集中式體系結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-12-28 14:30:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-12-28 14:30:01 來源：信息時(shí)代

    集中式體系結(jié)構(gòu) : 運(yùn)行在一臺(tái)(或單套)計(jì)算機(jī)上、不與其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)范圍很廣,它既包括運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)上的單用戶體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),也包括運(yùn)行在大型主機(jī)上的多用戶體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
1.單用戶體系結(jié)構(gòu)(single-user architecture)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的歷史開始于單用戶體系結(jié)構(gòu),其特點(diǎn)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(包括操作系統(tǒng)、DBMS、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫等)都安裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,由一個(gè)用戶獨(dú)占。
典型的單用戶體系結(jié)構(gòu)是個(gè)人使用的桌面系統(tǒng),通常稱為桌面型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。這種桌面型系統(tǒng)通常只有一個(gè)CPU和一至兩個(gè)硬盤,在同一時(shí)間內(nèi),只有一個(gè)用戶使用計(jì)算機(jī)。單用戶體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單用戶體系結(jié)構(gòu)

單用戶體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)邏輯層、業(yè)務(wù)邏輯層、表現(xiàn)層都存在于一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。為單用戶使用設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般不提供多用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所提供的許多特性。例如,它們通常不支持并發(fā)控制,當(dāng)僅有一個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)操作時(shí)并發(fā)控制是不需要的。它也不支持不同計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)共享,容易造成數(shù)據(jù)大量冗余。故障恢復(fù)功能在這種系統(tǒng)中不存在或者非常有限,可能只是在任何更新之前做一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫備份,即影子數(shù)據(jù)庫方案,沒有供數(shù)據(jù)恢復(fù)的日志文件。許多這樣的系統(tǒng)只提供簡(jiǎn)單的查詢語言,并不都支持SQL語言。美國(guó)Ashton-Tate公司于1978年研制成功的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)dBase Ⅱ就是單用戶體系結(jié)構(gòu)的桌面型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
單用戶體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)如下:
(1)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求低,軟件配置要求也不高。如dBase Ⅱ僅需機(jī)器內(nèi)存640K,操作系統(tǒng)是PC-DOS 2.0以上就能運(yùn)行。
(2)簡(jiǎn)單易學(xué),使用方便。20世紀(jì)80年代dBaseⅡ是全美國(guó)最暢銷的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
(3)可預(yù)測(cè)的響應(yīng)時(shí)間。因?yàn)閮H為一個(gè)用戶服務(wù),用戶可以完全管理、控制資源和任務(wù),所以可以得到期望的響應(yīng)。
(4)缺點(diǎn)是與其他系統(tǒng)信息交換困難,資源無法共享。
為單用戶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的DBMS有Access、dBase、FoxBase等。
2.多用戶體系結(jié)構(gòu)(multi-user architecture)
典型的多用戶體系結(jié)構(gòu)是一種采用大型主機(jī)和終端結(jié)合的系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)是將操作系統(tǒng)、DBMS、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)和資源放在主機(jī)上,業(yè)務(wù)由主機(jī)完成,終端只是作為一種輸入/輸出設(shè)備,可以共享主機(jī)的數(shù)據(jù)。在這種應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)中,數(shù)據(jù)邏輯層和業(yè)務(wù)邏輯層都放在主機(jī)上,而表現(xiàn)層放在各個(gè)終端上。在這類系統(tǒng)中,多個(gè)用戶在并發(fā)控制下訪問數(shù)據(jù)庫,主機(jī)支持所有用戶的應(yīng)用。美國(guó)Fox軟件公司的MFoxBASE plus就是一款早期的多用戶體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。多用戶體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 多用戶體系結(jié)構(gòu)

運(yùn)行多用戶體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)通常有多個(gè)外存儲(chǔ)器(通常是磁盤)和多個(gè)主存儲(chǔ)器,還可能有多個(gè)處理器,它們共享一個(gè)主存,在多用戶操作系統(tǒng)支持下,它們具有粗粒度并行性(coarsegranularity parallelism)。在這種機(jī)器上運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般不將一個(gè)查詢分配到多個(gè)處理器上,而是在每個(gè)處理器上運(yùn)行一個(gè)查詢,從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)查詢的并行運(yùn)行。因此,這樣的系統(tǒng)能提供較高的吞吐量,也就是說,盡管單個(gè)查詢并沒有運(yùn)行得更快,但每秒鐘能運(yùn)行更多的查詢。
與此相反,具有細(xì)粒度并行性(fine-granularity parallelism)的計(jì)算機(jī)擁有大量的處理器。在這種機(jī)器上運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能將用戶提交的單個(gè)任務(wù)并行地運(yùn)行,這就是并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
多用戶體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點(diǎn)如下:
(1)有較強(qiáng)的處理能力。因配置的主機(jī)性能較好,其信息處理的能力強(qiáng)、速度快、效率高。
(2)高度的集中控制和管理,便利的資源共享。包括數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的所有資源都放在主機(jī)端進(jìn)行集中管理,維護(hù)方便,終端用戶通過網(wǎng)絡(luò)能方便地訪問。
(3)對(duì)主機(jī)性能要求比較高。當(dāng)終端用戶增加到一定程度后,主機(jī)的任務(wù)會(huì)過于繁重,使性能下降,可靠性不夠高。
(4)不可預(yù)測(cè)響應(yīng)時(shí)間。主要問題在于主機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)用戶進(jìn)程不可預(yù)測(cè)。
相對(duì)于其他體系結(jié)構(gòu),集中式體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)成熟,可靠性高,安全性好,在各行各業(yè)得到廣泛地應(yīng)用。