計算機等級考試四級數據庫系統工程師練習
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1.什么樣的數據庫系統是分布式數據庫系統?圖14.1的系統配置在什么情況下只能算分散的數據庫系統?在什么條件下才是分布式數據庫系統? (填空題)
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答案要點： 分布式數據庫是由一組數據組成的，這組數據分布在計算機網絡的不同計算機上，網絡中的每個結點具有獨立處理的能力(稱為場地自治)，可以執行局部應用。同時，每個結點也能通過網絡通信子系統執行全局應用。分布式數據庫定義的要點：分布性、邏輯整體性、自治性和協作性。 *解析： (1)分布性，數據庫中的數據不是存儲在同一場地上，這就可以和集中式數據庫相區別。 (2)邏輯整體性，這些數據邏輯上是互相聯系的，是一個整體，邏輯上如同集中數據庫。(3)自治性，分布數據庫中每個結點上的DBMS具有獨立處理的能力(如果沒有連入網絡，也是一個完整的DBMS)。(4)協作性，分布數據庫中各個結點上的DBMS能相互協調，執行全局應用。答案要點：《概論》圖14.1中，如果用戶既可以通過客戶機對本地服務器中的數據庫執行局部應用，也可以對兩個或兩個以上結點中的數據庫執行全局應用，這樣的系統是分布式數據庫系統。不支持全局應用的系統不能稱為分布式數據庫系統，即只是分散的數據庫系統。(詳細說明參見《概論》14.1.1)
2 . 分布式數據庫系統有什么特點? (填空題)
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答案要點： 分布式數據庫系統是在集中式數據庫系統技術的基礎上發展起來的，但不是簡單地把集中式數據庫分散地實現，它是具有自己的性質和特征的系統。 ? 數據獨立性：除了數據的邏輯獨立性與物理獨立性外，還具有數據分布獨立性亦稱分布透明性。 ? 集中與自治相結合的控制結構：各局部的DBMS可以獨立地管理局部數據庫，具有自治的功能。同時又有集中控制機制，協調各局部DBMS的工作，執行全局應用。 ? 數據可以適當冗余以提高系統的可靠性、可用性和性能。 ? 全局的一致性、可串行性和可恢復性。分布式數據庫系統中各局部數據庫應滿足集中式數據庫的一致性、并發事務的可串行性和可恢復性。除此以外還應保證數據庫的全局一致性、全局并發事務的可串行性和系統的全局可恢復性。(詳細說明參見《概論》14.1.2)。
3 . 試述研制分布式數據庫系統的目的和動機。 (填空題)
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答案要點：研制分布式數據庫系統的目的和動機，主要包括技術和組織兩方面。 ? 適應部門分布的組織結構，降低費用; ? 提高系統的可靠性和可用性; ? 充分利用數據庫資源，提高數據庫的利用率和共享程度; ? 逐步地擴展系統處理能力和系統規模。(詳細說明參見《概論》14.1.3)。
4 . 試述分布式數據庫系統的模式結構。 (填空題)
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答案要點：分布式數據庫系統的模式結構可以分為兩大部分：集中式數據庫系統的模式結構和分布式數據庫系統增加的模式級別，其中包括：(1)全局外模式，它們是全局應用的用戶視圖，是全局概念模式的子集。(2)全局概念模式，它定義分布式數據庫中數據的整體邏輯結構，使得數據如同沒有分布一樣。(3)分片模式，定義片段以及全局關系到片段的映象。 (4)分布模式，定義片段的存放結點。分布模式的映象類型確定了分布式數據庫是冗余的還是非冗余的。(詳細可參考《概論》圖14.3分布式數據庫系統的模式結構)。
5 . 什么是數據分片?有幾種分片方式?數據分片的目的是什么?有什么優點? (填空題)
