提升面向事务的数据库管理效能

### 提升面向事务的数据库管理效能 在当今数字化时代，数据库管理对于企业的运营和发展至关重要。然而，当前数据库管理存在诸多问题，如数据库异构、管理不善等，严重影响了事务处理的效率和企业的竞争力。本文将深入探讨如何改善面向事务的数据库管理，从多个方面提出有效的解决方案。 #### 1. 数据库管理现状 在处理长事务时，我们往往忽略了数据库管理不善的问题。自20世纪70年代中期以来，企业虽将数据库视为重要的企业资源，但多数未能进行有效的管理。数据库不仅异构，导致即使联网也不兼容，而且其组织水平、内容重叠、不一致程度以及缺乏清理等问题，都被视为正常现象，而未被当作危险信号。 许多组织为改善现状设立了数据库管理员（DBA）的职能，但随着供应商的介入，数据库相关工作岗位不断增加，如数据管理员、数据架构师和首席数据库架构师等。企业在分布式异构数据库环境中工作，却未能有效管理数据库资源，甚至还在构建更多不兼容的数据库，这对事务处理和高层管理的执行信息系统计划都产生了负面影响。 #### 2. 成功数据库方法的特征 在20世纪90年代，技术领先的挑战与文化特征相关，多数计算机人员若不改变观念和技能，就难以成为企业所需的前沿数据库实施者，在事务处理和执行信息系统开发方面也难以更具创造性和想象力。大型供应商技术的专有性也是创新的主要障碍，这类似于东欧和前苏联中央计划经济的崩溃。 企业需要找到动态灵活的解决方案，以高效利用计算机和通信技术。这包括使用能够响应事务环境发展需求的新型工具，使企业的信息和知识资产能够在多种计算机平台上访问。管理者、专业人员和职员应能够动态地组织和操作数据库资产，以解决特定问题，而不是依赖预先设定的模式。 计算机增强智能是20世纪90年代的主要趋势之一，知识库和数据库是高效解决方案的两大支柱。为应对概念、描述和计算方面的挑战，可采取以下措施： - **使用原型设计**：帮助降低概念复杂性。 - **实施合理的分析和设计程序**：处理描述复杂性。 - **依靠知识工程、超级计算和网络**：控制计算复杂性。 企业应借鉴他人的经验，将先进的技术，如基于规则的系统、模糊逻辑和神经网络等，转化为实际的企业资产，而不是继续使用旧的、无效的概念和工具。 #### 3. 迈向联邦处理解决方案 文化变革对于新的发展至关重要，解决长事务带来的挑战不能依靠旧技术和蛮力，而需要强大的工具和智能的使用方法。将信息和知识作为企业资产进行管理，需要有明确的目标，并借助技术的支持，使获取的知识能够产生实际的输出。 数据库是现实世界的模型，在数据库设计中，首先要将现实世界转化为语义模型，这需要通过认知、语义相关性和概念建模等步骤来实现。为了高效地存储、分布、维护和解释大量的知识和信息，需要采用合作处理的方式，为实时性能提供解决方案，以满足网络工作站、小型计算机、大型计算机和新一代超级计算机的工作组需求。 以企业的外汇交易、证券期货、期权和商品交易为例，这些领域有很多共同点，但在许多公司中，它们却各自为政，数据库设计、使用和维护存在差异和不兼容性。因此，需要找到一种更好的方法来实现数据库集成，联邦式方法是一个不错的选择。 联邦式数据库集成方法将系统的大小与灵活性相结合，既实现了数据库内容的集成，又保证了每个位置的小单元灵活性。联邦制的概念在政治和社会结构中早已存在，现在也成为了国际组织和数据库架构的关键词。与集中式数据库相比，联邦式数据库更适合当今的需求，而全球模式方法在处理异构数据库时并不适用。 #### 4. 联邦数据库的紧密和松散耦合 网络异构数据库的联合不是非黑即白的，而是存在多种程度的耦合。紧密耦合的极限情况是全球模式，但已被证明不可行；松散耦合的极限情况是简单的直通，主要用于查询目的。 有一些直通解决方案的例子，如Lotus Development的DataLens为1 - 2 - 3电子表格用户提供了访问20种不同且不兼容数据库的可能性，Apple Computers的DAL为MacOS用户提供了类似功能，IBM通过Information Builders开发的EDAlSQL提供了直通解决方案。 