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摘 要 ：随着互联网、大数据、云计算等技术的飞速发展,政府和企业纷纷将其运用到工作中,使得社会的信息化水平得 到了极大的提高。数据库是分布式系统中的重要组成部分,主要负责数据的存储与处理。它可以满足当今分布式系统中多个用 户的并行存取要求,并对数据进行优先处理。文章对目前数据库技术的发展状况进行了较为详尽的介绍,同时,本文还详细介 绍了它在分布式应用软件中的设计流程,以及概念结构设计、物理结构设计等。
关键词：数据库,分布式,应用软件
Application and Design of Database in Distributed Application Software
ZHANG Jian
(Zaozhuang Housing Provident Fund Management Center, Zaozhuang Shandong 277000)
【Abstract】：With the rapid development of Internet, big data, cloud computing and other technologies, the government and enterprises have applied them to their work, which has greatly improved the social informatization level . Database is an important part of distributed system, mainly responsible for data storage and processing . It can meet the parallel access requirements of multiple users in today's distributed system and give priority to data processing. This paper introduces the development of database technology in detail. At the same time, it also introduces the design process, conceptual structure design and physical structure design of distributed application software.
【Key words】：database;distributed;application software
0 引言
分布式数据库系统具有物理上的离散性和逻辑性。 它包括若干个网站。这些网站又称为结点,由通信网络 组成,每个节点都是独立的数据库,拥有自己的数据 库、CPU、终端和本地数据库。所以,我们可以将分布 式数据库看作是一个集合的数据库系统,他们从逻辑上 说是相同的,但是实际上是分散的,作为一个新兴的研 究方向,分布式数据库系统得到了快速的发展。在某些 欠发达的地方,网络环境相对较差,但许多企业都渴望 能够实现电子化、网络化的运营。软件开发人员不能因 为环境还不够成熟而拒绝回应这些要求。事实上,这样 的发展具有很大的实际意义和经济价值。
1 数据库技术
数据库是信息存储、加工、组织的一种工具,从应 用软件产生之日起,数据库便被广泛地运用,近几十年来,数据仓库、知识发现、数据挖掘等新技术的出现, 使得数据仓库、知识发现、数据挖掘等都得到了极大的 发展。目前, SQL Server 2012、Oracle13 等数据库的 开发已成为国内外众多企业的重点领域,提供了插入、 修改、删除、查询等功能。随着网络资源的日益丰富, 网络技术的飞速发展,网络信息融合技术也在飞速发展。 对数据库的管理与可视化提出了更高的要求,需要我们 不断地研究新的技术,以达到更完美、更高的集成性 [1]。
2 分布式数据库的特点
分布式数据库是在逻辑上属于一个系统的集合,分 布在各个地方,通过一个计算机网络将其连接起来, 并 通过一个分布式数据库管理系统来实现。系统中的数据 源是多种多样的,其数据的收集与存储是通过各种途径 实现的。
以集中式数据库为基础,利用计算机技术和网络技术,构建了一个分布式的数据库系统。分布式数据库系 统适用于地理位置较分散的部门,使得各部门可以将其 通用数据集中到当地,实现就地储存、当地使用,以加 快反应和减少通信成本。与集中式数据库相比,分布式 数据库系统有以下几个特征。
2.1 信息的独立性和地点的透明度
