近年來(lái)控轿，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是 Internet 的興起，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用走趋。
1 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的概念
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是相對(duì)于集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)而言的，是將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物般堆。
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)（ Distributed DataBase ， DDB ）比較確切的定義是：分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是由一組數(shù)據(jù)組成的，這組數(shù)據(jù)分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同計(jì)算機(jī)上办斑，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立處理的能力外恕，成為場(chǎng)地自治，它可以執(zhí)行局部應(yīng)用乡翅，同時(shí)鳞疲，每個(gè)結(jié)點(diǎn)也能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)執(zhí)行全局應(yīng)用。
負(fù)責(zé)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的建立 蠕蚜、 查詢(xún) 尚洽、 更新 、 復(fù)制 波势、 管理和維護(hù)的軟件翎朱，稱(chēng)為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（ Distributed DataBase Management System， DDBMS）尺铣。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)保證分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的物理分布對(duì)用戶(hù)的透明性拴曲。一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在配置了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)凛忿，并在其上建立了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的應(yīng)用程序后澈灼，就稱(chēng)其為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ Distributed DataBase System， DDBS）。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心叁熔。
1.1 特點(diǎn)
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)從上面的定義可以看出分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）數(shù)據(jù)的分布性
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)分布于網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)結(jié)點(diǎn)委乌，它既不同于傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)，也不同于通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)荣回。
（2）統(tǒng)一性
主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)在邏輯上的統(tǒng)一性和數(shù)據(jù)在管理上的統(tǒng)一性?xún)蓚€(gè)方面遭贸。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把局部的 、 分散的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成一個(gè)在邏輯上單一的數(shù)據(jù)庫(kù)心软，從而呈現(xiàn)在用戶(hù)面前的就如同是一個(gè)統(tǒng)一的 壕吹、 集中式的數(shù)據(jù)庫(kù)。這就是數(shù)據(jù)在邏輯上的統(tǒng)一性删铃，因此耳贬，它不同于由網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的多個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是由分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和維護(hù)的猎唁，這種管理上的統(tǒng)一性又使它不同于一般的分布式文件系統(tǒng)咒劲。
（3）透明性
用戶(hù)在使用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，與使用集中式數(shù)據(jù)庫(kù)一樣诫隅，無(wú)須知道其所關(guān)心的數(shù)據(jù)存放在哪里腐魂，存儲(chǔ)了幾次。用戶(hù)需要關(guān)心的僅僅是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)阎肝。
1.2 優(yōu)點(diǎn)