虽然直通解决方案在某些情况下有效，但也存在供应商限制，并且非常松散耦合的数据库仅适用于查询类型的应用，不能为事务处理提供坚实的基础。事务处理需要更紧密的耦合，但具体程度取决于工作的性质。 松散耦合的异构数据库也非常重要，查询是不断扩展的实施领域的重要组成部分，临时查询可能很复杂，需要访问许多分布式资源并具备在线跨数据库功能。灵活的实时查询策略的特征可以纳入自适应多属性数据库实用模型中。在直通级别以上，即使是更松散耦合的解决方案也可以在事务处理中发挥作用，特别是在本地更新时。 联邦制在技术上带来了灵活性和更高的效率。与集中式数据库相比，维护大型集中式数据库结构需要管理大量的指针和索引，而联邦式数据库的管理更加容易。需要注意的是，联邦制与分散化不同，分散化是中心将任务委托给外围单位，而联邦制是外围单位赋予中心权力，中心起到协调、建议和影响的作用，而不是命令。 在联邦式数据库解决方案中，每个本地单元在处理本地感兴趣的事务和查询时完全自主，但随时准备在全球事件中进行协作。这种“不到100%控制”的概念在商业中非常重要，但对于许多技术人员和数据处理人员来说却比较陌生。 以下是集中式数据库和联邦式数据库的对比表格： |对比项|集中式数据库|联邦式数据库| | ---- | ---- | ---- | |管理难度|大，维护需管理大量指针和索引|小，管理更轻松| |灵活性|低，结构固定|高，各单元自主且可协作| |扩展性|差，难以适应大规模数据和复杂应用|好，可按需扩展| #### 5. 异构数据库资源的字典 分布式异构计算环境需要一流的字典，以便定位、使用和维护远程资源。这样的字典必须能够适应异构性，处理分区和复制的信息元素（IE），支持数据库管理系统（DBMS）资源管理器，并增强整个系统的可扩展性。 异构性不仅包括数据库，还涉及多种问题，如不兼容的操作系统平台、不同的发布和安装参数、多种网络类型和相关通信链接、不同的数据模型及其物理表示、约束和关系、异构的数据访问语言和接口机制，以及各种系统组织、访问方法和管理策略。 字典的每个组件都应支持异构计算环境，使远程资源能够被定位、识别、解释、使用和维护，并优化远程访问请求。资源描述应包含所有命名资源（硬件、软件等）的标识和定义，包括功能组件、集群方案、访问方法和使用统计信息。用户配置文件也很重要，应描述计算机和通信网络中所有授权资源，包括用户或用户组的访问权限、定制的系统参数和默认值，以及通常由站点处理的会计参考信息。 目前，典型的字典工具大多不支持异构环境，许多甚至无法处理分区和复制的资源。能够满足上述要求的字典应具备高效的跨数据库通用访问协议，并且可扩展。理想情况下，在线数据字典应支持分布式环境中IE的动态重新定位和重新分区，便于在不同站点进行系统迁移，并采用分布式模型而不是集中式模型。 一个灵活且适应性强的字典应分为两个版本： - **简单版本**：适合维护名称 - 地址和描述映射，处理简单事务和有限查询。 - **复杂版本**：能够支持长事务和分析查询，参与与资源管理器的合作处理。 两个版本都应包含系统对资源执行的适当约束规范，如与网络范围的进程的链接、引用关系、授权参考等。此外，还需要有事务和查询评估以及与应用程序相关的资源操作的执行计划基础设施，以适应异构资源。 以下是字典功能需求的流程图： ```mermaid graph LR A[异构计算环境] --> B[定位远程资源] A --> C[使用远程资源] A --> D[维护远程资源] B --> E[支持异构性] C --> E D --> E E --> F[处理分区和复制IE] E --> G[支持DBMS资源管理器] E --> H[增强系统可扩展性] F --> I[资源描述详细] G --> I H --> I I --> J[支持跨数据库访问] I -- ```