分布式數據庫查詢處理優化算法分析
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摘要：隨著時代的發展，分布式數據庫在各行業中的應用也越來越廣泛，分布式數據庫系統是數據系統和計算機網絡進行結合的產物，其目的是為了可以使計算機網絡中實現數據的分布于處理。如果在查詢數據的過程中，數據處于分布式環境，由于查詢涉及到的關系通常會被分片或是復制到多站點，因此計算代價的過程中不僅需要對于I/O和CPU的速度進行考慮，同時還需要考慮數據在站點之間進行通信過程中的網絡傳輸代價。本文主要對于分布式數據庫查詢處理基本原理出發，闡述了優化算法。
關鍵詞：分布式；數據庫；查詢優化
通過利用集中式數據庫技術為基礎，然后結合計算機網絡就可以得到分布式數據庫系統。分布式數據庫內的數據相較于集中式數據庫的區別為：其是網絡不同的場所中采用分散性儲存方式，同時所有場地的數據庫都具有獨立處理的能力。而每一個場地都需參與到執行全局應用程序中，而全局應用程序則是利用已有的網絡拓撲結果來實現通信的目的，并訪問在各場地分散的數據。但是由于實際應用和操作環節，并不會感受到分布式網絡，但是操作確實屬于整個數據庫系統的，所以導致雖然分布式數據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據庫系統的數據集，而這也導致查詢處理方面存在一定的復雜性。
1分布式數據查詢的處理模式
各個站點內的局部數據庫系統模式的結構就是局部數據模式。全局數據模式的目的主要是協調局部數據模式，使其成為整體模式結構。如圖1所示為分布式數據庫的結構圖。在對于數據進行分片之后得到的片段就是分布式數據庫數據中的分布模式，該部分是一種全部關系邏輯，每一個分片都可以進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據來分配策略，同時還可以定義判斷物理存放站點[1]。在分布模式中，對于映像的類型進行定義之后，可以確定分布式數據分配冗余。如果映像屬于一對多，那么就將片段存放到多站點之后進行分配，因此，這一數據分配工作屬于冗余，但是情況如果相反的話，則表示不屬于冗余。分布式環境查詢中主要包括本地產訊、全局查詢以及遠程查詢。其中，本地查詢也就是局部查詢，并且本地查詢與集中式數據庫優化技術之間非常相仿。遠程查詢則是指單點數據遠程通信，數據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，同時選擇與查詢節點距離最為接近的數據。全局查詢則指的是多點數據查詢，首先在確定查詢對象之后，開始進行路徑的訪問，而通過訪問路徑、算法，可以確定二元操作的連接有效性，在執行節點的過程中，要考慮查詢速度以及執行效率、通信代價等。也就是說，要想實現查詢處理的有效性，就必須要在確定必要的物理片段后，實現查詢的目的，最終確定各操作在查詢過程中的執行站點。另外，分布式數據庫查詢在優化方面，與算法操作具有十分密切的關系[2]。
2分布式數據庫查詢優化算法
查詢優化在分布式數據庫中，主要是圍繞局部處理的優化以及查詢策略的優化來開展的。不同的應用和機構所執行的策略也是完全不同的，因此，在傳輸的響應時間以及系統資源的消耗等眾多方面也存在較大的差異。另外，查詢優化方法主要分為查詢轉化以及查詢映射。（1）半連接查詢優化基本方法。（2）該這一方法是利用臨界、投影操作所產生的一種關系代數，其適合應用在帶寬較低的遠程廣義網絡。半連接查詢優化的原理是網絡中只會傳輸參與連接的數據，并不會傳遞無用的數據和未參與連接的數據。數據傳輸為整個關系或是片段，屬于冗余方法。（3）二次半連接算法。請求結果存放的站點如果不是請求站點的話，那么在結果集的出現較大數據量的時候，將會導致數據傳輸網絡出現擁堵，從而發生網絡負載不均衡的問題，最終導致響應的時間延長，通信次數增加。以半連接為基礎，對其進行改進之后可以得到二次半連接算法是，改進的目的是為了降低通信數據量，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，可以為不同屬性進行排序，在所屬的站點也同樣可以進行排序，這樣能夠避免請求站點傳輸數據時，減少連接時間。在大型的分布式數據庫系統中，二次半連接算法相較于半連接連接算法來說，在傳輸量和響應時間的性能優化方面具有更加明顯的效果。
3結束語
綜上所述，本文主要對于分布式數據庫查詢優化處理進行分離，同時也分析了其中的主要代價，以查詢優化的主要因素為基礎，對于具體問題適合的優化算法進行選擇。另外，分布數據庫系統的環境雖然非常復雜，但是隨著web的發展，分布式數據庫系統的查詢優化技術在未來也會更加的完善。
參考文獻
[1]張鵬宇.分布式數據庫查詢處理和優化算法[J].計算機光盤軟件與應用，2014（19）：106-108.
[2]張博.分布式集群環境下基于并行計算的圖聚類信息高效處理方案[J].自動化技術與應用，2016（35）：29－35．
作者：諶林 鄭泓楠 單位：電子科技大學成都學院