與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)相比挤渔，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)具有下列優(yōu)點(diǎn)：
（1）堅(jiān)固性好
由于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由多個(gè)位置上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成的，在個(gè)別結(jié)點(diǎn)或個(gè)別通信鏈路發(fā)生故障的情況下风题，它仍然可以降低級(jí)別繼續(xù)工作判导，如果采用冗余技術(shù)，還可以獲得一定的容錯(cuò)能力沛硅。因此眼刃，系統(tǒng)的堅(jiān)固性好，即系統(tǒng)的可靠性和可用性好摇肌。
（2）可擴(kuò)充性好
可根據(jù)發(fā)展的需要增減結(jié)點(diǎn)擂红，或?qū)ο到y(tǒng)重新配置，這比用一個(gè)更大的系統(tǒng)代替一個(gè)已有的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)要容易得多围小。
（3）可改善性能
在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中可按就近分布昵骤，合理地冗余的原則來(lái)分布各結(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，構(gòu)造分布式數(shù)據(jù)庫(kù)肯适，使大部分?jǐn)?shù)據(jù)可以就近訪問(wèn)变秦，避免了集中式數(shù)據(jù)庫(kù)中的瓶頸問(wèn)題，減少了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間框舔，提高了系統(tǒng)的效率蹦玫，而且也降低了通信費(fèi)用赎婚。
（4）自治性好
數(shù)據(jù)可以分散管理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)樱溉，即系統(tǒng)中各結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)操縱和相互作用是高度自治的挣输，不存在主從控制，因此福贞，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)較好地滿(mǎn)足了一個(gè)單位中各部門(mén)希望擁有自己的數(shù)據(jù)撩嚼，管理自己的數(shù)據(jù)，同時(shí)又想共享其他部門(mén)有關(guān)數(shù)據(jù)的要求挖帘。
雖然分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)相比有不少優(yōu)點(diǎn)绢馍，但同時(shí)也需要解決一些集中式數(shù)據(jù)庫(kù)所沒(méi)有的問(wèn)題。首先肠套，異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的集成問(wèn)題是一項(xiàng)比較復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，目前還很難用一個(gè)通用的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)解決這一問(wèn)題猖任。其次你稚，如果數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)得不好，數(shù)據(jù)分布不合理朱躺，以致遠(yuǎn)距離訪問(wèn)過(guò)多刁赖，尤其是分布連接操作過(guò)多，不但不能改善性能长搀，反而會(huì)使性能降低宇弛。
1.3 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的分類(lèi)
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)及其分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，根據(jù)許多因素有不同的分類(lèi)方法源请，總的原則是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)及 DDBMS 必須是其數(shù)據(jù)和軟件必定分布在用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)場(chǎng)地上枪芒。從應(yīng)用需要或本身的特征方面考慮可將它從以下幾個(gè)方面來(lái)劃分：
（1）按 DDBMS 軟件同構(gòu)度來(lái)分
當(dāng)所有服務(wù)器軟件（或每個(gè) LDBMS ）和所有客戶(hù)軟件均用相同的軟件時(shí)稱(chēng)為同構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)；反之谁尸，則稱(chēng)為異構(gòu)型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)舅踪。
LDBMS 中的 L 指的是 locale，即現(xiàn)場(chǎng)良蛮。
（2）按局部自治度來(lái)分
當(dāng)對(duì) DDBMS 的存取必須通過(guò)客戶(hù)軟件抽碌，則系統(tǒng)稱(chēng)為無(wú)局部自治；當(dāng)局部事務(wù)允許對(duì)服務(wù)器軟件進(jìn)行直接存取决瞳，則系統(tǒng)稱(chēng)為有一定的局部自治货徙。
自治的兩個(gè)分別是無(wú)局部自治和聯(lián)邦型 DDBMS 或稱(chēng)多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本質(zhì)上是集中式與分布式的混合體：對(duì)一個(gè)局部用戶(hù)而言皮胡，它是自治的痴颊，那么是一個(gè)集中式 DBS ；對(duì)一個(gè)全局用戶(hù)而言胸囱，則是一個(gè)分布式 DBS 祷舀，但這個(gè)DDBS 沒(méi)有全局概念模式，只有一個(gè)由各局部數(shù)據(jù)庫(kù)提供給全局允許共享的有關(guān)模式的集成。
