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  • dbms_了解DBMS架构

    2020-07-28 04:15:49
    dbms 了解DBMS架构 (Understanding DBMS Architecture) A Database Management system is not always directly available for users and applications to access and store data in it. A Database Management ...

    dbms

    A Database Management system is not always directly available for users and applications to access and store data in it. A Database Management system can be centralised(all the data stored at one location), decentralised(multiple copies of database at different locations) or hierarchical, depending upon its architecture.

    用户和应用程序并不总是可以直接使用数据库管理系统来访问和存储其中的数据。 数据库管理系统可以是集中式的 (所有数据存储在一个位置), 分散式的 (在不同位置的数据库的多个副本)或分层的 ,具体取决于其体系结构。

    1-tier DBMS architecture also exist, this is when the database is directly available to the user for using it to store data. Generally such a setup is used for local application development, where programmers communicate directly with the database for quick response.

    还存在1层DBMS体系结构,这是用户可以直接使用数据库来存储数据的时候。 通常,这种设置用于本地应用程序开发,程序员在程序开发中直接与数据库通信以快速响应。

    Database Architecture is logically of two types:

    逻辑上,数据库体系结构有两种类型:

    1. 2-tier DBMS architecture

      2层DBMS架构

    2. 3-tier DBMS architecture

      3层DBMS架构

    2层DBMS架构 (2-tier DBMS Architecture)

    2-tier DBMS architecture includes an Application layer between the user and the DBMS, which is responsible to communicate the user's request to the database management system and then send the response from the DBMS to the user.

    2层DBMS体系结构在用户和DBMS之间包括一个应用程序层 ,该负责将用户的请求传达给数据库管理系统,然后将响应从DBMS发送给用户。

    An application interface known as ODBC(Open Database Connectivity) provides an API that allow client side program to call the DBMS. Most DBMS vendors provide ODBC drivers for their DBMS.

    一个称为ODBC (开放数据库连接)的应用程序接口提供了一个API,该API允许客户端程序调用DBMS。 大多数DBMS供应商为其DBMS提供ODBC驱动程序。

    2-tier dbms architecture

    Such an architecture provides the DBMS extra security as it is not exposed to the End User directly. Also, security can be improved by adding security and authentication checks in the Application layer too.

    这样的体系结构为DBMS提供了额外的安全性,因为它不会直接暴露给最终用户。 同样,可以通过在应用程序层中添加安全性和身份验证检查来提高安全性。

    3层DBMS架构 (3-tier DBMS Architecture)

    3-tier DBMS architecture is the most commonly used architecture for web applications.

    3层DBMS体系结构是Web应用程序最常用的体系结构。

    3-tier dbms architecture

    It is an extension of the 2-tier architecture. In the 2-tier architecture, we have an application layer which can be accessed programatically to perform various operations on the DBMS. The application generally understands the Database Access Language and processes end users requests to the DBMS.

    它是2层体系结构的扩展。 在2层体系结构中,我们有一个应用程序层,可以通过编程访问该应用程序层以在DBMS上执行各种操作。 该应用程序通常了解数据库访问语言,并处理最终用户对DBMS的请求。

    In 3-tier architecture, an additional Presentation or GUI Layer is added, which provides a graphical user interface for the End user to interact with the DBMS.

    在3层体系结构中,添加了一个附加的表示层或GUI层,该层为最终用户提供了与DBMS交互的图形用户界面。

    For the end user, the GUI layer is the Database System, and the end user has no idea about the application layer and the DBMS system.

    对于最终用户,GUI层是数据库系统,而最终用户对应用程序层和DBMS系统一无所知。

    If you have used MySQL, then you must have seen PHPMyAdmin, it is the best example of a 3-tier DBMS architecture.

    如果您使用过MySQL ,那么您一定已经看过PHPMyAdmin ,它是3层DBMS体系结构的最佳示例。

    翻译自: https://www.studytonight.com/dbms/architecture-of-database.php

    dbms

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  • 介绍Vertica(属于HP公司),是一个基于DBMS架构的数据库系统,适合读密集的分析型数据库应用,比方数据仓库,白皮书中全名称为VerticaAnalytic Database。从命名中也可以看到,Vertica代表它数据存储是列式的,...

