淺析數據庫同步系統的設計與實現

【摘 要】如何高效、安全地保持數據庫之間數據同步是當前數據庫技術研究熱點問題。本文對于分布式數據庫系統同步傳輸技術，通過數據庫同步機制研究解決了多級數據庫信息交換過程中上下級數據庫數據不一致問題。

【關鍵詞】分布式數據庫；同步傳輸

隨著企業的不斷發展和壯大，企業的各子部門地處于不同區域的情況越來越多，為了使企業異地使用相同的數據，大多數企業都采用了數據庫提供的同步技術來解決這一問題，但該方法操作難度較大，而數據庫提供的同步技術也會因網絡、電力等原因造成時間同步無法進行，引起數據的丟失等[1]。本文就如何高效、安全地保持分布式數據庫之間數據同步進行研究，以期解決以上問題。

一、分布式數據庫同步技術理論概述

（一）分布式數據庫概述及特點：分布式數據庫(Distributed Database， DDB)是計算機網絡環境中各場地(Site)或結點(Node)上數據庫的邏輯集合。一般稱傳統方式的數據庫為集中式數據庫(Centralized Database， CDB)；稱分布式數據庫系統中的各場地數據庫為局部數據庫(Local Database， LDB)，是物理的數據庫；稱分布式數據庫為全局數據庫(Global Database， GDB)，是邏輯的數據庫。分布式數據庫具有分布性和邏輯協調性。分布性是指數據不是存放在單一場地為單個計算機配置的存儲設備上，而是按全局需要將數據劃分成一定結構的數據子集，分散地存儲在各個場地上；邏輯協調性是指各場地上的數據子集，相互間由嚴密的約束規則加以限定而在邏輯上是一個整體。分布式數據庫結構一般特征為由不同地域分散局部數據庫與全局性調度管理數據庫構成，以上兩類數據庫均具有較強的自治功能，其中前者設計實現通常需要配置相應的數據庫與集中管理系統，即DDBMS系統。該局部數據庫主體承擔對用戶各類專用數據更新與存儲的控制，因而各局部數據庫擁有較強的獨立性。同時局部數據庫對全局調度數據庫至少能夠分享及執行其所提供的一類全局應用功能。即或執行對遠程信息數據的調閱檢索、或對各類公用信息進行隨機的存貯等。全局調度節點中心庫通常對數據庫或分布式管理系統DDBMS進行合理配置，主體承擔對數據庫信息的全局調度，同時展開檢索查詢策略與并發管理應用策略的全局執行。用戶通過全局檢索查詢可將相應查詢語句合理轉換為可執行性數據庫操作，同時并發管理應用則主要在并發數據庫環境下完成相應操作與管理控制，包含對并發事務的封鎖管理與排隊處理等技術設計環節。分布式數據庫管理系統主體包含網絡化數據庫管理、數據字典、全局性邏輯映射等實體功能，DBMS則涵蓋對本地數據庫的綜合管理、存貯模式與局部邏輯性映射等。以上兩類系統均需在相應操作系統OS基礎上實現對數據庫的透明操作與存貯訪問。分布式數據庫功能的科學實現密切相關于網絡計算機應用環境，因此要求其相應網絡環境需具備基于全局性檢索查詢策略的合理優化設計，對信息各項傳輸路徑應作出優化選擇并提供可靠性服務，展開高效有針對性的網絡化數據管理，同時在數據庫管理與各類網絡通信軟件中應設有必要的網絡存取進程接口服夸。

（二）數據庫同步技術：通過交換每個成員中所有已更新的記錄和對象， 來更新一個副本集的兩個成員的過程。當每個副本集內的更改都相互應用于另一個副本集時， 兩個副本集成員就實現了同步。數據庫同步又分三種：直接同步，即用于在直接連接到局域網的副本之間對數據進行同步的方法， 可通過共享的網絡；文件夾使用間接同步，即一種用于斷開連接環境中( 如帶著便攜式計算機外出時) 的同步方法，必須用“復制管理器”來配置間接同步；Internet 同步，用于將已配置了 Internet 服務器的脫機環境中的副本同步。必須使用“復制管理器”來配置 Internet 同步。基于各類生產經營管理需求，總公司與分公司間常常需要展開數據交換與傳遞，總公司需對分公司各項日常生產經營管理數據進行實時動態掌握，而往往總部與分公司跨地域性較大，常常不在同一所城市，進一步導致了數據處理具有一定的不良分散性，為有效解決該類矛盾，促進總公司與分公司間的數據快速同步更新、確保一致性，我們應從全局角度出發，科學樹立數據庫設計原則，自下而上將該類數據合理構建為分布式系統，進而確保全局數據的統一與完整。即分公司依然存儲本單位數據，總部數據庫則存儲整體業務數據，并對其一致性與完整性展開科學檢查。雖然該類方式存在數據冗余現象，然而在不同場地對同一數據存儲多個副本可有效提升系統可用性與可靠性，令其局部應用效率顯著提升并合理降低通訊投入代價。在數據存儲層面DDBMS可通過分片、復制及兩者結合的方式實現，將數據關系分片可便于我們依據用戶需求實施對數據的組織分布管理，現行分片方式包含垂直、水平、混合與導出分片等，我們可依據數據不同關系采用相應的分片方式。在總部與分公司關系數據的處理中，基于分公司數據從屬于總部業務數據，因此我們可通過并運算采用水平分片方式重構數據關系。針對Web數據庫與總公司數據庫的服務器數據依據應用功能進行劃分，因此對其數據關系我們應采用垂直分片處理方式。數據同步應依據系統需求采用合并與事務復制方式，基于分公司僅存儲本單位數據，相應各類數據分析及管理功能由總公司數據庫服務器承擔實現，各分公司僅需將完成更新的數據傳遞至總部數據庫即可，因此我們可應用事務復制同步各項業務數據，將分公司數據庫看做分發者與出版者，而總部數據庫則為訂閱者，針對各項分公司數據構建快照代理，同時對各類同步狀態信息進行完善記錄。應用事務復制的每一項分公司數據庫都包含自身讀取日志代理，在分發者上運行并承擔與出版者的連接。

