第四章 分布透明性

第四章 分布透明性的级别

所谓分布透明性级别就是应用程序与数据分布相关程度的一种度量，很类似于集中式数据库中的数据独立性，数据分布透明性分为四个级别。 首先通过例子考虑什么是分段及分段种类。

4.1 数据分段及分段种类

设有如下关系数据模型：

S (学号,姓名,年令,性别,系号，奖学金, 班长学号，民族) D（系号，系名，系主任） C(课号,课名,学时,任课教师) SC(学号, 课号,成绩)

（1）水平分段---通过选择运算实现 例：把表S分为2个段，男、女各一段 选择的条件称为限定语，用q表示

S1=SL性别=’男’S S2=SL性别=‘女‘S

（2） 垂直分段---通过投影运算实现

例：根据学习与生活的不同用途把S按属性分为2个段。 S3=PJ学号，姓名，系名，班长学号S S4=PJ学号，性别，奖学金，民族S

注意：学号必须重复,用于结合还原

（3） 导出式水平分段---通过半结合运算实现 例：把成绩表SC按男、女分为2个段 SC1=SC NSJ S1 (男) SC2=SC NSJ S2 (女) （4）

混合式分段（含水平和垂直）

例：把S分成4段，男、女及学习与生活信息分开

1

S11=PJ学号，姓名，系别，班长学号SL性别=‘男‘S S12=PJ学号，姓名，系别，班长学号SL性别=‘女‘S S21=PJ学号，性别,奖学金，民族SL性别=‘男‘S S22=PJ学号，性别,奖学金，民族SL性别=‘女‘S

4.2分段原则与分段透明性级别

分段原则：

（1）数据完整性（不丢数据），任一数据必属某段。 （2）可重构性

水平分段、或导出水平分段用合并运算重构， 垂直分段用结合运算重构

混合分段用合并和结合运算重构 （3）不相交性

水平分段、或导出水平分段均为划分，即任意一个元组只属某一个段。

分段透明性级别：

(1) 分段透明

应用程序与段无关（与集中数据库相同） (2) 位置透明

应用程序与段有关，但与段所在位置无关 (3) 本地映射透明

应用程序与段及段所在位置都有关，但与 本地的DBMS无关 (4) 无透明性

应用程序与段、段的位置、本地DBMS都有关

4.3 只读应用的分布透明性

(1) 最简单的读应用（单表读）

例子:设有全局据库模型：

EMP(EMPNUM,NAME,SAL,TAX,MGRNUM,DEPTNUM) DEPT(DEPTNUM, NAME, AREA, MGRNUM) SUPPLIER(SNUM, NAME, CITY)

SUPPLY(SNUM, PNUM, DEPTNUM, QUAN) 分段模式：

2

EMP1=SLDEPTNUM<=10PJEMPNUM,NAME,MGRNUM,DEPTNUM(EMP) EMP2=SL10

EMP3=SLDEPTNUM>20PJEMPNUM,NAME,MGRNUM,DEPTNUM(EMP) EMP4=PJEMPNUM,NAME,SAL,TAX(EMP) DEPT1=SLDEPTNUM<=10(DEPT) DEPT2=SL1020(DEPT) SUPPLIER1=SLCITY=’SF’(SUPPLIER) SUPPLIER2=SLCITY=’LA’(SUPPLIER)

SUPPLY1=SUPPLY SJ SNUM=SNUM SUPPLIER1 SUPPLY2=SUPPLY SJ SNUM=SNUM SUPPLIER2 也可写成：

SUPPLY1=SUPPLY NSJ SUPPLIER1 SUPPLY2=SUPPLY NSJ SUPPLIER2

例子：Q1：任意给一个供应商号，求供应商名。 （1）系统具有分段透明性 Read(terminal，$SNUM)； select NAME into $NAME from SUPPLIER

where SNUM = $SNUM； Write(terminal, $NAME)；

SUPPLIER1 站点1

DDBNS DDBMS SUPPLIER2 站点2 站点3 （a） 分段透明性（级别1）

查询Q1：任意给一个供应商号，求供应商名。 （2）系统具有位置透明性：

3

SUPPLIER2 Read(terminal，$SNUM)；

select NAME into $NAME from SUPPLIER1

where SNUM = $SNUM； if not # FOUND then

select NAME into $NAME from SUPPLIER2

where SNUM = $SNUM； Write(terminal, $NAME);

SUPPLIER1 站点1

DDBNS DDBMS 站点2

SUPPLIER2 或 站点3 （b） 位置透明性（级别2）

（3）系统具有本地映射透明性：（加站点） Read(terminal，$SNUM)；

select NAME into $NAME from SUPPLIER1 AT SITE1 where SNUM = $SNUM； if not # FOUND then

select NAME into $NAME from SUPPLIER2 AT SITE3 where SNUM = $SNUM； Write(terminal, $NAME);