    介绍

    Vertica(属于HP公司),是一个基于DBMS架构的数据库系统,适合读密集的分析型数据库应用,比方数据仓库,白皮书中全名称为VerticaAnalytic Database。从命名中也可以看到,Vertica代表它数据存储是列式的,Analytic代表适合分析型需求,DB代表本身是数据库,支持SQL。


    优势

    和传统关系型数据库系统以及其它列式数据(仓)库相比,Vertica存在以下三点最关键的优势。

     

    列存储

    Vertica对磁盘上的数据採用列式存储,显而易见,列存储可以在数据读取的时候避免不须要的列,降低IO带宽,并且列存储配合压缩算法可以节省磁盘存储量。Vertica的列存储在压缩方面还有其优化之处,见下文。

     

    AggressiveCompression

    这个姑且理解为侵略性压缩好了。其实在压缩方面,Vertica针对不同的数据类型,採用了多种不同的压缩方式,让原本磁盘上大量IO开销与CPU的压缩工作达到比較好的tradeoff。压缩率大致是高达90%。此外,Vertica 的写数据和读数据是分开进行的,读的数据以压缩的状态存在磁盘上,写的数据先缓存在内存里,异步合并到磁盘上,这个下文还会提到。


    多备份

    因为压缩比率非常高(90%),所以可以腾出足够的磁盘空间来做备份。这点非常关键。首先,备份让Vertica具备容错性,且多机器上的备份还能提升ad-hoc查询性能。其次,可以通过备份来容错这点,差别了Vertica与传统数据库通过logging和二阶段提交这样的方式来做容错的做法。而能做多备份的原因是因为其列存储压缩做的优化比較好,这点又是比其它列式存储的数据仓库有优势的地方。

    table被拆分后存储的每一个单元叫projection,每一个projection按某个或某些attribute进行排序,并且不同的副本排序方式还会不同,所以这对查询又是有帮助的,这点下文也会提到。

     

    当然,Vertica的压缩,面向列的存储以及table拆解后的存储对用户来说是透明的。Vertica对前端用户提供的是标准的SQL接口,并且兼容现有的ETL,reporting,BI工具,所以这点使得其它业务系统可以更方便迁移到Vertica上。


    Vertica对硬件也没有特殊要求,可以跑在便宜的集群上,或是不论什么现成的linux机器上,使用本地磁盘做存储。

     

    除了上面说的几点优势之外,Vertica还在性能,可扩展性,可用性以及使用便利性方面有以下优势。

     

    shared-nothing,grid-based 数据库架构

    Vertica可以高效的在普通的机器上扩容。其实,在数据备份这块,Vertica提供k-safety的方式,k+1是备份数,可调,且每一份是全然的数据,后面会提到。


    混合数据存储

    这里的混合指的是内存和磁盘。一方面,新插入的数据是写入针对写做了优化的内存结构里,所以支持持续的,高性能的并发写入操作;还有一方面,不影响实时的查询性能,因为读的数据来自于磁盘。其实,写数据在内存里是乱序的,所以写吞吐会比較高,而读数据在磁盘上是有序的。

     

    物理数据库设计工具

    这说的是在使用Vertica的时候,提供了比較方便的工具,能帮助用户设计物理表,下文会提到。并且提供k-safety的机制保证容错。

     

    高性能兼容ACID数据库

    有轻量级的事务和并发控制scheme,针对查询和数据加载。并且具备基于k-safety的失败恢复模型,而不是传统的基于日志的。

     

    方便的部署、监控、管理


    架构


    上图为Vertica单个节点的架构,我们看到查询和更新是走的所谓的混合存储,即write-optimizedstore(以下简称WOS)和read-optimized store(以下简称ROS)。WOS在内存里,相应数据写入,里面的数据不排序也不压缩。ROS是被排序和压缩过了的数据,存在磁盘上,提供了支持高效查询的格式。Tuple Mover负责把WOS的数据迁移到ROS上,以批的形式把WOS内存里的数据排序和压缩后移到ROS,即磁盘上,也是保证高效的。在WOS和ROS内部,数据都是面向列存的。

     

    以下这张图展示了table存入到Vertica后,是怎么转变到物理存储的column形态的,即被切成了Projections。


    在切分成物理存储这点上,Vertica的Database Designer会帮助选择一个合理的切分方式,这是上面提到的使用上的便利性的优势,下文还会简单提到怎样做到。