数据的独立性是数据库技术所追求的一个重要目 的,即：用户无需担心数据的逻辑划分、数据的具体位 置、数据的重复复制(冗余数据)的一致性,也不用担 心本地数据库中所支持的数据模型。由于分布透明,使 用者的应用程式就像是没有散布的资料,在资料从一处 地点转移到另一处时,无须重写应用程式,而在加入一 些资料复制时,也无须覆写应用程式。系统将基于分布 的信息存储到数据字典中,并基于数据字典对非局部数 据进行解释、转换和传输。
2.2 集中和节点自治相结合
数据库是一个用户可以分享信息的地方。在集中式 数据库中,对共享数据库进行集中管理,以确保其安 全、完整性,并由 DBA 进行监控和维护。在分布式数 据库中,数据共分为两个层次： 第一个层次是局部共 享,将本地用户的共享数据存储到一个本地数据库中, 用于实际应用;第二个层次是全局共享,即把分散数据 库中其他网站的数据集中到一起,使整个系统得到全面 的应用。在分布式数据库中,一般采用集中式和自主式 两种方式,每个局域化数据库都是独立的,并且都有自 己的能力。同时,系统还设有中央控制机构,用于协调 各个区域数据库管理系统的工作,实现全局应用。当 然,不同的制度集中度和自治程度也是不一样的,有 的系统具有很强的自主性,甚至在局部 DBMS 和局部 DBA 的协作下,没有统一的 DBA,有的系统同时具有 很强的集中性和很强的自主性。
2.3 支持全局数据库的一致性和可恢复性
在分布式数据库中,一个服务可以包括多个操作, 以确保整个数据库的一致性、并行操作的可串性和全局 的可恢复性。例如,银行转账服务包括两个结点的更 新,所以,当一个结点出现了错误时,如何使整个业务 在一个结点上恢复?如何使其他节点在完成或部分完成 操作时取消已完成的操作,或者其他不需要进行商业操 作时,这些技术要比集中式数据库更为复杂和困难,所 以必须对分布式数据库进行处理。
3 数据库在分布式应用软件中的应用
3.1 数据库功能
分布式应用软件具有访问和处理数据的能力,其实现依赖于数据库和管理系统。近年来,为了加快系统的 访问速度,采用了并行访问技术,使许多用户能够对数 据库进行访问。系统的工作性能是否能够满足要求,将 直接影响到整个系统的工作和处理效率。目前,数据库 公司已研制出 ORACLE、SQLServer 等多种数据库,提 供数据插入、查询、修改等多种数据处理的能力。比如 ORACLE 数据库,它是一种分布式数据库,它可以通过 连接的方式,在一个分布式的环境下运行。数据库作为 一种存储、处理和组织的工具,在过去的几十年中,数 据仓库、数据挖掘等技术被广泛地运用到了分布式软件 中。首先,通过人机界面进行数据的输入、存储和插入; 然后,利用软件接口对数据进行访问,按照业务规则进 行分析,分离数据库中的数据,提出数据连接请求,为 数据库接入提供一座桥梁;最后,通过选择操作,可以 对数据库进行查询,无论是否通过,都能得到反馈并将 结果打包,供用户查询。此外,有些资料可以使用软件 进行删除,即按一定的操作进行删除,成功后会恢复到 资料状态,反之,则会显示资料被其他程序所占用。在 执行过程中,将会有多个时间表并且将会调用删除声明。 通过使用分布式软件修改数据,可以实现与数据插入相 似的更新声明。如果用数据库对数据进行了修正,就可 以不更改数据库记录,直接更改数据的内容。
3.2 数据库操作
分布式应用程序通过使用数据库进行分布式交易, 将每一个交易分为多个子交易,每一个交易都要使用多 个命令。在实际应用中,为了实现业务的激活,必须将 数据库整合在不同地点,并将各个业务关联的站点分别 装入。在运行时,必须确保事务的独立性、原子性和一 致性,因此必须解决各个场所的局部数据整合和事务处 理。在过去的运行中,子事务的封装多采用了移动代理 技术。在分布式系统中,代理可以自由地进行活动,从 而可以到达一个交易场所,并在交易过程中获得相应的 结果。通过 Agent 的反馈,可以对任何交易和其他交 易进行分布式的处理,将代理转移到新的地点进行相应 的操作,并将所有的数据处理结果统一返回到原来的位 置。由于数据必须集中存储在一个特定的服务器上,随 着数据的复杂性和规模的增长,数据库的处理能力会逐 渐下降,必须采用分布式存储技术来进行数据的分散和 统一的管理 [2]。
4 数据库在分布式应用软件中的设计
4.1 整体架构设计
