分布式數(shù)據(jù)庫及相關(guān)問題-文庫吧資料
2025-05-18 08:00本頁面
【正文】 布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化的主要步驟，并與集中式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化相比較。 * 如果 R和 S在屬性 A上站點依賴， S和 T在屬性 B上站點依賴，則： R S = (Ri Si T ∪ i Ti） 使用站點依賴算法實現(xiàn)直接連接運算的優(yōu)點 : 1）無數(shù)據(jù)傳送 2）可進行并行計算 3）可利用本地索引 在查詢優(yōu)化過程中，可以判斷什么時候使用站點依賴算法（ P87） 分片和復(fù)制算法 當(dāng)查詢不能在無數(shù)據(jù)傳送方式下處理，可采用分片和復(fù)制算法， 算法的原理： 選擇一組站點，將查詢中的某一個關(guān)系的所有片段分布到這些 站點上，然后把查詢中的其余關(guān)系復(fù)制到每一個選定的站點上。若對于 i ≠ j ,有： Ri[A] ∩ Sj[A] = φ ,則稱關(guān)系 R和 S在屬性 A上站點依賴。 3）比較并選出最優(yōu)者。 4. 查詢優(yōu)化策略 1）計算各種半連接運算的代價。 設(shè)：關(guān)系 R和 S在 屬性 =： R A=B S =π R ( R A=B S ) (π B (S)) =R A=B S A=B R =π S ( S A=B R ) (π A (R)) =S A=B 或者 : 利用半連接運算實現(xiàn)連接運算 S= R A=B (R A=B S) A=B S (S A=B R) A=B R 或者 : S= R A=B 令： tuple(R) 表示關(guān)系 R的元組數(shù) size(B) 表示屬性 B的數(shù)據(jù)長度 現(xiàn)假設(shè)，用戶希望在站點 2上得到 R 與 S自然連接 的結(jié)果 R S 網(wǎng)絡(luò) 站點 1 站點 2 R S 網(wǎng)絡(luò) 站點 1 站點 2 (1)πB(S) (2)傳送 πB(S) (3)R′=R πB(S) B (4)傳送 R′ (5)R′ S B 總代價： T半 = 2C0 + C1 *[size(B) * tuple(πB(S)) + size(R′) * tuple(R′) ] 采用半連接操作優(yōu)化的原理：兩個關(guān)系進行連接操作之前，去掉無用的無組，減少數(shù)據(jù)傳輸量。 b. 對于垂直分片，注意消去不提供連接運算后所需要屬性的分支。 (結(jié)果在 A站點 ) T3 = 2 * 500,000 *1秒 ≈ (天 ) 策略 3：先在 B站點找出 ‘ Maths’ 元組（假設(shè)最多有 10門），再把查找結(jié)果傳到 A站點，在 A站點繼續(xù)執(zhí)行查詢處理。 查詢：選修課名‘ Maths’ 的男生的學(xué)號和姓名 對于本例， C0 = 1秒， D = 10,000 bit / 秒 解： SQL語句是： SELECT , Sname FROM S, SC, C WHERE = AND = AND SEX = ‘ M’ AND Cname = ‘ Maths’ 策略 1：把關(guān)系 C傳到 A站點；在 A站點進行處理。其重點在連接運算和并運算的優(yōu)化 局部優(yōu)化： ?由確定的片段所在站點執(zhí)行 二、分布式查詢處理的代價 QC估算： QC=I/O+通信代價 T *通信代價 T估算 T = Σ 傳輸次數(shù) （每次傳輸延遲時間 + 每次傳輸數(shù)據(jù)量 / 數(shù)據(jù)傳輸速率） = Σ 傳輸次數(shù) （ C0 + X / D） 三、分布式查詢策略的重要性： 例設(shè)：教學(xué)數(shù)據(jù)庫中： S(S, Sname, Age, Sex) 10,000個元組， 存放在 A站點（男 /女各一半） SC(S, C, Grade) 1,000,000個元組， 存放在 A站點（每人選課 100門） C(C, Cname, Teacher) 100,000個元組， 存放在 B站點 假設(shè)：每個元組的長度為 100 bit。 