高级数据库基础概念1

1、Clustered index（聚集索引）：搜索码的指定顺序与文件记录 的物理顺序一致的索引Prefetch（预取）：用来存放系统已访问过的文件预读信息以 加快访问速度Matching Index Scan （匹配索引扫描）：把许多谓词匹配到 单个索引的列分支以后检索来自于一个表的行Heterogeneous distributed database （异构分布式数据库）:不同的节点可以用不同的图表和不同的软件；对于查询优化过程，不同的图表是主要问题；对于事务过程，不同的软件是主要问题在事务进程中节点彼此不知道只能提供有限的工具 处理目的：集成现有的已存在的数据库，提供更强大的功能Data t

2、ransparency （数据透明性）：分布式数据库系统的用 户不必知晓有关数据库如何存储以及存储在哪里的细节程 度；它可分为：分片透明；复制透明；位置透明6.Speedup （速度比）：通过增加并行度来在更短的时间里运 行一个给定的任务；speedup=小系统上执行一个任务的时间/ 大系统执行一个任务的时间7.Scaleup （扩展比）：通过增加并行度来处理更大的任务； scaleup=小任务在小系统上执行的时间/大任务在大系统上执 行的时间Matching Predicates （匹配谓词）：必须是可索引的当前索引中必须有若干个连续列可匹配索引扫描中非匹配谓词可以作为筛选谓词Between

3、，=，=，like这些基于范围的谓词， 他们是匹配的，但他们之后出现的就不是了In-list它是，但它后而出现的就不是了8.How does DB2 Optimizer worker?DB2 OptimizerSQL STATEMENTSProperties of index (索引属性)Usually, an index is like a card catalog in a library. Each card(entry) has:(key-value, row-pointer )key-value is for lookup, call row-pointer ROWIDROWID i

4、s enough to locate row on disk: one I/OEntries are placed in Alphabetical order by lookup key in B-tree usually.Also might be hashed.An index is a lot like memory resident structures youve seen for lookup: binary tree, 2-3-tree.index is disk resident. Like the data itself, often wont all fit in memo

5、ry at once.Parallel Database Architectures（并行数据库结构）并行数据库系统是由多个处理机、多个磁盘连接组成通过快 速连接和网状交互进行交互工作，分为粗粒度并行机和细粒 度并行机。Transaction Server Process Structure （事务服务进程结构）一个典型的事务服务器由多个在共享内存中访问数据的 进程组成。服务器进程：这样的进程接收用户的查询（关于事务 的），执行写并返回结果；进程可以是多线程的，允许一个 单一的进程去并发的执行几个客户的查询；服务器进程是典 型的多T线性服务进程。锁管理器进程数据库写入进程：持续的输出已被修改的

6、缓存块到磁写日志进程：服务器进程把日志记录增加到日志记录 缓存中，日志写入进程输出日志记录到稳定的存储器中检查点进程：执行周期性检查进程监控进程：此进程监控其他进程，如发现有任何 进程故障，进行恢复操作Two Phase Commit Protocol（2PC）假定采用fail-stop模型-故障场地简单的停止工作不 会导致任何其他坏处，如向其他场地发送不正确的消息之类协议的执行是由协调者在到达事物的最后一步之后 开始的协议涉及事务执行所位于的全部局部场地分为两个阶段：投票阶段和决定阶段令T是在场地Si上开始的一个事务，斗的事务协调者 是C.i当场地恢复时，他检查日志以确定故障发生时激活事务

7、的命运若日志包含commit 丁记录：场地执行redo （T）若日志包含abort 丁记录：场地执行undo （T）若日志包含ready T记录:场地必须咨询Ci以确定T的命运 若T提交，执行redo（T）若T夭折，执行undo （T）若日志不包含任何涉及T的控制记录意味着S在响 i应来自prepare T消息之前就出了故障由于Si的故障导致了未响应，Ci必须夭折了Si必须执行undo （T）What are differences between coarse-grain（粗粒度）and fine-grain （细粒度）parallel machine?并行系统通过并行的使用多个CPU和磁盘

8、来提高处理速度和I/O速度并行数据库系统通过一个快速的互联网络连接起来的多个处理器和多个磁盘组成系统。粗粒度的并行机由少量的高性能的处理器组成细粒度的并行机使用数个更小的处理器Describe the criteria for naming of Data items in distributeddatabase system（命名标准）每个数据项必须有系统范围内的唯一的名字应能高效的找到数据项的位置应能透明的改变数据项的位置每个场地应能自主的创建新的数据项Describe the duty of transaction manager and transaction coordinator事

