分布式數(shù)據(jù)庫查詢處理優(yōu)化算法分析

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摘要：隨著時代的發(fā)展，分布式數(shù)據(jù)庫在各行業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合的產(chǎn)物，其目的是為了可以使計算機網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布于處理。如果在查詢數(shù)據(jù)的過程中，數(shù)據(jù)處于分布式環(huán)境，由于查詢涉及到的關(guān)系通常會被分片或是復(fù)制到多站點，因此計算代價的過程中不僅需要對于I/O和CPU的速度進(jìn)行考慮，同時還需要考慮數(shù)據(jù)在站點之間進(jìn)行通信過程中的網(wǎng)絡(luò)傳輸代價。本文主要對于分布式數(shù)據(jù)庫查詢處理基本原理出發(fā)，闡述了優(yōu)化算法。

關(guān)鍵詞：分布式；數(shù)據(jù)庫；查詢優(yōu)化

通過利用集中式數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，然后結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)就可以得到分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)相較于集中式數(shù)據(jù)庫的區(qū)別為：其是網(wǎng)絡(luò)不同的場所中采用分散性儲存方式，同時所有場地的數(shù)據(jù)庫都具有獨立處理的能力。而每一個場地都需參與到執(zhí)行全局應(yīng)用程序中，而全局應(yīng)用程序則是利用已有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果來實現(xiàn)通信的目的，并訪問在各場地分散的數(shù)據(jù)。但是由于實際應(yīng)用和操作環(huán)節(jié)，并不會感受到分布式網(wǎng)絡(luò)，但是操作確實屬于整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的，所以導(dǎo)致雖然分布式數(shù)據(jù)庫物理上會在各場地分散，但是在邏輯方面卻還是屬于同一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集，而這也導(dǎo)致查詢處理方面存在一定的復(fù)雜性。

1分布式數(shù)據(jù)查詢的處理模式

各個站點內(nèi)的局部數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的結(jié)構(gòu)就是局部數(shù)據(jù)模式。全局?jǐn)?shù)據(jù)模式的目的主要是協(xié)調(diào)局部數(shù)據(jù)模式，使其成為整體模式結(jié)構(gòu)。如圖1所示為分布式數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)圖。在對于數(shù)據(jù)進(jìn)行分片之后得到的片段就是分布式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)中的分布模式，該部分是一種全部關(guān)系邏輯，每一個分片都可以進(jìn)行一個或多個站點來開展分配和定為工作。分布模式能夠以選擇的數(shù)據(jù)來分配策略，同時還可以定義判斷物理存放站點[1]。在分布模式中，對于映像的類型進(jìn)行定義之后，可以確定分布式數(shù)據(jù)分配冗余。如果映像屬于一對多，那么就將片段存放到多站點之后進(jìn)行分配，因此，這一數(shù)據(jù)分配工作屬于冗余，但是情況如果相反的話，則表示不屬于冗余。分布式環(huán)境查詢中主要包括本地產(chǎn)訊、全局查詢以及遠(yuǎn)程查詢。其中，本地查詢也就是局部查詢，并且本地查詢與集中式數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術(shù)之間非常相仿。遠(yuǎn)程查詢則是指單點數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信，數(shù)據(jù)如果是冗余分配的話，那么就需要將查詢通信處理付出的代價減少，同時選擇與查詢節(jié)點距離最為接近的數(shù)據(jù)。全局查詢則指的是多點數(shù)據(jù)查詢，首先在確定查詢對象之后，開始進(jìn)行路徑的訪問，而通過訪問路徑、算法，可以確定二元操作的連接有效性，在執(zhí)行節(jié)點的過程中，要考慮查詢速度以及執(zhí)行效率、通信代價等。也就是說，要想實現(xiàn)查詢處理的有效性，就必須要在確定必要的物理片段后，實現(xiàn)查詢的目的，最終確定各操作在查詢過程中的執(zhí)行站點。另外，分布式數(shù)據(jù)庫查詢在優(yōu)化方面，與算法操作具有十分密切的關(guān)系[2]。

2分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化算法

查詢優(yōu)化在分布式數(shù)據(jù)庫中，主要是圍繞局部處理的優(yōu)化以及查詢策略的優(yōu)化來開展的。不同的應(yīng)用和機構(gòu)所執(zhí)行的策略也是完全不同的，因此，在傳輸?shù)捻憫?yīng)時間以及系統(tǒng)資源的消耗等眾多方面也存在較大的差異。另外，查詢優(yōu)化方法主要分為查詢轉(zhuǎn)化以及查詢映射。（1）半連接查詢優(yōu)化基本方法。（2）該這一方法是利用臨界、投影操作所產(chǎn)生的一種關(guān)系代數(shù)，其適合應(yīng)用在帶寬較低的遠(yuǎn)程廣義網(wǎng)絡(luò)。半連接查詢優(yōu)化的原理是網(wǎng)絡(luò)中只會傳輸參與連接的數(shù)據(jù)，并不會傳遞無用的數(shù)據(jù)和未參與連接的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸為整個關(guān)系或是片段，屬于冗余方法。（3）二次半連接算法。請求結(jié)果存放的站點如果不是請求站點的話，那么在結(jié)果集的出現(xiàn)較大數(shù)據(jù)量的時候，將會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁堵，從而發(fā)生網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡的問題，最終導(dǎo)致響應(yīng)的時間延長，通信次數(shù)增加。以半連接為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行改進(jìn)之后可以得到二次半連接算法是，改進(jìn)的目的是為了降低通信數(shù)據(jù)量，并提高各個站點的通信并行性。其算法如圖2所示。二次半連接算法相較于半連接算法而言，在請求站點方面增加了一次連接過程，可以為不同屬性進(jìn)行排序，在所屬的站點也同樣可以進(jìn)行排序，這樣能夠避免請求站點傳輸數(shù)據(jù)時，減少連接時間。在大型的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，二次半連接算法相較于半連接連接算法來說，在傳輸量和響應(yīng)時間的性能優(yōu)化方面具有更加明顯的效果。

3結(jié)束語

綜上所述，本文主要對于分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化處理進(jìn)行分離，同時也分析了其中的主要代價，以查詢優(yōu)化的主要因素為基礎(chǔ)，對于具體問題適合的優(yōu)化算法進(jìn)行選擇。另外，分布數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的環(huán)境雖然非常復(fù)雜，但是隨著web的發(fā)展，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢優(yōu)化技術(shù)在未來也會更加的完善。

參考文獻(xiàn)

[1]張鵬宇.分布式數(shù)據(jù)庫查詢處理和優(yōu)化算法[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2014（19）：106-108.

[2]張博.分布式集群環(huán)境下基于并行計算的圖聚類信息高效處理方案[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2016（35）：29－35．

作者：諶林 鄭泓楠 單位：電子科技大學(xué)成都學(xué)院