    看上去,对每一个projection在多机上冗余备份存储是种浪费磁盘的做法,可是Vertica的侵略性压缩提供了90%的压缩率,所以不用操心。

     

    以下展示的是从WOS到ROS,Tuple Mover怎样做数据合并的大致流程。


    具体不具体解读,大致是异步和批量的做merge,并且projection是被纵向切成segments,会方便高效的归并。


    性能

    这一节略微深入分析和对照下Vertica的性能优势。

     

    列存储方面

    对于普通的查询来说,主要是磁盘訪问和cpu cycles占领的时间,哪个时间长就是查询时间,或者说是瓶颈。那列式存储的话,通过压缩来充分使用cpu资源,降低io开销,在cpu和io上做到比較合理的tradeoff,这点是Vertica一个非常重要的优势。

    其它数据库系统会通过支持物化views或data cubes,来降低某些查询场景下的时间,相似于做一些估计算和预处理来优化查询速度。可是这点对查询的场景支持有限,并且仍然不及Vertica提供的查询性能。


    压缩方面

    Vertica除了提供RLE(run-length encoding),还对连续的数据提供delta encoding和一个高效的LempelZiv实现,该实现非常适合排过序的大多数值不同样的列数据,或未排序的数据。为浮点和时间数据提供特殊的压缩方式。

     

    ROS方面

    ROS本身的压缩和排序处理,使得磁盘上的数据查询比較高效。此外,ROS是dense packed不浪费disk pages。而传统数据库往往会让page留非常多空,以便在不又一次整理的前提下继续插入数据,磁盘空间利用率不是最高。ROS这部分工作是Tuple Mover异步做的,在归并阶段控制应该比較easy控制。在查询的时候,也会预读取查询量比較大的大块ROS。


    排序方面

    如前面提到,Vertica通过多备份来做HA和失败恢复,有别于传统数据库基于日志的失败恢复方式,写入过程相比Vertica的话代价更大些。此外,额外不同的排序方式加快了查询速度,Vertica也会选择最优的方式来做排序。

     

    parallelshared-nothing on off-the-shelf hardware设计

    不多说了,方便线性扩容,对硬件没特殊要求。


    Vertica的一个benckmark,例如以下图。



    管理

    之前说的DB Designer会帮助使用者切分表,做比較好的物理存储选择,原理例如以下,


    它參考逻辑schema,样本数据和query语句三个东西来做决策的。并且DB Designer可以增量地为数据库进行又一次设计物理schema。

     

    关于失败恢复和k-safety的HA保障再提几点。商业和传统数据库通过日志记录和二阶段提交保证事务性的方式来做失败恢复,回滚之类的事情,Vertica通过备份k+1份实现,仅仅要有一台没有挂掉,就行从它那全份拷贝恢复,容错性是高的,并且基于压缩率高,我们也不操心磁盘因此吃紧。这一点还让Vertica可以提供hot-swapping(热替换)节点,即比較方便地移除节点和新增节点。

     

    传统数据库是record-at-a-time或bulk loading的方式来插入新数据,Vertica与此不同的是可以提供持续加载功能,查询的节点往往是以snapshot isolation的模式进行的,所以某种意义上是read-only的,因此在写入的时候也不用上锁。并且WOS里的数据不须要排序也不压缩,批量写入吞吐是比較高的。


    总结

    Vertica与传统数据库系统和其它列式数据仓库系统相比的话,在性能上有比較明显的优势,在设计上有一些异同,比較适合ad-hoc查询,OLAP类型的作业。总的来说,Vertica通过列存储降低了io开销,再加上高效的压缩手段,极大节省了磁盘空间,基于此Vertica採用多备份来保证高可用性,并且多备份又可以增强查询性能。在使用和运维角度了,Vertica自带工具帮助用户做物理表的存储,能提供标准SQL接口,也兼容现有的BI、ETL工具方便作业往Vertica上迁移,并且Vertica部署对硬件没有特殊要求,可以线性扩展。



    全文完 :)


    转载于:https://www.cnblogs.com/hrhguanli/p/4088741.html

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  • DBMS系统架构 ppt

    2013-12-23 10:56:37
    DBMS的概论,数据存储,数据元素的表示,索引结构,多维索引,查询执行,查询编译器,系统故障对策,并发控制
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    2020-03-13 11:18:44
    学习数据库如果我们能掌握其底层实现原理,可能会对我们今后运用数据库和管理数据库有一定的帮助。

