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分布式数据库查询优化的研究

作　者: 吴宪
导　师: 龙熙华
学　校: 西安科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 分布式数据库查询优化性能优化分布式查询缓存
分类号: TP311.138
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

随着科学技术的发展以及计算机网络技术的普及,分布式数据库系统逐渐取代了集中式数据库系统,走进我们的生活中。然而伴随着分布式数据库系统的广泛应用,其所涉及的查询效率以及性能问题也就随之而来,因此分布式数据库的查询优化成为分布式数据库领域的研究热点之一。本文首先介绍了一些分布式数据库的相关知识,如数据分布、数据分片、连接相关操作以及分布式数据库的查询过程。其次简要讲述了几种常规的优化算法:基于关系代数等价变换的优化算法,基于连接的优化算法以及基于半连接的优化算法。然后详尽的分析了两类应用广泛的优化算法及其改进算法:SDD₁及其改进算法和哈希划分等值连接算法及其改进算法。最后在对上述这些算法进行研究的基础上,对以上算法很少涉及的I/O代价和CPU代价,从重复查询的角度,通过两种主要的数据结构结合LRU算法以及一致性哈希算法,设计了一种基于分布式查询缓存的优化方案,本文称之为DCO（Distributed Cache Optimization分布式缓存优化）,用来提高整个分布式数据库系统的查询吞吐量以及响应时间。这种方案主要适用于以分布式数据库的主站点作为分布式查询结果的装配站点这种情况。在缓存实验中设计了三组测试用例,实验结果表明了本方案的有效性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 选题背景和研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 本文研究内容及结构  10-11
2 分布式数据库系统概述  11-19
  2.1 分布式数据库系统的特点以及分类  11-13
    2.1.1 分布式数据库系统的特点  12
    2.1.2 分布式数据库系统的分类  12-13
  2.2 数据分片和数据分布  13-15
    2.2.1 数据分片  13-14
    2.2.2 数据分布  14-15
  2.3 连接相关运算  15-17
  2.4 分布式数据库的查询步骤  17-18
  2.5 小结  18-19
3 典型分布式数据库查询优化算法  19-40
  3.1 基于关系代数等价变换的优化方法  19-21
  3.2 基于半连接操作的优化算法  21-23
  3.3 SDD_1 算法及其相关改进算法  23-28
    3.3.1 SDD_1 算法  23-28
    3.3.2 SDD_1 算法的不足以及相关改进算法  28
  3.4 基于直接连接操作的查询优化  28-31
  3.5 哈希划分等值连接查询优化算法  31-39
    3.5.1 哈希划分相关概念  32-36
    3.5.2 Chain 算法  36-37
    3.5.3 Kruskal 启发式算法  37-38
    3.5.4 Chain 算法和Kruskal 算法的不足及其相关改进  38-39
  3.6 小结  39-40
4 基于分布式缓存的分布式数据库查询优化  40-59
  4.1 缓存设计思路  40-41
  4.2 缓存设计方案  41-42
  4.3 缓存工作原理  42-43
  4.4 缓存相关模块设计  43-55
    4.4.1 缓存管理模块设计  43-47
    4.4.2 缓存管理模块核心数据结构  47-49
    4.4.3 缓存的数据分配策略  49-52
    4.4.4 缓存的通信协议  52-55
  4.5 缓存的应用策略  55-56
  4.6 本方案同现有数据库管理系统缓存的比较  56-58
  4.7 小结  58-59
5 实验设计以及实验结果分析  59-65
  5.1 硬件环境  59
  5.2 软件环境  59-60
  5.3 实验过程以及测试用例  60-61
  5.4 实验结果分析  61-64
  5.5 小结  64-65
6 结论  65-67
  6.1 结论  65
  6.2 下一步工作展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
附录  71

分布式数据库查询优化的研究

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