根据分布式应用程序对数据库的要求,还需要采用 分段处理技术来完成数据的实时处理,并根据一定的规则对整个数据进行分割,也就是横向分割和纵向分 割,并在不同的服务器节点上存储数据,从而提供业务 界面。在数据库存取期间,通过调用相应的切片服务接 口,减少了数据中心的处理压力,实现了实时数据的采 集。相对于传统的数据库,该算法能够实现数据的交叉 冗余存储,并且能够动态地进行错误的容错处理,使系 统的可用性和可靠性得到了改善。在特定的设计中,还 应当采用 SOA (服务对象架构)来构造微型服务架构。 在分布式系统中,可以把业务逻辑分解为不同的服务, 从而实现精细的应用层开发。该方案的解耦是将数据库 的函数分解成各个独立的服务器。通过使用服务器之间 的界面和协议,可以将不同的功能单位连接起来,从而 形成一个高度的内部自治单元。在采集数据的过程中, 通过调用对应的接口,实现了对数据库的实时访问,从 而降低了访问数据的访问数量,并通过云服务器的分 发,实现了对数据的备份和备份。采用负载平衡策略, 将分布式存储应用于云服务器的各个结点,从而达到了 “数据为服务”的目的,确保了数据的完整性 [3]。
4.2 数据库功能结构
数据库系统架构的设计,必须将云技术与微服务架 构模式有机地结合起来,并利用它们各自的优势,为了 防止数据库受到病毒、黑客等网络攻击,建立了一个独 立的网络环境。云计算平台基本上是一个以数据库为核 心的注册服务。在业务的传输上,有必要建立物理资源 层、应用层接口层以及云端管理层。在 EMS 系统中, EMS 的高级应用和 GUI 都会发出要求,然后把这些请 求发送给服务登记中心,这些都是通过云计算的应用接 口来完成的。公司可以将商业和商业活动结合起来,从 而为企业提供一个解决方案。在服务登记处,有许多关 于这项服务的说明。云计算平台为相关业务提供了查询 和授权。云资源包括数据资源、计算资源和存储资源, 这些资源能够与管理者交互,实现任务、资源、用户和 安全管理。接口层包括手机浏览器、平板浏览器和 PC 浏览器,可以适应各种用户的需求。在实际的数据库应 用系统中,用户界面、数据库服务和后台处理都是由云 服务器实现的。在数据库和用户之间,利用后台技术实 现了数据的分割。从物理意义上讲,分布的平台应用系 统包含了局部业务和远程业务,而对应用系统而言,它 就像一个局部服务。在不同的应用程序服务器中,可以 配置不同的服务部件和资源,它们可以位于同一或不同 的物理位置。
4.3 数据库实现方法
在数据库的设计和实现上,利用阿里的 Visual Studio 2015 平台, 将 Java 和 C# 等技术应用到了数据 库的开发中。在数据库体系结构方面,我们必须采用 Windows、ASP. NET 等技术对用户进行系统的开发。 在云服务器上,不同的应用和服务都可以通过 IIS8.0 来实现。再运用 AHP 技术对数据进行分层、分散存 储,实现了对数据库进行分布式处理。通过在云端服务 器上使用标准访问接口,可以对服务进行实时访问和调 用。因为数据库包括服务组态文件、服务接口和接口使 用类型,每个接口可以设置多个接口,各界面对应的执 行型别,故资料库联结之用 C# 程式完成资料库联结之 用。在此基础上,对协议、服务地址、协议等参数进行 了设置,定义了 RTDBService 作为 API 网关,可以对 数据进行实时的划分和封装。然后,通过网关上的微型 服务,完成对用户需求的指派,以及对数据库的实时存 取,以保证数据的正常运转。由于系统中存在着多个界 面,因此在数据库中使用不同的界面,数据的更新频率 也会不同,因此可以通过云服务器来进行数据服务的配 置,并充分发挥云计算的灵活性,从而实现对服务器资 源的优化分配。利用最大限度地利用资源,可以减少访 问请求的响应时间,从而加快访问速度 [4]。
5 结语
在分布式系统中,数据的处理和操作都要通过数据 库来完成,而数据库的运行速度则是直接影响到软件的 反应速度。数据库系统不但具有海量数据的能力,而且 具有快速自动检索、修改、统计、排序、合并等功能。由 于计算机的操作依赖于数据,所以数据的存储与管理变 得非常重要。本文针对软件对数据库的应用需求,提出 了基于切片技术的数据库设计方法,通过云服务平台, 可 以为数据库提供多种业务接口,从而达到快速处理数据 的目的,既可以减少硬件的响应速度,又可以优化软件。
参考文献
[1] 洪晓彬 .数据库在分布式应用软件中的应用与设计研究[J]. 无线互联科技,2019.16(3):53-54.
[2] 冯世杰,马超,张铁刚,等.基于原生分布式架构的数据库构建 研究[J].信息技术,2022(4):188-192.
[3] 周亚军,汤志凤 .分布式缓存数据库系统的应用研究[J].通讯 世界,2022.29(2):142-144.
[4] 万维威,谷鹏 .基于分布式网络设备的分布式数据库设计[J]. 通信技术,2022.55(3):318-329.
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