SUPPLIER2 SUPPLIER1 站点1

DDBNS DDBMS SUPPLIER2 站点2 站点3 SUPPLIER2 （c） 本地映射透明性（级别3）

图4.1 分布透明性不同级别下的只读应用 SUPINQUIRY

（4）无透明性

4

（2）较复杂的读应用（多表读）

查询Q2：任意给一个零件号，求供应商名。 设分配模式为：

SUPPLIER1 为站点1 SUPPLY1 为站点3 SUPPLIER2 为站点2 SUPPLY2 为站点4 （1）系统具有分段透明性 Read(terminal，$PNUM)； select NAME into $NAME from SUPPLIER，SUPPLY

where SUPPLIER . SNUM = SUPPLY.SNUM and SUPPLY.PNUM=$PNUM; Write(terminal, $NAME);

（a） 分段透明性（级别1）

查询Q2：任意给一个零件号，求供应商名。 设分配模式为：

SUPPLIER1 为站点1 SUPPLY1 为站点3 SUPPLIER2 为站点2 SUPPLY2 为站点4 （2）系统具有位置透明性 Read(terminal，$PNUM)； select NAME into $NAME from SUPPLIER1，SUPPLY1

where SUPPLIER1 . SNUM = SUPPLY1.SNUM； and SUPPLY1.PNUM=$PNUM; if not # FOUND then

select NAME into $NAME from SUPPLIER2，SUPPLY2

where SUPPLIER2 . SNUM = SUPPLY2.SNUM；

and SUPPLY2.PNUM=$PNUM;

Write(terminal, $NAME);

5

（b） 位置透明性（级别2）

思考：

SUPPLIER 与 SUPPLY 都有更多的段？ SUPPLIER1 与 SUPPLY2 或

SUPPLIER1 与 SUPPLY2 的结合不为空呢？

查询Q2：任意给一个零件号，求供应商名。并设分配模式为：

SUPPLIER1 为站点1 SUPPLY1 为站点3 SUPPLIER2 为站点2 SUPPLY2 为站点4

（3）系统具有本地映射透明性

Read(terminal，$PNUM)； select SNUM into $SNUM from SUPPLY1 at site3

where PNUM = $PNUM; if # FOUND then begin

send $SNUM from site3 to site1； select NAME into $NAME

from SUPPLIER1 at site1 （程序员很聪明） where SNUM = $SNUM

end else begin

select SNUM into $SNUM

from SUPPLIER2 at site4 where PNUM = $PNUM； send $SNUM from site4 to site2； select NAME into $NAME

from SUPPLIER2 at site2

6

where SNUM = $SNUM

end

Write(terminal, $NAME);

（d） 本地映射透明性（级别3）

图4.2 分布透明性不同级别下的只读应用 SUPOFPART

4.4 更新应用的分布透明性

设有全局数据模型：

S(学号,姓名,年令,性别,系号，奖学金,民族) C(课号,课名,学时,任课教师)

SC(学号, 课号,成绩) D(系号，系名，系主任) 分段与分配模式为：

S1=SL系号=’2’S 站点1 S2=SL系号=’5’S 站点2

S3=SL系号?’2’ AND 系号?’5’S 站点3 SC1 = SC NSJ S1 站点1 SC2 = SC NSJ S2 站点2 SC3 = SC NSJ S3 站点3

模式C与D不分段，且重复地存放在2个站点上。 请分别在分段透明、位置透明、本地映射透明下完成： （1）把100号学生的奖学金增加50元。 （2）把6号与2号系学生的奖学金都加50元。 （3）学号为100的学生由2号系调入5号系的程序。

的程序。

分段透明：UPDATE S

SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 学号=’100’；

位置透明：SELECT * FROM S1 WHERE 学号=’100’； IF # FOUND THEN

7

UPDATE S1

SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 学号=’100’； ELSE BEGIN

SELECT * FROM S2 WHERE 学号=’100’； IF # FOUND THEN

UPDATE S2

SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 学号=’100’；

ELSE

UPDATE S3

SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 学号=’100’； END；

本地映射透明：

SELECT * FROM S1 AT SITE1 WHERE 学号=’100’； IF # FOUND THEN

UPDATE S1 AT SITE1 SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 学号=’100’； ELSE BEGIN

SELECT * FROM S2 AT SITE2 WHERE 学号=’100’； IF # FOUND THEN

UPDATE S2 AT SITE2 SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 学号=‘100‘； ELSE

