)用

1.1 數(shù)據(jù)庫功能

分布式應(yīng)用軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問和操作，而軟件各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)依賴于數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)。為提高訪問效率，分布式應(yīng)用軟件近年來開始采用并發(fā)訪問技術(shù)，使得大量用戶得以訪問數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫功能能否滿足軟件應(yīng)用需求，關(guān)系到軟件數(shù)據(jù)操作處理效率?，F(xiàn)階段，數(shù)據(jù)庫公司完成了大量數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的開發(fā)，如ORACLE，SQLServer等，能夠?yàn)榉植际杰浖峁?shù)據(jù)插入、查詢、修改等功能，滿足軟件數(shù)據(jù)操作需求。例如，ORACLE數(shù)據(jù)庫作為分布式數(shù)據(jù)庫，同時(shí)也是關(guān)系數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的一種，能夠在分布式環(huán)境不同服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接，為數(shù)據(jù)庫操作提供支持[1]。作為一種信息存儲(chǔ)、加工和組織工具，數(shù)據(jù)庫目前從無結(jié)構(gòu)發(fā)展至網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、關(guān)系結(jié)構(gòu)，直至如今對(duì)象結(jié)構(gòu)，其間經(jīng)歷了數(shù)十年，陸續(xù)引進(jìn)了數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，因此，在分布式軟件中應(yīng)用具備豐富功能。首先，通過交互界面，軟件能夠?qū)崿F(xiàn)信息輸入，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，執(zhí)行數(shù)據(jù)插入操作。在軟件界面上實(shí)現(xiàn)請求信息輸入，Web服務(wù)器會(huì)完成信息接收，按照服務(wù)規(guī)則解析邏輯業(yè)務(wù)請求，分離數(shù)據(jù)庫處理的信息，提出數(shù)據(jù)連接請求，完成訪問數(shù)據(jù)庫橋梁的建立。利用數(shù)據(jù)庫調(diào)用Insert命令，能夠?qū)?shù)據(jù)表、字段信息等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行插入，實(shí)現(xiàn)分布式管理信息添加，完成軟件更新操作。其次，執(zhí)行Select操作，利用數(shù)據(jù)庫能夠進(jìn)行信息查詢，無論失敗或成功都會(huì)反饋信息，通過將結(jié)果封裝在一起，供用戶實(shí)現(xiàn)信息查詢。再者，使用軟件可以對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行刪除，即通過執(zhí)行相應(yīng)操作完成數(shù)據(jù)刪除，成功會(huì)將數(shù)據(jù)狀態(tài)返回，失敗會(huì)提示數(shù)據(jù)被其他程序占用。在操作過程中，將涉及多個(gè)時(shí)間表，調(diào)用delete語句。最后，應(yīng)用分布式軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，可以采取與數(shù)據(jù)插入相似的操作方法，執(zhí)行update語句。如果利用數(shù)據(jù)庫修改新值，無需對(duì)數(shù)據(jù)庫記錄進(jìn)行修改，可以直接對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行修改[2]。

1.2 數(shù)據(jù)庫操作

分布式應(yīng)用軟件利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分布式事務(wù)操作，需要將每個(gè)事務(wù)劃分為多個(gè)子事務(wù)，各事務(wù)需要利用多個(gè)命令操作。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要集成分布在不同位置的數(shù)據(jù)庫，對(duì)各事務(wù)對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)場地進(jìn)行加載，達(dá)到激活事務(wù)的目的。在操作過程中，需要對(duì)事務(wù)的獨(dú)立性、原子性和一致性進(jìn)行保證，故需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問題，即各場地局部數(shù)據(jù)集成和事務(wù)管理問題。從以往操作來看，主要采用移動(dòng)Agent技術(shù)進(jìn)行子事務(wù)的封裝。在分布式網(wǎng)絡(luò)中，由于Agent能夠?qū)崿F(xiàn)自由移動(dòng)，所以能夠達(dá)到事務(wù)處理場地，通過事務(wù)處理得到相應(yīng)結(jié)果。根據(jù)Agent反饋的結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)任意事務(wù)與其他事務(wù)的分布式計(jì)算，將Agent移動(dòng)至新場地完成相關(guān)運(yùn)算，然后將數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果統(tǒng)一返回至原場地[3]。由于數(shù)據(jù)需要在特定服務(wù)器上集中存儲(chǔ)，因此，在數(shù)據(jù)復(fù)雜度和規(guī)模不斷增加的情況下，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器處理能力將逐步減弱，需要利用分布式存儲(chǔ)技術(shù)完成海量數(shù)據(jù)分散處理再進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2 數(shù)據(jù)庫在分布式應(yīng)用軟件中的設(shè)計(jì)