（3）按分布透明度來(lái)分
分布透明度的另一個(gè)概念是模式集成度裳扯。若用戶(hù)可以對(duì)集成模式操作不需要涉及任何片段 抛丽、 重復(fù) 、 分布等信息時(shí)饰豺，則這類(lèi) DDBMS 稱(chēng)為有高度分布透明（或高度模式集成）亿鲜；若用戶(hù)必須知道所有關(guān)于片段 、 分配 冤吨、 重復(fù)等信息時(shí)蒿柳，則這類(lèi) DDBMS 沒(méi)有分布透明，沒(méi)有模式集成度漩蟆。當(dāng)系統(tǒng)不提供分布透明垒探，用戶(hù)查詢(xún)時(shí)必須指定特定的場(chǎng)地 、 特定的片段等信息怠李，當(dāng)然 DDBMS 可以部分分布透明（介于兩者之間）圾叼。
1.4 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的目標(biāo)
理想的分布式系統(tǒng)使用時(shí)應(yīng)該精確得像一個(gè)非分布式系統(tǒng)。概括起來(lái)有以下 12 條具體規(guī)則和目標(biāo)：
（1）局部結(jié)點(diǎn)自治性
網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)是獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)捺癞，它有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)夷蚊，運(yùn)行它的局部 DBMS ，執(zhí)行局部應(yīng)用髓介，具有高度的自治性惕鼓。
（2）不依賴(lài)中心結(jié)點(diǎn)
即每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有全局字典管理 、 查詢(xún)處理 唐础、 并發(fā)控制和恢復(fù)控制等功能箱歧。
（3）能連續(xù)操作
該目標(biāo)使中斷分布式數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)情況減至最少，當(dāng)一個(gè)新場(chǎng)地合并到現(xiàn)有的分布式系統(tǒng)或從分布式系統(tǒng)中撤離一個(gè)場(chǎng)地不會(huì)導(dǎo)致任何不必要的服務(wù)中斷一膨；在分布式系統(tǒng)中可動(dòng)態(tài)地建立和消除片段叫胁，而不中止任何組成部分的場(chǎng)地或數(shù)據(jù)庫(kù)曙蒸；應(yīng)盡可能在不使整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)的情況下對(duì)組成分布式系統(tǒng)的場(chǎng)地的 DBMS 進(jìn)行升級(jí)帽氓。
（4）具有位置獨(dú)立性（或稱(chēng)位置透明性）
用戶(hù)不必知道數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)地，可工作可像數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在局部場(chǎng)地一樣纽门。一般位置獨(dú)立性需要有分布式數(shù)據(jù)命名模式和字典子系統(tǒng)的支持森篷。
（5）分片獨(dú)立性（或稱(chēng)分片透明性）
分布式系統(tǒng)如果可將給定的關(guān)系分成若干塊或片输钩，可提高系統(tǒng)的處理性能。利用分片將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在最頻繁使用它的位置上仲智，使大部分操作為局部操作买乃，減少網(wǎng)絡(luò)的信息流量。如果系統(tǒng)支持分片獨(dú)立性钓辆，那么用戶(hù)工作起來(lái)就像數(shù)據(jù)全然不是分片的一樣剪验。
（6）數(shù)據(jù)復(fù)制獨(dú)立性
是指將給定的關(guān)系（或片段）可在物理級(jí)用許多不同存儲(chǔ)副本或復(fù)制品在許多不同場(chǎng)地上存儲(chǔ)肴焊。支持?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)制的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)支持復(fù)制獨(dú)立性，用戶(hù)工作可像它全然沒(méi)有存儲(chǔ)副本一樣地工作功戚。
（7）支持分布式查詢(xún)處理
在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中有三類(lèi)查詢(xún)：局部查詢(xún) 娶眷、 遠(yuǎn)程查詢(xún)和全局查詢(xún)。局部查詢(xún)和遠(yuǎn)程查詢(xún)僅涉及單個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)（本地的或遠(yuǎn)程的）啸臀，查詢(xún)優(yōu)化采用的技術(shù)是集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)優(yōu)化技術(shù)届宠。全局查詢(xún)涉及多個(gè)結(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，其查詢(xún)處理和優(yōu)化要復(fù)雜得多乘粒。
（8）支持分布事務(wù)管理
事務(wù)管理有兩個(gè)主要方面：恢復(fù)控制和并發(fā)控制豌注。在分布式系統(tǒng)中，單個(gè)事務(wù)會(huì)涉及多個(gè)場(chǎng)地上的代碼執(zhí)行灯萍，會(huì)涉及多個(gè)場(chǎng)地上的更新轧铁，可以說(shuō)每個(gè)事務(wù)是由多個(gè) “ 代理 ” 組成的，每個(gè)代理代表在給定場(chǎng)地上的給定事務(wù)上執(zhí)行的過(guò)程旦棉。在分布式系統(tǒng)中必須保證事務(wù)的代理集或者全部一致交付属桦，或者全部一致回滾。