（三）緩沖池技術：一個緩沖池是與單個數據庫相關聯的，可以被多個表空間使用。當考慮將緩沖池用于一個或多個表空間時，必須保證表空間頁大小和緩沖池頁大小對于緩沖池所“服務”的所有表空間而言都是一樣的。一個表空間只能使用一個緩沖池。數據庫連接緩沖池，其實就是保存數據庫連接的一個集合。需要數據庫連接緩沖池是因為每次對數據庫的開閉都是非常耗時耗資源的，如果并發請求過大，可能就導致系統反應緩慢甚至造成崩潰。

（四）觸發器實現算法簡介：當前數據庫應用的一個普遍要求是數據庫管理系統能夠在一些數據庫相關事件發生時觸發預先定義的操作，實現信息管理的自動化，因此引進了觸發器機制。觸發器可以增強引用完整性，加強復雜業務的規則，或者監控數據庫的變動，并執行一定的數據操作。觸發器機制實現主要涉及觸發事件的檢測以及觸發條件的判決等關鍵技術問題，以及對觸發器的編譯存儲和調用執行等具體操作。

觸發器事件檢測機制包括對事件的檢測和存儲，是實現觸發器的關鍵。觸發器的條件判決機制是觸發器的核心，將觸發器分為前觸發、約束判定和后觸發三種類型。觸發器的更新操作是對一個觸發器進行編譯后，替換已存在的作用在同一個表上的同名觸發器，基本操作與觸發器的創建是一致的；觸發器的刪除操作步驟主要是在數據字典中對指定的觸發器進行查詢并刪除。

二、分布式技術輔助事務處理應用

事務處理實踐中我們選定MSDTC為事務管理器，實現對各項服務器從事事務處理的協調。為有效降低網絡故障產生的不良影響、杜絕分布式事務引發不同服務器數據不一致現象。我們可將其處理過程分為準備與提交兩類階段。在服務器端首先用腳本程序語句啟動分布式事務，令服務器發揮事務管理功能，而后執行遠程存儲及分布式查詢目標，該階段事務管理服務器可完成對MsDTc的自動調用，并令遠程服務器有效參與到各項分布式事務中。腳本程序對調用語句執行時，分布式事務服務器將會再次對MSDTC進行調用，進而完成對以上兩階段提交過程的高效管理，令連接與遠程服務器實現回滾或提交事務。例如，在數據業務系統中，倘若數據庫管理系統分析有重復錄入數據現象，則會插入該數據信息至重復數據記錄表中，并在相應局部數據庫中設定該條記錄為無效狀態。另外我們還應選擇局部數據庫構建存儲數據過程更新狀態，在主服務器中執行腳本程序、啟動相關分布式事務系統并插入記錄于主數據庫服務器中，同時將局部數據庫相應數據表字段進行更新處理，進而全面保障系統數據的科學一致性與完整性。

三、結語

隨著分布式數據庫廣泛應用于各個行業，異構數據庫海量數據傳輸成為計算機研究人員關注的焦點，本文研究了分布式數據庫之間數據同步，采用傳輸緩沖池同步技術，確保發送數據庫與接收數據庫數據的一致性?；诜植际綌祿斓膬瀯萁Y構特征，我們只有科學應用分布式數據庫技術展開事務處理。依據網絡環境特征選擇合理的數據存儲方式，才能有效解決數據分散與集中管理矛盾，全面實現數據的科學共享與交換更新管理。

作者簡介：沙林斌（1982—），男，江蘇南通人，山東財經大學講師，2008年7月畢業于防空兵指揮學院計算機科學與技術專業 獲學士學位。2013年3月至今同濟大學軟件學院讀碩士研究生。