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答案要點：數據分片就是將數據表按照一定條件劃分成若干子集，每個子集稱為一個片段。 分片的方式有多種，水平分片和垂直分片是兩種基本的分片方式，混合分片和導出分片是較復雜的分片方式。 水平分片是指按一定的條件將關系表按行(水平方向)分為若干不相交的子集，每個子集為關系的一個片段。垂直分片是指將關系按列(垂直方向)分為若干子集。垂直分片的各個片段都要包含關系的碼。這樣才能從各個片段重構原來的關系。 導出分片是指導出水平分片，即水平分片的條件不是本身屬性的條件而是其他關系的屬性的條件。 混合分片是指按上述三種分片方式得到的片段繼續按另一種方式分片。數據分片的優點是：數據不是按照關系而是按片段來存放，有利于更好地根據用戶需求來組織數據的分布，也有利于控制數據的冗余度。
6 .試述分布透明性的內容。 (填空題)
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答案要點：分布透明性包括分片透明性、位置透明性和局部數據模型透明性。 分片透明性指用戶或應用程序只對全局關系進行操作而不必考慮關系的分片。當分片模式改變了，由于全局模式到分片模式的映象，全局模式不變，應用程序不必改寫。 位置透明性指用戶或應用程序不必了解片段的存儲場地，當存儲場地改變了，由于分片模式到分布模式的映象，應用程序不必改變。同時，若片段的重復副本數目改變了，數據的冗余度改變了，用戶也不必關心如何保持各副本的一致性，這就是重復副本的透明性。局部數據模型透明性指用戶或用戶程序不必了解局部場地上使用的是哪種數據模型。
7 .什么是同構型D-DBMS? 什么是異構型D-DBMS? (填空題)
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答案要點： D-DBMS的同構和異構可以有三級：硬件級、操作系統級和局部DBMS級。其中最主要的是局部DBMS這一級，因為硬件和操作系統的不同將由通信軟件處理和管理。所以，同構型D-DBMS定義為：在分布數據庫系統中若每個結點的局部數據庫具有相同的DBMS則成為同構型D-DBMS;若各結點的局部數據庫具有不同的DBMS，則成為異構型的D-DBMS。(詳細說明參見《概論》14.2.4)
8 .設在《概論》14.2.3節的分布式數據庫系統例子中，還有全局關系SC(SNO，CNO，G)，它具有兩個導出分片SC_A，SC_B，分別存儲理學院和文學院學生的選課記錄。SC_A存放在場地4，SC_B存放在場地今有一個稍復雜的查詢，從終端輸入一個課程號，查找選修該課程的學生學號和姓名，并把它們顯示在屏幕上。請寫出具有不同層次分布透明性(類比例子中的三種情況)的應用程序。不必給出細節，只需寫出算法思想。 (填空題)
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情況1 若系統具有分片透明性，則 Scanf(″% s″，Scnumber); / * 從終端讀入課程號到變量Scnumber中 */ EXEC SQL SELECT Sno，Sname INTO ：SNO， ：NAME / * SNO，NAME為程序變量 * / FROM SC，Student / * 在全局關系SC，Student中查找 * / WHERE SC.Cno =：Scnumber AND SC.Sno=Student.Sno; Printf(″% s，% s″，SNO，NAME); / * 把SNO，NAME輸出在屏幕上 * / 情況2 若系統具有位置透明性，但不具有分片透明性，則 Scanf(″% s″，Scnumber); EXEC SQL SELECT Sno，Sname INTO ：SNO， ：NAME FROM SC_A，S_A WHERE SC_A.Cno =：Scnumber AND SC_A.Sno=S_A.Sno; If(! FOUND){ EXEC SQL SELECT Sno，Sname INTO ：SNO， ：NAME FROM SC_B，S_B WHERE SC_B.Cno =：Scnumber AND SC_B.Sno=S_B.Sno;｝ Printf(″% s，% s″，SNO，NAME); 情況3 若系統只具有局部數據模型透明性，不具有位置透明性(當然也就不具有分片透明性)，則 Scanf(″% s″，Scnumber); EXEC SQL SELECT Sno，Sname