（9）具有硬件獨(dú)立性
希望在不同硬件系統(tǒng)上運(yùn)行同樣的 DBMS他爸。
（10）具有操作系統(tǒng)獨(dú)立性
希望在不同的操作系統(tǒng)上運(yùn)行 DBMS。
（11）具有網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性
如果系統(tǒng)能夠支持多個(gè)不同的場(chǎng)地果善，每個(gè)場(chǎng)地有不同的硬件和不同的操作系統(tǒng)诊笤，則要求該系統(tǒng)能支持各種不同的通信網(wǎng)絡(luò)。
（12）具有 DBMS 獨(dú)立性
實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)型分布式系統(tǒng)的支持巾陕。理想的分布式系統(tǒng)應(yīng)該提供 DBMS 獨(dú)立性讨跟。
上述的全功能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的準(zhǔn)則和目標(biāo)起源于：一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)鄙煤，應(yīng)當(dāng)看上去完全像一個(gè)非分布式系統(tǒng)晾匠。值得指出的是，現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)出于對(duì)某些方面的特別考慮梯刚，對(duì)上述各方面做出了種種權(quán)衡和選擇凉馆。
2 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)有六個(gè)層次，如圖 1 所示亡资，實(shí)際的系統(tǒng)并非都具有這種結(jié)構(gòu)澜共。在這種結(jié)構(gòu)中各級(jí)模式的層次清晰，可以概括和說(shuō)明任何分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)锥腻。
圖 1 的模式結(jié)構(gòu)從整體上可以分為兩大部分：下半部分是集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的模式結(jié)構(gòu)嗦董，代表了各局部場(chǎng)地上局部數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；上半部分是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)增加的模式級(jí)別瘦黑。
（1）全局外模式
它們是全局應(yīng)用的用戶(hù)視圖京革，是全局概念模式的子集奇唤。
（2）全局概念模式
它定義分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)就如同根本沒(méi)有分布一樣匹摇，可用傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)中所采用的方法定義咬扇。全局概念模式中所用的數(shù)據(jù)模型應(yīng)該易于向其他層次的模式映像，通常采用關(guān)系模型来惧。這樣冗栗，全局概念模式包括一組全局關(guān)系的定義。
（3）分片模式
每一個(gè)全局關(guān)系可以劃分為若干不相交的部分供搀，每一部分稱(chēng)為一個(gè)片段隅居，即 “ 數(shù)據(jù)分片 ”。 分片模式就是定義片段及全局關(guān)系到片段的映像葛虐。這種映像是一對(duì)多的胎源，即每個(gè)片段來(lái)自一個(gè)全局關(guān)系，而一個(gè)全局關(guān)系可對(duì)應(yīng)多個(gè)片段屿脐。
（4）分布模式
由數(shù)據(jù)分片得到的片斷仍然是 DDB 的全局?jǐn)?shù)據(jù)涕蚤，是全局關(guān)系的邏輯部分，每一個(gè)片段在物理上可以分配到網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)不同結(jié)點(diǎn)上的诵。分布模式定義片段的存放結(jié)點(diǎn)万栅。分布模式的映像類(lèi)型確定了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是冗余的還是非冗余的。若映像是一對(duì)多的西疤，即一個(gè)片段分配到多個(gè)結(jié)點(diǎn)上存放烦粒，則是冗余的分布數(shù)據(jù)庫(kù)，否則是不冗余的分布數(shù)據(jù)庫(kù)代赁。
根據(jù)分布模式提供的信息扰她，一個(gè)全局查詢(xún)可分解為若干子查詢(xún)，每一子查詢(xún)要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)屬于同一場(chǎng)地的局部數(shù)據(jù)庫(kù)芭碍。由分布模式到各局部數(shù)據(jù)庫(kù)的映像（映像4）把存儲(chǔ)在局部場(chǎng)地的全局關(guān)系或全局關(guān)系的片段映像為各局部概念模式采用局部場(chǎng)地的 DBMS 所支持的數(shù)據(jù)模型徒役。
分片模式和分布模式均是全局的，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中增加的這些模式和相應(yīng)的映像使分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有了分布透明性窖壕。
（5）局部概念模式
一個(gè)全局關(guān)系經(jīng)邏輯劃分成一個(gè)或多個(gè)邏輯片斷忧勿，每個(gè)邏輯片斷被分配在一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)地上，稱(chēng)為該邏輯片斷在某場(chǎng)地上的物理映像或物理片斷瞻讽。分配在同一場(chǎng)地上的同一個(gè)全局概念模式的若干片斷（物理片斷）構(gòu)成了該全局概念在該場(chǎng)地上的一個(gè)物理映像狐蜕。
