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論分布式數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)
-MIS系統(tǒng)
[摘要]
分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)把應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)存放在多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，完成某個數(shù)據(jù)操作要涉及到訪問多個服務(wù)器，這適用于某種特定需要的應(yīng)用。我在主持設(shè)計開發(fā)的一個MIS系統(tǒng)中，為了達(dá)到了在低速網(wǎng)絡(luò)通道下有效提高應(yīng)用程序性能的目的，使用了 Sybase的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)。我設(shè)計的這個系統(tǒng)是采用典型的C/S結(jié)構(gòu)，但許多客戶端連接服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)采用電話線撥號，速度有限，傳統(tǒng)Windows界面的客戶端應(yīng)用程序相應(yīng)速度比較慢?？紤]到B/S
結(jié)構(gòu)也避免不了大量數(shù)據(jù)從服務(wù)器端傳輸?shù)娇蛻舳耍艺J(rèn)為WEB界面并不能有效解決這個問題，所以采用了優(yōu)化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的方法，把數(shù)據(jù)分兩部分存放，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)放客戶機，會員資料主要采用鍵碼放服務(wù)器，應(yīng)用程序再現(xiàn)數(shù)據(jù)時從服務(wù)器取鍵碼，到客戶機取対應(yīng)的解釋，由于鍵碼的數(shù)據(jù)重少，網(wǎng)絡(luò)傳輸便快。在構(gòu)建這個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的過程中，我著重研究并解決了數(shù)據(jù)同歩和事務(wù)協(xié)調(diào)的問題，取得了良好的應(yīng)用效果。我認(rèn)為，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù)在Intenet時代正當(dāng)其道，大有發(fā)展前景。
[正文]
分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)把數(shù)據(jù)存放在多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，當(dāng)應(yīng)用提取所需數(shù)據(jù)時，要訪問多個服務(wù)器，綜合多點數(shù)據(jù)才能完成。分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)在很多場合得到了應(yīng)用。譬如某企業(yè)隨著業(yè)務(wù)量的擴大，原有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器已經(jīng)達(dá)到了容量和性能極限，如果不希望丟棄原有投資，可以建立另外一套新的數(shù)據(jù)庫，跟原有的系統(tǒng)組成一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，給應(yīng)用提供透明統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問.還有，如果某企業(yè)分成多個業(yè)務(wù)部門，而且地域分散，可以在某個部門放置單獨的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用于存放該部門最常用的數(shù)據(jù)，而部門和部門之間相互引用的數(shù)據(jù)可以通過分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)來方便地完成。分布式數(shù)據(jù)庫不是簡單地把集中數(shù)據(jù)庫分散實現(xiàn)，而是針対某種特定應(yīng)用需要而誕生，它必然具有自己特有的性質(zhì)和特征，需要在上面做許多的工作，來滿足應(yīng)用的要求。
我在設(shè)計、開發(fā)一個MIS系統(tǒng)時，針対應(yīng)用的需要而引入分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，取得了良好的效果。該系統(tǒng)針対會員資料的管理而設(shè)計，用于管理會員入會、繳納會費、申請資助、辦理資助審批、關(guān)系轉(zhuǎn)移、退會和注銷手續(xù)等等業(yè)務(wù)流程。分三個級別的應(yīng)用權(quán)限一一基層單位級、總公司級和集團公司級，各個級別只能操作各自范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)采用典型的C/S結(jié)構(gòu)，后臺數(shù)據(jù)庫采用Sybase,前端應(yīng)用采用FB開發(fā)工具來設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作界面。
我在其中任系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)庫設(shè)計的角色，擔(dān)任了調(diào)查業(yè)務(wù)需求、業(yè)務(wù)建模和數(shù)據(jù)庫建模、數(shù)據(jù)庫設(shè)計以及指導(dǎo)應(yīng)用程序測試、優(yōu)化系統(tǒng)和應(yīng)用的性能等等一系列工作。由于客戶端地域的分散，遍及多個省境內(nèi)，許多使用該系統(tǒng)的基層單位連接服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡(luò)采用電話線撥號方式，速度有限，在使用客戶端應(yīng)用程序時感覺界面速度很慢。經(jīng)過分析，認(rèn)識到許多操作都要從服務(wù)器中取數(shù)據(jù)，速度慢就慢在數(shù)據(jù)訪問上。服務(wù)器是沒有性能瓶頸的，問題出在網(wǎng)絡(luò)速度上。不可能要求眾多使用客戶改善和升級他們的網(wǎng)絡(luò)，只能充分挖掘軟件的潛力，來適應(yīng)這種低速網(wǎng)絡(luò)的使用模式。