INTO ：SNO，：NAME FROM SC_A AT Site4， S_A AT Site1 / * 先在場地4的片段SC_A和場地1的片段S_A中查找* / WHERE SC_A.Cno =：Scnumber AND SC_A.Sno=S_A.Sno; If(! FOUND){ EXEC SQL SELECT Sno，Sname INTO ：SNO，：NAME FROM SC_B AT Site5，S_B AT Site2 / * 再在場地5的片段SC_B和場地2的片段S_B中查找*/ /*也可以在場地5的片段SC_B和場地3的片段S_B中查找* / WHERE SC_B.Cno =：Scnumber AND SC_B.Sno=S_B.Sno; } Printf(″% s，% s″，SNO，NAME);
9 .對14.3.1節的例子中介紹的六種策略改用下列估算值后分別計算通信時間： 紅色零件數=1000， 北京供應商的裝運單=10000。 (填空題)
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策略1 把關系P傳送到場地A，在A地進行查詢處理，所以， T[1]=1+105×100/104 =103秒(16.7分) 策略2 把關系S，SP傳到場地B，在B地執行查詢處理，所以 T[2]=2+(104+106)×100/104≈10 100秒(2.8小時) 策略3 在場地A連接關系S和SP，選出城市為北京的元組(104個)然后對這些元組中的每個元組的Pno，詢問場地B看此零件是否紅色。所以共問答104次，由于不是傳送數據，只是消息的問答，所以 T[3]=2×104s (5.6小時) 策略4 在場地B選出紅色零件的元組(103個)，然后對每一個元組逐一檢查A站，看北京供應商的裝運單中是否有這個零件裝運單(若有則選出SNO)每做這樣一次檢查包括2次消息，共問一答103次，所以 T[4]=2×103s (33.3分) 策略5 在場地A選出北京的供應商的裝運單把結果送到場地B，在場地B完成最后處理，所以 T[5]=1+(104×100)/104≈101秒 (1.68分) 策略6 在場地B的關系 P 中選出紅色的元組(1000個)，把結果送到場地A完成最終處理。所以 T[6]=1+(1000×100)/104=11秒
10 .試述下列概念：兩段提交協議(2PC);分布事務的原子性;全局死鎖。 (填空題)
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答案要點： 2PC：2PC把一個分布事務的事務管理分為協調者和參與者。 2PC的第一階段：協調者向所有參與者發出“準備提交”信息。如果某個參與者準備提交，就回答“就緒”信息，否則回答“撤銷”信息。參與者在回答前，應把有關信息寫入自己的日志中。協調者在發出準備提交信息前也要把有關信息寫入自己的日志中。如果在規定時間內協調者收到了所有參與者“就緒”的信息，則將作出提交的決定，否則將作出撤銷的決定。 2PC的第二階段：協調者將有關決定的信息先寫入日志，然后把這個決定發送給的所有的參與者。所有參與者收到命令之后首先往日志中寫入“收到提交(或撤銷)”決定的信息，并向協調者發送“應答(ACK)”消息，最后執行有關決定。協調者收到所有參與者的應答消息后，一個事務的執行到此結束，有關日志信息可以脫機保存。 分布事務的原子性：分布事務的原子性就應該是：組成一個全局事務的所有子事務要么一致地全部提交，要么一致地全部滾回。全局死鎖：全局事務執行時發生的涉及兩個以上場地上的死鎖。
11 .在分布式數據庫系統中，對多副本的封鎖有幾種解決方法? (填空題)
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處理多副本的封鎖可采取如下幾種方法：(1)對寫操作，要申請對所有副本的X鎖。對于讀操作，只要申請對某個副本的S鎖。(2)無論是寫操作還是讀操作都要對多數(大于半數)副本申請X鎖或S鎖。(3)規定某個場地上的副本為主副本，所有的讀寫操作均申請對主副本的封鎖。
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