一個(gè)場(chǎng)地上的局部概念模式是該場(chǎng)地上所有全局概念模式在該場(chǎng)地上物理映像的集合。由此可見(jiàn)卸夕，全局概念模式與場(chǎng)地獨(dú)立层释，而局部概念模式與場(chǎng)地相關(guān)。
（6）局部?jī)?nèi)模式
局部?jī)?nèi)模式是 DDB 中關(guān)于物理數(shù)據(jù)庫(kù)的描述快集，類(lèi)似于集中式 DB 中的內(nèi)模式贡羔，但其描述的內(nèi)容不僅包含局部本場(chǎng)地的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)描述廉白，還包括全局?jǐn)?shù)據(jù)在本場(chǎng)地的存儲(chǔ)描述。
在圖 1 的六層模式結(jié)構(gòu)中乖寒，全局概念模式 猴蹂、 分片模式和分布模式是與場(chǎng)地特征無(wú)關(guān)的，是全局的楣嘁，因此它們不依賴(lài)于局部 DBMS 的數(shù)據(jù)模型磅轻。在低層次上，需要把物理映像映射成由局部 DBMS 支持的數(shù)據(jù)模型逐虚。這種映像由局部映射模式完成聋溜。具體的映射關(guān)系，由局部 DBMS 的類(lèi)型決定叭爱。在異構(gòu)型系統(tǒng)中撮躁，可在不同場(chǎng)地上擁有類(lèi)型的局部映射模式。
這種分層的模式結(jié)構(gòu)為理解 DDB 提供了一種通用的概念結(jié)構(gòu)买雾。它有三個(gè)顯著的特征：
- 數(shù)據(jù)分片和數(shù)據(jù)分配概念的分離把曼，形成了 “ 數(shù)據(jù)分布獨(dú)立型 ” 概念。
- 數(shù)據(jù)冗余的顯示控制漓穿。數(shù)據(jù)在各個(gè)場(chǎng)地的分配情況在分配模式中一目了然嗤军，便于系統(tǒng)管理。
- 局部 DBMS 的獨(dú)立性晃危。這個(gè)特征也稱(chēng)為 “ 局部映射透明性 ” 叙赚。此特征允許在不考慮局部 DBMS 專(zhuān)用數(shù)據(jù)模型的情況下研究 DDB 管理的有關(guān)問(wèn)題。
2.1 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的區(qū)別
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有很多相似點(diǎn)：它們都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)數(shù)據(jù)處理結(jié)點(diǎn)的山害，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)邏輯上統(tǒng)一的整體，用戶(hù)可以對(duì)各個(gè)結(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行透明存取等沿量。但分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之間還是存在著顯著的區(qū)別的浪慌，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）應(yīng)用目標(biāo)不同
并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的目標(biāo)是充分發(fā)揮并行計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，利用系統(tǒng)中的各個(gè)處理機(jī)結(jié)點(diǎn)并行地完成數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)朴则，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的整體性能权纤。
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要目的在于實(shí)現(xiàn)各個(gè)場(chǎng)地自治和數(shù)據(jù)的全局透明共享，而不要求利用網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)結(jié)點(diǎn)來(lái)提高系統(tǒng)的整體性能乌妒。
（2）實(shí)現(xiàn)方式不同
由于應(yīng)用目標(biāo)各不相同汹想，在具體實(shí)現(xiàn)方法上，并行數(shù)據(jù)庫(kù)與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)之間也有著較大的區(qū)別撤蚊。在并行數(shù)據(jù)庫(kù)中古掏，為了充分發(fā)揮各個(gè)結(jié)點(diǎn)的處理能力，各結(jié)點(diǎn)間采用高速通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)侦啸，結(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸代價(jià)相對(duì)較低槽唾。當(dāng)負(fù)載不均衡時(shí)丧枪，可以將工作負(fù)載過(guò)大的結(jié)點(diǎn)上的任務(wù)通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)送給空閑結(jié)點(diǎn)處理，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡庞萍。
在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中拧烦，各結(jié)點(diǎn)（場(chǎng)地）間一般通過(guò)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)帶寬比較低钝计，各場(chǎng)地之間的通信開(kāi)銷(xiāo)較大恋博，因此在查詢(xún)處理時(shí)一般應(yīng)盡量減少結(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸量。
（3）各結(jié)點(diǎn)的地位不同
