分布式数据库查询优化技术讲解.doc

分布式数据库查询优化技术 摘 要 在分布式数据库中，由于高可靠性和高速度性是其重要特点，所以对查询执行的要求也就更高。而查询执行中查询优化是执行的关键环节，查询优化在很大程度上决定查询的效率或快慢。本文讨论的重点是对分布式查询执行的全局处理策略进行优化，尽可能避免通信代价的开销，并着眼于查询执行的实际代价，从分布式系统中选出一个最优的执行节点。从查询执行的效果出发，通过统计的方式，不断从最近的查询执行代价学习纠正最近查询执行的统计代价，为查询的全局处理提供参考，以达到优化执行、提高执行效率和速度的目的。 分布式数据库概述 分布式数据库的定义 所谓分布式数据库系统就是由分布于多个计算机结点上的若干个数据库组成, 每个子数据库系统都是一个独立的数据库系统，它们都拥有各自的数据库、中央处理机、终端，以及各自的局部数据库管理系统，分布式数据库在使用上可视为一个完整的数据库,而实际上它是分布在地理分散的各个结点上。当然,分布在各个结点上的子数据库在逻辑上是相关的。简单的说，分布式数据库系统是一系列集中式数据库系统的联合。它们在逻辑上属于同一系统，但在物理结构上是分布式的[1]。 分布式数据库系统的组成 如图1-1所示，分布式数据库系统由以下述成分组成: (1)多台计算机设备，并由计算机网络连接。 (2)计算机网络设备，网络通讯的一组软件。 (3)分布式数据库管理系统，它包括GDBMS、LDBMS、CM,除了具有全局用户接口由GDBMS连接外，还可以具有自治场地用户接口，由场地DBMS链接，并持有独立的场地目录。 (4)分布式数据库管理者（DDB），包括全局数据库(GDB)和局部数据库(LDB)以及自制场地的自治场地数据库。 (5)分布式数据库管理者(DDBA)，它可分为二级，一级为全局数据库管理者(GDBA),另一级问局部或自治场地数据库管理者，统称为局部数据库管理者(LDBA)。 (6)分布式数据库系统软件文档，这是一组与软件相匹配的软件文档及系统各种使用说明和文件。 图1-1 分布式数据库系统的结构 分布式数据库系统的功能 通常的集中式数据库管理系统应具备以下几个基本的功能[2]: (1)数据库定义功能; (2)数据存取功能; (3)数据库运行管理; (4)数据库的建立和维护功能。 分布式数据库除了须具备以上集中式数据库的功能外，一般还须具有以下几个方面的功能: 分布在网络中的各节点的数据库，其物理位置对用户透明; 在用户眼里见到的只是整个系统中有哪些数据库，无论是本地还是远程数据库，用户操纵某一数据库就像操纵本地数据库一样。 (2)处于网络中的各数据库共享的数据应保证一致性: 当用户操纵(查询、更新、删除等)某一数据库时，整个网络中的各节点如果有该数据库的副本或备份数据库，应进行相应的更新操作，以保持数据一致性。 系统的可靠性应比集中式数据库系统的可靠性更高: 如果因为某种原因，使系统中某一节点数据库崩溃，系统会自动选择另一具有该数据库的节点继续提供原来的服务。 (4)支持多用户的并行访问，或者操作的并行性; (5)数据的安全性和完整性比集中式数据库要求更高; 由于分布式数据库系统中各节点数据库处于网络环境中，数据受到破坏和窃取以及丢失的可能性大大增加。 数据库查询优化技术 查询优化技术 数据库系统研究的主要目标是尽可能的对用户隐藏数据结构的细节，使数据库系统的应用更能面向各个领域。同样，分布式数据库研究的主要目标之一是隐藏分布式环境的细节，使系统用起来更加简单、有效[3]。 关系数据模型可以为集中式数据库提供一个数据无关的接口关系数据库语言是关系演算，使用该语言进行数据查询时，只需对要查询的数据进行简单的描述，而无须说明如何获取这些数据，SQL语言就是其中之一。但是，使用这种语言，也要对有哪些信誉好的足球投注网站、存取操作以及数据传输过程进行说明，因此，相应的查询优化技术的研究和发展也在不断进行。 所谓查询优化，就是要保证查询总开销和总时间为最小。查询优化器的主要任务是控制和加快查询的执行和数据的传输过程。 查询优化器(如图2-1)首先以查询的某种表示作为输入，这种表示是查询处理器的语法分析子模块的输出，查询优化器为查询选择一种适当的数据存取策略。然而，查询优化一直是个复杂的问题，理想的全面的查询优化几乎是不可能的，许多专家和学者在这一领域曾做出过不少的研究和探讨，但总的说来，不尽人意，往往只能达到局部目标的查询优化效果，甚至有些理论并不适用。 图2-1 查询优化处理 查询优化的基本类型通常包括两类:针对查询执行代价的优化和针对查询响应时间的优化。针对查询执行代价进行优化的目标是，使查询执行所使用的系统资源(总和)尽量地少，从而降低系统开销，整个系统的开销