19、数据库系统架构深度解析

数据库系统架构深度解析

1. 数据库系统架构概述

数据库系统架构深受底层计算机系统的影响，尤其是计算机架构的网络连接、并行性和分布性等方面。网络连接使任务可在服务器和客户端系统间分配，催生了客户端 - 服务器数据库系统；计算机内的并行处理能加速数据库活动，推动了并行数据库系统的发展；数据分布让数据可存于产生地或最需要之处，促进了分布式数据库系统的出现。

2. 集中式数据库系统

集中式数据库系统在单一计算机系统中运行，涵盖从个人计算机上的单用户数据库系统到大型系统上的高性能数据库系统。现代通用计算机包含中央处理器（UCP）和设备控制器，通过总线访问共享内存。UCP 有本地缓存以加速数据访问，UCP 和设备控制器可并发执行，缓存能减少对共享内存的竞争。

计算机使用方式分为单用户和多用户系统。单用户系统如个人电脑，通常缺乏多用户系统的一些功能，如并发控制、复杂的恢复功能，且大多不支持 SQL。多用户系统则能为大量通过终端连接的用户提供服务，支持事务的各种特性。

如今的通用计算机虽有多个处理器，但多采用粗粒度并行，通常有两到四个处理器共享主内存。在这类机器上运行的数据库通常不在不同处理器间分割简单查询，而是在单个处理器上执行每个查询，同时支持多个查询并发执行，提高了事务处理的生产率。单处理器机器上的数据库已有多任务处理能力，粗粒度并行机器在逻辑上与单处理器机器相似，为单处理器机器设计的数据库系统可轻松适应粗粒度并行机器。而细粒度并行机器有大量处理器，在其运行的数据库系统会尝试并行处理用户请求的简单任务，如查询。

3. 客户端 - 服务器数据库系统

随着个人计算机性能提升且价格降低，系统逐渐远离集中式架