在并行數(shù)據(jù)庫(kù)中私恬，各結(jié)點(diǎn)之間不存在全局應(yīng)用和局部應(yīng)用的概念债沮。各個(gè)結(jié)點(diǎn)協(xié)同作用，共同處理践付，而不可能有局部應(yīng)用秦士。
在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，各結(jié)點(diǎn)除了能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同完成全局事務(wù)外永高，還有自己結(jié)點(diǎn)場(chǎng)地的自治性隧土。也就是說(shuō)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的每個(gè)場(chǎng)地又是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)命爬，除了擁有自己的硬件系統(tǒng)（ CPU曹傀、 內(nèi)存和磁盤(pán)等）外，還擁有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)和自己的客戶(hù)饲宛，可運(yùn)行自己的 DBMS 皆愉，執(zhí)行局部應(yīng)用，具有高度的自治性艇抠。這是并行數(shù)據(jù)庫(kù)與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)之間最主要的區(qū)別幕庐。
2.2 數(shù)據(jù)分片和透明性
將數(shù)據(jù)分片，使數(shù)據(jù)存放的單位不是關(guān)系而是片段家淤，這既有利于按照用戶(hù)的需求較好地組織數(shù)據(jù)的分布异剥，也有利于控制數(shù)據(jù)的冗余度。分片的方式有多種絮重，水平分片和垂直分片是兩種基本的分片方式冤寿，混合分片和導(dǎo)出分片是較復(fù)雜的分片方式。
分布透明性指用戶(hù)不必關(guān)心數(shù)據(jù)的邏輯分片青伤，不必關(guān)心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的物理位置分配細(xì)節(jié)督怜，也不必關(guān)心局部場(chǎng)地上數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型。從圖 1 的模式結(jié)構(gòu)可以看到分布透明性包括：分片透明性 狠角、 位置透明性和局部數(shù)據(jù)模型透明性号杠。
（1）分片透明性
分片透明性是分布透明性的最高層次。所謂分片透明性是指用戶(hù)或應(yīng)用程序只對(duì)全局關(guān)系進(jìn)行操作而不必考慮數(shù)據(jù)的分片丰歌。當(dāng)分片模式改變時(shí)究流，只要改變?nèi)帜Ｊ降椒制Ｊ降挠诚瘢ㄓ诚?）辣吃，而不影響全局模式和應(yīng)用程序。全局模式不變芬探，應(yīng)用程序不必改寫(xiě)神得，這就是分片透明性。
（2）位置透明性
位置透明性是分布透明性的下一層次偷仿。所謂位置透明性是指哩簿，用戶(hù)或應(yīng)用程序應(yīng)當(dāng)了解分片情況，但不必了解片段的存儲(chǔ)場(chǎng)地酝静。當(dāng)存儲(chǔ)場(chǎng)地改變時(shí)节榜，只要改變分片模式到分配模式的映像（映像3），而不影響應(yīng)用程序别智。同時(shí)宗苍，若片段的重復(fù)副本數(shù)目改變了，那么數(shù)據(jù)的冗余也會(huì)改變薄榛，但用戶(hù)不必關(guān)心如何保持各副本的一致性讳窟，這也提供了重復(fù)副本的透明性。
（3）局部數(shù)據(jù)模型透明性
局部數(shù)據(jù)模型透明性是指用戶(hù)或應(yīng)用程序應(yīng)當(dāng)了解分片及各片斷存儲(chǔ)的場(chǎng)地敞恋，但不必了解局部場(chǎng)地上使用的是何種數(shù)據(jù)模型丽啡。模型的轉(zhuǎn)換及語(yǔ)言等的轉(zhuǎn)換均由映像4來(lái)完成。
2.3 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的任務(wù)硬猫，首先就是把用戶(hù)與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)隔離開(kāi)來(lái)补箍，使其對(duì)用戶(hù)而言，整個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)就好像是一個(gè)傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)啸蜜。換句話(huà)說(shuō)坑雅，一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)與用戶(hù)之間的接口，在邏輯上與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是一致的衬横。但是考慮到分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)裹粤，其物理實(shí)現(xiàn)上又與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)不同。
2.3.1 成分和功能
下面以系統(tǒng) DDBMS 的結(jié)構(gòu)為例來(lái)分析它的主要成分和功能冕香，如圖 2 所示蛹尝。
由圖 2 可以看出后豫， DDBMS 由 4 部分組成：
（1）LDBMS（局部 DBMS）
局部場(chǎng)地上的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能是建立和管理局部數(shù)據(jù)庫(kù)悉尾，提供場(chǎng)地自治能力 、 執(zhí)行局部應(yīng)用及全局查詢(xún)的子查詢(xún)挫酿。
局部 DBMS 的一個(gè)重要性質(zhì)是：局部 DBMS 是同構(gòu)的還是異構(gòu)的构眯。同構(gòu)和異構(gòu)的級(jí)別可以有三級(jí)：硬件 、 操作系統(tǒng)和局部 DBMS 早龟。其中最主要的是局部 DBMS 這一級(jí)惫霸，因?yàn)橛布筒僮飨到y(tǒng)的不同將由通信軟件處理和管理猫缭。