2.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合分布式應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)庫操作需求，還需引入分片處理技術(shù)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，按照一定規(guī)則完成全局?jǐn)?shù)據(jù)劃分，即進(jìn)行水平分片和垂直分片，在不同服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)接口的提供[4]。在數(shù)據(jù)庫訪問過程中，可以根據(jù)請求內(nèi)容進(jìn)行對(duì)應(yīng)分片服務(wù)接口的調(diào)用，使數(shù)據(jù)集中處理壓力得到減輕，并且使數(shù)據(jù)得到實(shí)時(shí)處理。相較于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，采用該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交叉冗余存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)容錯(cuò)，因此，能夠使軟件的可用性和可靠性得到提高。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)采用面向服務(wù)的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）完成微服務(wù)架構(gòu)的建構(gòu)。在分布式環(huán)境中，可以將業(yè)務(wù)邏輯拆分成粒度小的服務(wù)，完成細(xì)粒度應(yīng)用級(jí)開發(fā)。通過將數(shù)據(jù)庫功能分解到各離散服務(wù)器中，可以實(shí)現(xiàn)方案解耦。利用服務(wù)器間接口和契約，可以聯(lián)系應(yīng)用程序不同功能單元，得到高度內(nèi)聚自治單元。根據(jù)分布式應(yīng)用軟件功能需求，可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行確定，將數(shù)據(jù)讀寫操作虛擬成細(xì)粒度數(shù)據(jù)服務(wù)，在獲取數(shù)據(jù)過程中根據(jù)需求進(jìn)行相應(yīng)接口的調(diào)用，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫查詢，使數(shù)據(jù)訪問量得到減少，使每個(gè)數(shù)據(jù)分片成為獨(dú)立微型實(shí)時(shí)庫，利用云服務(wù)器進(jìn)行發(fā)布，可以使云計(jì)算的強(qiáng)大災(zāi)備能力得到發(fā)揮，使各數(shù)據(jù)片冗余存儲(chǔ)得到保證。遵循負(fù)載均衡策略，在云服務(wù)器各節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)分散存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)即服務(wù)功能，使數(shù)據(jù)的完備性得到保證。

2.2 數(shù)據(jù)庫功能結(jié)構(gòu)