經(jīng)探討，結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫的知識，認(rèn)識到，應(yīng)用程序的每一次數(shù)據(jù)庫操作，都要訪問多個相關(guān)聯(lián)的表，其中，有會員資料表和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表，會員資料表中存放許多的鍵碼信，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表中有鍵碼相應(yīng)的解釋。鍵碼信的數(shù)據(jù)量比較少，而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是靜態(tài)的，幾乎不會更改。如果考慮把會員資料放在服務(wù)器上，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)放在客戶端，當(dāng)應(yīng)用程序中訪問數(shù)據(jù)時，總是從服務(wù)器上存取會員資料，從客戶端提取會員資料中鍵碼的相應(yīng)解釋。由于鍵碼的數(shù)據(jù)
量少，便減少了網(wǎng)絡(luò)上傳送的數(shù)據(jù)量，從而提高了界面的響應(yīng)速度。
同時考慮到基層單位總是操作自己所屬的部分會員，増刪轉(zhuǎn)移操作少，會員列表比較固定，而每一項業(yè)務(wù)操作都涉及到要從會員列表中查找定位到某個會員，所以會員列表是最常訪問的數(shù)據(jù)項。把會員列表從會員資料數(shù)據(jù)中抽取出來，也放置在客戶端，這樣，便進(jìn)一歩改善了性能。
把數(shù)據(jù)分散存放只是工作的第一歩，接下來要考慮應(yīng)用程序怎樣訪問這種分布式數(shù)據(jù)。開發(fā)應(yīng)用時，如果每一功能都針対兩個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行，就帶來了很多麻煩。所以，我們研究了Sybase的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，決定采用了 CIS （組件集成服務(wù)）部件，來合并兩個數(shù)據(jù)庫成一個統(tǒng)一的分布式數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用程序只要連接一個數(shù)據(jù)庫，就可以透明統(tǒng)一訪問到兩個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。
該技術(shù)具體實施方法是，在客戶端數(shù)據(jù)庫中建立一個対服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程訪問服務(wù)名，包含訪問地址、登錄用戶名、登錄密碼等等關(guān)鍵的連接信息；并且対服務(wù)器中會員資料數(shù)據(jù)表建立一個本地代理表，結(jié)構(gòu)和服務(wù)器中遠(yuǎn)程表完全一樣，它是訪問服務(wù)器中會員資料的中轉(zhuǎn)和代理?？蛻舳藨?yīng)用程序訪問本地代理會員資料表時，實際上是通過預(yù)定義的遠(yuǎn)程訪問服務(wù)名中包含的連接信息到服務(wù)器中対應(yīng)的實際會員資料表中訪問數(shù)據(jù)。這種訪問対于客戶端完全透明，感覺不到是從物理上獨立的兩個服務(wù)器中存取數(shù)據(jù)。所以，這種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)是典型的分布式數(shù)據(jù)庫。部署這種分布式數(shù)據(jù)庫不是難事，只要在客戶端和服務(wù)器上安裝12.0版以上的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在客戶端服務(wù)器上建立遠(yuǎn)程服務(wù)名和代理表即可。由于Sybase數(shù)據(jù)庫的安裝支持腳本方式，在客戶端應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)安裝過程中，嵌入Sybase數(shù)據(jù)庫的安裝和配置腳本，就自動化地完成了所有工作。
在實際使用該分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的過程中，遇到了幾個問題。第一，數(shù)據(jù)同歩?？蛻舳嘶A(chǔ)數(shù)據(jù)不是絕対靜態(tài)的，也有變化，因此在服務(wù)器端要設(shè)置一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)，稱為主點數(shù)據(jù)?？蛻舳丝偸菑?fù)制使用，稱為復(fù)制點數(shù)據(jù)。如何及時感知到服務(wù)器端主點數(shù)據(jù)的變化，有效率地復(fù)制到客戶端，是個難題。Sybase針対這種應(yīng)用場合，提供了復(fù)制服務(wù)器技術(shù)，但為了避免過于復(fù)雜，我們實際采用應(yīng)用程序來管理同歩。當(dāng)服務(wù)器端主點數(shù)據(jù)有了更改時，保
存一個相應(yīng)的標(biāo)識和時間戳，客戶端應(yīng)用在登錄服務(wù)器時，檢查這種標(biāo)識，一檢測到了數(shù)據(jù)有更新，就首先下載，然后再進(jìn)入系統(tǒng)正常使用。這種方法實現(xiàn)起來，増加了額外的開發(fā)量，
且不能判別繞過應(yīng)用程序?qū)潝?shù)據(jù)的直接修改，但是，是最簡單和有效的方法。第二個問題是事務(wù)協(xié)調(diào)問題。物理上獨立的兩個數(shù)據(jù)庫，在協(xié)同操作時，如果服務(wù)器正好停機或者網(wǎng)絡(luò)故障，完整的一個事務(wù)沒能完成，就會“事務(wù)崩潰雖然Sybase CIS內(nèi)嵌了兩階段提交技術(shù)，能夠自動恢復(fù)。但是應(yīng)用程序在這種情況下，敏感性不夠，操作界面會無端凝固，影響了使用的方便性。我們針対PB対于連接的判斷和感知，用了一個小小編程技巧，使應(yīng)用程序能夠及時感知到數(shù)據(jù)庫連接故障，及時停止和恢復(fù)事務(wù)，使操作界面表現(xiàn)友好靈活。
以上遇到的這些問題，都找到了解決辦法。分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用并不是非常復(fù)雜，它往往為解決特定問題、滿足特定需要而被采納，使用得當(dāng)，會給應(yīng)用帶來了許多便捷。在當(dāng)今信息社會里，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)帶來了相互連通的便捷，而且知識爆炸，數(shù)據(jù)的分布式訪間是個必然趨勢。潮流興起的XML技術(shù)，提供了各種平臺數(shù)據(jù)庫之間的一個公共數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)，可能會用來構(gòu)建更加靈活、適應(yīng)性更強的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)。
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