集中式体系结构(数据库)

时间：2022-12-28 14:30:01 | 来源：信息时代

时间：2022-12-28 14:30:01 来源：信息时代

    集中式体系结构 : 运行在一台(或单套)计算机上、不与其他计算机系统交互的数据库系统结构。这种体系结构的数据库系统范围很广,它既包括运行在个人计算机上的单用户体系结构的数据库系统,也包括运行在大型主机上的多用户体系结构的数据库系统。
1.单用户体系结构(single-user architecture)数据库系统的历史开始于单用户体系结构,其特点是整个数据库系统(包括操作系统、DBMS、应用程序和数据库等)都安装在一台计算机上,由一个用户独占。
典型的单用户体系结构是个人使用的桌面系统,通常称为桌面型数据库管理系统。这种桌面型系统通常只有一个CPU和一至两个硬盘,在同一时间内,只有一个用户使用计算机。单用户体系结构如图1所示。

图1 单用户体系结构

单用户体系结构的数据库系统中,数据逻辑层、业务逻辑层、表现层都存在于一台计算机上。为单用户使用设计的数据库系统一般不提供多用户数据库系统所提供的许多特性。例如,它们通常不支持并发控制,当仅有一个用户对数据操作时并发控制是不需要的。它也不支持不同计算机间的数据共享,容易造成数据大量冗余。故障恢复功能在这种系统中不存在或者非常有限,可能只是在任何更新之前做一个简单的数据库备份,即影子数据库方案,没有供数据恢复的日志文件。许多这样的系统只提供简单的查询语言,并不都支持SQL语言。美国Ashton-Tate公司于1978年研制成功的关系数据库管理系统dBase Ⅱ就是单用户体系结构的桌面型数据库管理系统。
单用户体系结构数据库系统的特点如下:
(1)对计算机硬件要求低,软件配置要求也不高。如dBase Ⅱ仅需机器内存640K,操作系统是PC-DOS 2.0以上就能运行。
(2)简单易学,使用方便。20世纪80年代dBaseⅡ是全美国最畅销的数据库管理系统。
(3)可预测的响应时间。因为仅为一个用户服务,用户可以完全管理、控制资源和任务,所以可以得到期望的响应。
(4)缺点是与其他系统信息交换困难,资源无法共享。
为单用户系统结构设计的DBMS有Access、dBase、FoxBase等。
2.多用户体系结构(multi-user architecture)
典型的多用户体系结构是一种采用大型主机和终端结合的系统,这种结构是将操作系统、DBMS、应用程序和数据库等数据和资源放在主机上,业务由主机完成,终端只是作为一种输入/输出设备,可以共享主机的数据。在这种应用体系结构中,数据逻辑层和业务逻辑层都放在主机上,而表现层放在各个终端上。在这类系统中,多个用户在并发控制下访问数据库,主机支持所有用户的应用。美国Fox软件公司的MFoxBASE plus就是一款早期的多用户体系结构数据库管理系统。多用户体系结构如图2所示。

图2 多用户体系结构

运行多用户体系结构数据库的计算机通常有多个外存储器(通常是磁盘)和多个主存储器,还可能有多个处理器,它们共享一个主存,在多用户操作系统支持下,它们具有粗粒度并行性(coarsegranularity parallelism)。在这种机器上运行的数据库管理系统一般不将一个查询分配到多个处理器上,而是在每个处理器上运行一个查询,从而实现多个查询的并行运行。因此,这样的系统能提供较高的吞吐量,也就是说,尽管单个查询并没有运行得更快,但每秒钟能运行更多的查询。
与此相反,具有细粒度并行性(fine-granularity parallelism)的计算机拥有大量的处理器。在这种机器上运行的数据库管理系统能将用户提交的单个任务并行地运行,这就是并行数据库系统。
多用户体系结构数据库系统特点如下:
(1)有较强的处理能力。因配置的主机性能较好,其信息处理的能力强、速度快、效率高。
(2)高度的集中控制和管理,便利的资源共享。包括数据库在内的所有资源都放在主机端进行集中管理,维护方便,终端用户通过网络能方便地访问。
(3)对主机性能要求比较高。当终端用户增加到一定程度后,主机的任务会过于繁重,使性能下降,可靠性不够高。
(4)不可预测响应时间。主要问题在于主机系统的各个用户进程不可预测。
相对于其他体系结构,集中式体系结构的数据库系统技术成熟,可靠性高,安全性好,在各行各业得到广泛地应用。