從數(shù)據(jù)庫功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上來看，需將微服務(wù)架構(gòu)模式與云計(jì)算結(jié)合在一起，通過實(shí)現(xiàn)二者優(yōu)勢互補(bǔ)完成虛擬隔離網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的構(gòu)建，避免數(shù)據(jù)庫受到病毒、黑客等網(wǎng)絡(luò)攻擊。從總體上來看，云服務(wù)平臺(tái)屬于服務(wù)注冊中心，為數(shù)據(jù)庫核心部分。在服務(wù)提供方面，需要完成物理資源層、云計(jì)算應(yīng)用程序接口層和云服務(wù)管理層的構(gòu)建。在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用時(shí)，EMS高級(jí)應(yīng)用軟件和圖形用戶界面會(huì)發(fā)送請求，服務(wù)提供者會(huì)在服務(wù)注冊中心實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)布，利用云計(jì)算應(yīng)用程序接口實(shí)現(xiàn)云服務(wù)的提供。通過綁定獲得的服務(wù)，可以得到業(yè)務(wù)解決方案。在服務(wù)注冊中心，包含大量服務(wù)描述。借助云服務(wù)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)服務(wù)查找，并對(duì)服務(wù)進(jìn)行授權(quán)。在物理資源層，包含數(shù)據(jù)資源、計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源等資源，能夠與云服務(wù)管理層實(shí)現(xiàn)通信連接，實(shí)現(xiàn)任務(wù)、資源、用戶和安全管理。用戶界面層包含手機(jī)瀏覽器、平板瀏覽器和PC瀏覽器，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶請求發(fā)送。在實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用部署時(shí)，可以在云服務(wù)器上完成用戶界面、數(shù)據(jù)庫服務(wù)和后臺(tái)處理程序的部署。采用云服務(wù)形式，數(shù)據(jù)庫可以提供對(duì)外訪問接口，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)與用戶之間，需要利用后臺(tái)處理程序建立連接橋梁，完成數(shù)據(jù)分片處理。

2.3 數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)方法

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方面，可以在阿里云上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫開發(fā)，使用Visual Studio 2015開發(fā)工具，采用Java和C#作為開發(fā)語言。在數(shù)據(jù)庫架構(gòu)實(shí)現(xiàn)上，需要采用Windows平臺(tái)，利用ASP.NET建立網(wǎng)頁客戶端。在云服務(wù)器上，可以實(shí)現(xiàn)所有應(yīng)用程序的部署，并借助IIS8.0實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)布。通過摒棄關(guān)系數(shù)據(jù)模型，完成結(jié)構(gòu)體模型的建立，可以采用分片技術(shù)完成數(shù)據(jù)分片處理，在云服務(wù)器上各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)，完成數(shù)據(jù)庫分布式處理操作。利用云服務(wù)器提供的服務(wù)總線標(biāo)準(zhǔn)訪問服務(wù)接口，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)訪問，完成服務(wù)及時(shí)調(diào)用。由于數(shù)據(jù)庫由服務(wù)配置文件、服務(wù)接口和接口實(shí)現(xiàn)類構(gòu)成，可以為每個(gè)服務(wù)提供多個(gè)接口，各接口與相應(yīng)實(shí)現(xiàn)類對(duì)應(yīng)，因此，可以利用特定C#程序代碼進(jìn)行數(shù)據(jù)庫連接功能實(shí)現(xiàn)。利用文件，可以完成服務(wù)地址、契約等參數(shù)配置，利用RTDBService實(shí)現(xiàn)API網(wǎng)關(guān)定義，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分片和封裝。利用服務(wù)中心建立連接關(guān)系后，可以借助網(wǎng)關(guān)下微服務(wù)實(shí)現(xiàn)客戶端請求分配，完成數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)訪問，達(dá)到數(shù)據(jù)操作目標(biāo)。由于接口眾多，在數(shù)據(jù)庫訪問時(shí)各接口和數(shù)據(jù)刷新頻率不同，所以能夠在云服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)部署，加強(qiáng)云計(jì)算彈性服務(wù)的充分利用，使服務(wù)器上計(jì)算機(jī)資源得到合理配置。通過實(shí)現(xiàn)資源最大化利用，可以使數(shù)據(jù)訪問請求響應(yīng)時(shí)間得到縮短，促使數(shù)據(jù)訪問速度得到進(jìn)一步提高。

3 結(jié)語

在分布式應(yīng)用軟件中，需要利用數(shù)據(jù)庫完成數(shù)據(jù)加工、處理和操作，軟件響應(yīng)時(shí)間直接受數(shù)據(jù)庫操作速度影響。本文結(jié)合軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用要求，采用分片技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，能夠使數(shù)據(jù)庫借助云服務(wù)平臺(tái)提供多個(gè)服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速處理，能夠縮短硬件響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)，也使得軟件得到優(yōu)化。

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