UPDATE S3 AT SITE3

8

SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 学号=‘100‘； END；

（2）把6号与2号系学生的奖学金都加50元。

分段透明：UPDATE S

SET 奖学金=奖学金+50

WHERE 系号=‘2‘ OR系号=‘6‘；

位置透明：UPDATE S2

SET 奖学金=奖学金+50； UPDATE S3

SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 系号=‘6‘；

本地映射透明：

UPDATE S2 AT SITE2 SET 奖学金=奖学金+50； UPDATE S3 AT SITE3 SET 奖学金=奖学金+50 WHERE 系号=‘6‘；

（3）学号为100的学生由2号系调入5号系的程序。

分段透明：UPDATE S

SET 系号=’5’ WHERE 学号=’100’；

位置透明：

SELECT 姓名,年令,性别,奖学金,班长学号，民族INTO

＄姓名，＄年令，＄性别, ＄奖学金, ＄民族 FROM S1

WHERE 学号=’100’；

SELECT 学号, 课号,成绩 INTO ＄SC（学号, 课号,成绩） FROM SC1

9

WHERE 学号=’100’；

DELETE SC1 WHERE 学号=’100’；（先删SC1，因为学号在该表中为外键） DELETE S1 WHERE 学号=’100’；（再删S1） INSERT INTO S2 （‘100‘，＄姓名，＄年令，＄性别,

＄奖学金, ＄民族）

INSERT INTO SC2 AS SELECT * FROM ＄SC 本地映射透明：

SELECT 姓名,年令,性别,奖学金,班长学号，民族INTO

＄姓名，＄年令，＄性别, ＄奖学金, ＄民族 FROM S1 AT SITE1 WHERE 学号=’100’；

SELECT 学号, 课号,成绩 INTO ＄SC（学号, 课号,成绩） FROM SC1 AT SITE1 WHERE 学号=’100’；

DELETE SC1 AT SITE1 WHERE 学号=’100’； DELETE S1 AT SITE1 WHERE 学号=’100’；

INSERT INTO S2 AT SITE2（‘100‘，＄姓名，＄年令，＄性别, ＄奖学金, ＄民族） INSERT INTO SC2 AT SITE2 AS SELECT * FROM ＄SC

设EMP有如下分段：

EMP1=PJEMPNUM,NAME,SAL,TAXSLDEPTNUM<=10(EMP) EMP2=PJEMPNUM,MGRNUM,DEPTNUMSLDEPTNUM<=10(EMP) EMP3=PJEMPNUM,NAME,DEPTNUM SLDEPTNUM>10(EMP) EMP4=PJEMPNUM,SAL,TAX MGRNUM SLDEPTNUM>10 (EMP)

Q3 100号雇员从3号部门调至15号部门。 分段透明：（注意：部门变了部门经理号也得变） SELECT MGRNUM INTO $MGRNUM FROM DEPT

WHERE DEPTNUM = 15;

10

UPDATE EMP

SET DEPTNUM = 15, MGRNUM=$MGRNUM WHERE EMPNUM = 100；

（a） 分段透明性（级别1）

位置透明：

SELECT NAME，SAL，TAX INTO $NAME，$SAL，$TAX FROM EMP1

WHERE EMPNUM = 100 ；

SELECT MGRNUM INTO $MGRNUM FROM DEPT2

WHERE DEPTNUM = 15 ；

DELETE EMP1 WHERE EMPNUM = 100; DELETE EMP2 WHERE EMPNUM = 100;

INSERT INTO EMP3（EMPNUM，SAL，TAX，DEPTNUM）； （100，$NAME，15 ）；

INSERT INTO EMP4（EMPNUM，SAL，TAX，MGRNUM）； （100，$SAL，$TAX ，$MGRNUM）；

（b） 位置透明性（级别2） 本地映射透明：

SELECT NAME，SAL，TAX INTO $NAME，$SAL，$TAX FROM EMP1 AT SITE1 WHERE EMPNUM = 100 ；

SELECT MGRNUM INTO $MGRNUM FROM DEPT2 AT SITE2 WHERE EMPNUM = 15‘ ；

DELETE EMP1 AT SITE1 WHERE EMPNUM =100; DELETE EMP1 AT SITE5 WHERE EMPNUM =100; DELETE EMP2 AT SITE2 WHERE EMPNUM =100;

11

DELETE EMP2 AT SITE6 WHERE EMPNUM =100; INSERT INTO EMP3（EMPNUM，NAME，DEPTNUM）； AT SITE3:（100，$NAME，15 ）；

INSERT INTO EMP3（EMPNUM，NAME，MGRNUM）； AT SITE7:（100，$NAME ，15）；

INSERT INTO EMP4（EMPNUM，SAL，TAX，MGRNUM）； AT SITE4:（100，$SAL，$TAX，$MGRNUM）； INSERT INTO EMP4（EMPNUM，SAL，TAX，MGRNUM）； AT SITE8:（100，$SAL，$TAX，$MGRNUM）；

（C） 本地映射透明性（级别3）

图4.2 不同级别分布透明性下的更新应用。

12

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mfo.html