異構(gòu)型 DDBMS 的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)比同構(gòu)型 DDBMS 更加復(fù)雜，它要解決不同的 DBMS 之間及不同的數(shù)據(jù)模型之間的轉(zhuǎn)換壹店。因此在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) DDBMS 時(shí)猜丹，若是用自頂向下的方法進(jìn)行，即并不存在已運(yùn)行的局部數(shù)據(jù)庫(kù)硅卢，則采用同構(gòu)型的結(jié)構(gòu)比較方便射窒。若是采用自底向上設(shè)計(jì) DDBMS 的方法，即現(xiàn)已存在的局部數(shù)據(jù)庫(kù)将塑，而這些數(shù)據(jù)庫(kù)可能采用不同的數(shù)據(jù)模型（層次 脉顿、 網(wǎng)狀或關(guān)系），或者雖然模型相同但它們是不同廠商的 DBMS （如Informix 点寥、 Sybase 艾疟、 Db2 、 Oracle）敢辩，這就必須開(kāi)發(fā)異構(gòu)型的 DDBMS 蔽莱。
要解決異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)模型的同種化問(wèn)題，是研制異構(gòu)型 DDBMS 的關(guān)鍵所在责鳍，所謂同種化就是尋找合適的公共數(shù)據(jù)模型碾褂，采用公共數(shù)據(jù)模型與異構(gòu)數(shù)據(jù)模型（局部）之間的轉(zhuǎn)換，不采用各結(jié)點(diǎn)之間的一對(duì)一轉(zhuǎn)換历葛。這樣可以減少轉(zhuǎn)移次數(shù)正塌。
（2）GDBMS（全局 DBMS）
全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的主要功能是提供分布透明性，協(xié)調(diào)全局事務(wù)的執(zhí)行恤溶，協(xié)調(diào)各局部 DBMS 以完成全局應(yīng)用乓诽，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的全局一致性，執(zhí)行并發(fā)控制咒程，實(shí)現(xiàn)更新同步鸠天，提供全局恢復(fù)功能。
（3）全局?jǐn)?shù)據(jù)字典
存放全局概念模式 帐姻、 分片模式 稠集、 分布模式的定義及各模式之間映像的定義；存放有關(guān)用戶(hù)存取權(quán)限的定義饥瓷，以保證全局用戶(hù)的合法權(quán)限和數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性剥纷；存放數(shù)據(jù)完整性約束條件的定義，其功能與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)字典類(lèi)似呢铆。
（4）CM（Communication Management晦鞋，通信管理）
在分布數(shù)據(jù)庫(kù)各場(chǎng)地之間傳送消息和數(shù)據(jù)，完成通信功能。
2.3.2 架構(gòu)
DDBMS 功能的分割和重復(fù)及不同的配置策略就導(dǎo)致了各種架構(gòu)悠垛。
（1）全局控制集中的 DDBMS
這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是全局控制成分 GDBMS 集中在某一結(jié)點(diǎn)上线定，由該結(jié)點(diǎn)完成全局事務(wù)的協(xié)調(diào)和局部數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換等一切控制功能，全局?jǐn)?shù)據(jù)字典只有一個(gè)确买，也存放在該結(jié)點(diǎn)上斤讥，它是 GDBMS 執(zhí)行控制的依據(jù)。它的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單湾趾，易實(shí)現(xiàn)更新一致性周偎。但由于控制集中在某一特定的結(jié)點(diǎn)上，不僅容易形成瓶頸而且系統(tǒng)較脆弱撑帖，一旦該結(jié)點(diǎn)出故障蓉坎，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。
（2）全局控制分散的 DDBMS
這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是全局控制成分 GDBMS 分散在網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)上胡嘿，全局?jǐn)?shù)據(jù)字典也在每個(gè)結(jié)點(diǎn)上有一份蛉艾，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都能完成全局事務(wù)的協(xié)調(diào)和局部數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換，每個(gè)結(jié)點(diǎn)既是全局事務(wù)的參與者又是協(xié)調(diào)者衷敌，一般稱(chēng)這類(lèi)結(jié)構(gòu)為完全分布的 DDBMS勿侯。 它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)點(diǎn)獨(dú)立，自治性強(qiáng)缴罗，單個(gè)結(jié)點(diǎn)退出或進(jìn)入系統(tǒng)均不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行助琐，但是全局控制的協(xié)調(diào)機(jī)制和一致性的維護(hù)都比較復(fù)雜。
（3）全局控制部分分散的 DDBMS
這種結(jié)構(gòu)是根據(jù)應(yīng)用的需要將 GDBMS 和全局?jǐn)?shù)據(jù)字典分散在某些結(jié)點(diǎn)上面氓，是介于前兩種情況之間的架構(gòu)兵钮。