查詢本地化 ?把一個全局關(guān)系上的查詢，轉(zhuǎn)化為對片段的局部查詢。 一、分布式查詢處理的步驟 查詢分析 ?若該查詢屬于局部查詢，則執(zhí)行局部查詢處理后，即可結(jié)束。 3. 理解分布式數(shù)據(jù)庫片段分配設(shè)計方法的思想。 2. 總結(jié) “ 自頂向下 ” 設(shè)計分布式數(shù)據(jù)庫的方法。 （ 6）重構(gòu)局部模式 本節(jié)要點 1. 理解分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念及特征，總結(jié)分布式數(shù)據(jù)庫分片設(shè)計方法。 （ 5）飛機訂票系統(tǒng)的分布式設(shè)計 ,原則 :滿足本地性，不造成應(yīng)用困難。 c 起飛應(yīng)用 :查詢即將從一個機場起飛的 30個班機信息 。 （ 1）概念設(shè)計 全局概念模式（ ER圖） （ 2）收集數(shù)據(jù)與其最相關(guān)的應(yīng)用知識 用操作模式表示 a 訂票 : 用于旅客預(yù)訂機票。 總結(jié)：數(shù)據(jù)庫片段及位置分配的設(shè)計所需要 的參數(shù)均從 應(yīng)用需求中得來，總結(jié)這些參數(shù)可用如下三個表表達： A 頻率表：各站點每一應(yīng)用激活的次數(shù) B 劃分表：各實體的潛在水平分片規(guī)則 C 極化表：給定站點發(fā)出一給定應(yīng)用訪問一給定片段的 概率 需 求 分 析 全 局 概 念 模 型 全 局 邏 輯 模 型 分 片 設(shè) 計 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 試 運 行 及 維 護 分 布 設(shè) 計 局 部 邏 輯 設(shè) 計 物 理 設(shè) 計 頻率表 劃分表 極化表 分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一個例子 訂票系統(tǒng)維護分布在三個網(wǎng)絡(luò)站點（與機場 1， 2， 3處于同一地理區(qū)域）上的數(shù)據(jù)庫。 ?把片段 Ri拷貝分配給該組站點 （ 2） 附加拷貝 法 ?對所有站點確定非冗余分配方案。 i片段序號 j站點序號 k應(yīng)用序號 Fkj應(yīng)用 k在站點 j上激活的頻率 Rki應(yīng)用 k對片段 i 進行檢索訪問的次數(shù) (Read) Uki應(yīng)用 k對片段 i 進行更新訪問的次數(shù) Nki = Rki + Uki 應(yīng)用 k對片段 i進行訪問的總次數(shù) 冗余分配比較復(fù)雜，一般采用下列方法之一進行估算： 所有得益站點法： 附加復(fù)制法 （ 1） “ 所有得益站點 ” 法 ?對所有站點確定非冗余分配方案。 例 3 設(shè)：全局關(guān)系 EMP(E,Name,Dept,Job,Sal,tel) Key = { E } 垂直分片： EMP1(E, Name, Sal, tel) EMP2(E, Dept, Job) 3 數(shù)據(jù)庫片段位置分配的設(shè)計 兩種方式： 非冗余分配：一個片段映射到一個站點 冗余分配：一個片段映射到多個站點 非冗余 “ 最佳適應(yīng) ” 分配法： ? 計算： Bij = Σ k( Fkj * Nki ) 即，計算所有的應(yīng)用在站點 j上訪問片段 i 的總次數(shù)。 （ 3）分片應(yīng)遵循的一般規(guī)則：設(shè)： R = { R1, R2, ?, Rn } 1）完整性 即， t∈R, 則，必有 t ∈Ri ( i =
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