9、务管理器：用作维护一个用于恢复的日志；在节点 上，参与到整个事务系统中进行协调事务协调器：在节点上开始执行事务；把于事务分发 到并发的节点上；在节点上开始协调每个事物的结束，结果 可能是所有节点上的事务被提交，也可能是被回滚What is Distributed Database System?由松耦合节点组成，这些节点在物理成分上没有任何 共享；运行在每个数据库上的节点彼此独立既可以访问本地节点，又可以访问其他节点What is Homogeneous distributed databases and Heterogeneous databases?同构分布式数据库：所有的节点都有统一的软

10、件或图表，数据可能分割在 不同的节点上彼此知道且通过协商来完成要求为了改变图表或软件每个节点交出了对本地资源自 治管理目的：提供一个单一的数据库，不让用户觉察到数据来自不同节点异构分布式数据库：不同的节点可以用不同的图表和不同的软件对于查询优化过程，不同的图表是主要的问题对于事务过程，不同的软件是主要问题在事务进程中，节点彼此不知道，只能提供有限工具处理目的：集成现有的已经存在的数据库，提供更强大的功能Three types of Distributed Data Storage（三种分布式数据存储方式）复制：系统来维护多个备份，存放在不同的节点，日 的是快速恢复和错误容限分片：把一个关系数据

11、库拆成很多片分布在不同节点 上混合：复制与分片混合技术：把关系拆成很多片，在不同的分片上，系统维护一些复制品Commit Protocols（提交协议）原子性一个事务被多节点执行时，要么被所有节点全部提交，要么被所有节点全部回滚不可能接受一个事务在这个点上被提交，在另外一个点上被回滚2PC被广泛应用3PC更复杂，昂贵，但可以弥补2PC不足What is 3PC ?前提：不会出现网络分割在任何时间上，至少有一个节点正常工作最多只能有K个节点出错分为阶段：投票阶段（与2PC相同）预提交阶段：至少要有K个节点进行提交提交阶段：向所有节点发布消息好处：防止协调器发生故障坏处：开销比较大在现实中，前提不

12、一定满足3PC与2PC差别3PC把2PC的决定阶段分成为两个阶段21.Single Lock Manager Apporach 单一锁管理器方式系统维护一个归属于单一特定（如Si）节点的单一锁 管理器当一个事务需要锁一个数据项目时，它给Si传送一把锁，且锁管理器决定锁是否被立即同意使用如果是，锁管理器传送一个消息发起要求的节点如果不是，要求则会被推迟，直到锁被启用，在这 段时间消息会传送给发起节点事务可以从任何一个数据项目备份归属的节点来读 取数据项目写操作必须在所有数据项目的备份上进行处理数据项复制的几种可选的方法主副本多数协议有偏协议法定人数同意协议What is master-slave

13、 replication and Multimaster replication ?主从复制：更新操作在一个主节点进行，从节点可以不一致 多主操作：又叫到处更新，更新操作允许在从副本上进行， 而且自动在所有副本上传播，即可立刻传播副本，又可延迟 传播副本High Availability and Robustress（高可用性和健壮性）高可用性：系统几乎在任何时间都可用健壮性：尽管数据库系统某些时刻会出现状况，但它具有数 据库可用这样的能力What is Bully Algorithm ?（威逼算法）如果节点S发出请求，但协调器在一定时间内无法应答，则 认为协调器出错了，则Si马上把自己当协调

14、器。Si把选举信 息发给每个带有更高标识数字的节点，Sj在T时间内等待若在T内无回应，就以为是比*高的节点都坏了，S 选自己为协调器若在T内有回应，谓词筛选（Predicate filter）:当DB2使用非匹配谓词的过 滤因子时，在它存取任何数据行以前，它遍历了大量的索引 的叶子层次，同时排出了不符合谓词的项。Parallel Database Architectures（并行数据库体系结构）：共享内存：处理器共享一个公共存储器共享磁盘：处理器共享一个公共磁盘不共享：既不共享内存也不共享磁盘层次结构：上述三种体系结构的混合Differences between local and global transactions（ 本地事务和全局事务的区别）本地事务是仅访问在发起事务的节点上的数据的事务全局事务具有需要访问发起事务的节点之外的某个节点上的数据或有几个不同节点上的数据的事务分布式系统中可能产生的四种错误类型节点故障消息丢失通信链路故障网络分割三种索引B+树索引：最广泛，有效Hash索引：文件组织和索引结构创建将搜索码和记 录指针放到Hash文件结构中，辅助索引，无必要独立结构 索引位图索引：特殊类型，高校多键查询，位的数组表空间：文件