    学习数据库如果我们能掌握其底层实现原理,可能会对我们今后运用数据库和管理数据库有一定的帮助。

    在这里插入图片描述

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  • oracle中dbms 1)实例 (1) Instances) What is the Instance? If we look towards it in real life, we refer instance as an occurrence of something at a particular moment of time. In Database Management ...

    oracle中dbms

    1)实例 (1) Instances)

    What is the Instance? If we look towards it in real life, we refer instance as an occurrence of something at a particular moment of time. In Database Management system, there are a lot of changes occurring over time to the information rapidly within the moments as the data get inserted, manipulated and deleted in parallel. The collection of information stored in the database at a particular moment is called an instance of the database.

    什么是实例? 如果我们在现实生活中着眼于此,我们将实例称为在特定时间某个事件的发生。 在数据库管理系统中,随着数据的并行插入,操作和删除,信息随时间的变化会Swift发生很多变化。 在特定时刻存储在数据库中的信息集合称为数据库实例

    2)模式 (2) Schemas)

    What is Schema? In the database management system, the overall design of the database is called the database schema. Schema gets changed rarely, and if so, changes altogether. A database schema corresponds to the variable declarations together with associated type definitions in a program.

    什么是架构? 在数据库管理系统中,数据库的总体设计称为数据库架构模式很少更改,如果更改,则完全更改。 数据库模式与程序中的变量声明以及关联的类型定义相对应。

    At any given instant, each variable has a particular value and the values of the variables in a program at a point in time correspond to an instance of a database schema.

    在任何给定的时刻,每个变量都有一个特定的值,并且程序中某个时间点的变量值对应于数据库模式实例

    To understand the concept of database schemas and instances, we can do it through the analogy to a program written in a programming language.

    为了理解数据库模式和实例的概念,我们可以通过类似于用编程语言编写的程序来实现。

    数据库模式的类型 (Types of databse schemas)

    There are several schemas in a Database system that is partitioned depending on the levels of abstraction:

    数据库系统中有几种模式,这些模式根据抽象级别进行分区:

    1. Physical Schema

      物理架构

      The

      physical schema describes the database design at the physical level.

      物理模式描述了物理级别的数据库设计。

    2. Logical Schema

      逻辑架构

      The

      logical schema describes the database design at the logical level.

      逻辑模式逻辑级别描述数据库设计。

    database schemas


    Image source: https://sites.google.com/site/pnusicte11/_/rsrc/1472872626548/lesson-2/Screen%20Shot%202016-01-21%20at%207.52.51%20AM.png

    图片来源:https://sites.google.com/site/pnusicte11/_/rsrc/1472872626548/lesson-2/Screen%20Shot%202016-01-21%20at%207.52.51%20AM.png

    The physical schema is hidden beneath the logical schema, and it can be changed easily without affecting the application programs.

    物理模式隐藏在逻辑模式下,可以轻松更改而不影响应用程序。

    If the application programs are not dependent on the physical schema then they are said to display physical data independence, and so if the physical schema got to change in any case then, the application programs are needed to be rewritten.

    如果应用程序不依赖于物理模式,则称它们显示物理数据独立性,因此,如果物理模式在任何情况下都必须更改,则需要重写应用程序。

    Including these, in a database, there are several schemas present at the view level and called subschemas that describe different views of the database.

    包括这些在内,在数据库中,在视图级别存在几种模式,这些模式描述了数据库的不同视图。

    By far, the logical schema is the most important among all schemas due to its tremendous effect on application programs, as the programmers construct applications by using the logical schema.

    到目前为止,由于逻辑方案对应用程序的巨大影响,因此逻辑方案是所有方案中最重要的,因为程序员使用逻辑方案构造应用程序。

    翻译自: https://www.includehelp.com/dbms/instances-and-schemas-in-dbms.aspx

    oracle中dbms

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    千次阅读 2017-07-09 20:18:51
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    dbo 默认架构schema 从一个数据库操作另个数据库的表的时候,要select * from 数据库.dbo.biao 表名前面的dbo是一个默认架构schema,一个架构还有多张表,用来区分表格数据优化,权限管理 分离附加 数据库文件...
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