什么是“透明数据库管理系统”？

引言

在当今的数字时代，高效且安全地管理选定的数据集比以往任何时候都更加重要。透明数据库管理系统 (DBMS) 主要旨在通过以有效的方式使用户无法感知复杂的数据处理过程来满足这一需求。简单来说，它允许用户与数据进行交互，而无需了解数据是如何、在哪里存储、处理或管理的。

通常，这种 DBMS 可确保数据访问、存储、备份和安全等任务自动进行，用户只需极少或无需干预。无论是检索文件还是更新记录，系统都会默默地处理技术步骤，从而带来无缝的体验。

透明数据库管理系统 (DBMS) 是什么意思？

透明数据库管理系统 (DBMS) 主要是一个有效地管理数据，从而向用户隐藏复杂性的系统。简单来说，当某人使用透明的 DBMS 时，他们不必担心数据是如何存储的、存储在哪里，或者它是如何处理的。所有这些都在后台默默进行。

透明的 DBMS 被创建出来是为了让用户能够顺畅地访问数据，同时又不暴露数据存储、管理和检索的复杂性。此类系统提供了多种透明性，如位置透明性、分片透明性、复制透明性、并发透明性和故障透明性，它们用于隐藏技术细节，从而用户可以专注于实际数据。通过本文，我们将探讨透明 DBMS 的主要特性，即数据分布和复制、并发控制以及系统故障，并展示它们如何使系统用户友好。了解 DBMS 的透明运行方式使用户能够理解该系统的优势以及它如何使他们在复杂环境中更轻松地处理数据。

现在，让我们想象一下我们正在使用一个通常显示我们银行余额的智能手机应用程序。通常，我们看不到获取数据、验证身份或更新记录所涉及的步骤，但我们看到了最终结果。这就是透明性。系统在后台完成所有工作，而不会影响用户。然而，这种方法使得没有技术知识的人更容易使用数据库。它还可以减少错误，提高安全性，并使系统运行更顺畅。主要目标是使用户的体验尽可能简单明了，同时系统有效地处理技术细节。

透明 DBMS 的主要特性是：

• 位置透明性：它指的是 DBMS 允许用户访问物理存储的数据，而不考虑其物理位置。数据分布在不同的存储区域，但 DBMS 负责提供隐藏这种分布的接口，使其对用户不可见。
• 分片透明性：通过分片透明性，用户可以像处理单个数据单元一样处理数据，即使数据被设计成分片并存储在不同的部分或表中；这种数据分解的现象对用户是隐藏的，DBMS 会在需要时将它们合并。
• 复制透明性：复制透明性是一种让用户看到数据，而无需了解该数据是否已在多个地方被复制（复制）的方式。数据的复制由 DBMS 控制，DBMS 确保跨副本的更改同步，并为用户创建数据库的一致视图。
• 并发透明性：并发透明性使得多个用户可以同时读写数据而没有任何障碍。DBMS 使用锁定或版本控制等技术来处理共享数据的并发访问和更新，以确保数据的一致性和完整性。
• 故障透明性：故障透明性表明 DBMS 应该能够应对系统中某一部分的故障，而不会显着降低整个系统的性能。因此，系统应该能够从服务器崩溃或网络问题等故障中恢复，以便数据仍然可以访问——即使是通过冗余存储或备份系统。

上述 DBMS 的目标通过抽象数据共享、复制和处理并发问题，同时有效地管理故障，从而使用户更容易管理数据。

日常使用的透明 DBMS 示例

透明的 DBMS 通常在后台默默工作，使用户更轻松。以下是显示这种情况如何在不同类型的透明性中发生的真实世界示例：

1. 位置透明性

• 场景：一家在线零售公司主要将其产品数据存储在巴黎、迪拜和悉尼的服务器上。
• 用户交互：位于柏林的仓库工作人员搜索系统以检查库存。
• 透明 DBMS 功能：DBMS 从所有三个服务器位置提取数据，而不显示其来源。
• 用户体验：工作人员看到的库存是完整的，就好像所有库存都来自一个地方一样，但他们不知道实际上是从三个不同的国家提取的。

2. 分片透明性

• 场景：一个视频流平台为了提高性能，主要将电影的不同部分（视频、音频和字幕）存储在不同的服务器上。
• 用户交互：南非的一名观看者播放一部电影。
• 透明 DBMS 功能：系统自动从各个来源收集电影的每个部分，并有效地将它们组合在一起。
• 用户体验：观看者享受流畅的播放，而不知道视频、音频和字幕是分开存储的。

3. 复制透明性

• 场景：一所大学在多个基于云的服务器上维护学生记录的副本，以确保在注册期间能够快速访问。
• 用户交互：一名学生登录查看他们的成绩单。
• 透明 DBMS 功能：DBMS 选择其中一个副本检索数据，并确保如果任何内容发生更改，其他副本也会更新。
• 用户体验：学生看到的是最新信息，而没有意识到它实际上来自几个相同的副本。

分布式 DBMS 中的透明性

分布式 DBMS 中的透明性使得分布式客户端能够让用户使用分布式 DBMS 的数据和服务，而无需面对事务信息。

• 透明性是一个两级过程，这意味着更高层级的语义与低层级的实现问题分开。
• 因此，透明系统的特点是实现细节不会向用户透露。
• DBMS 的完全透明性是其在开发复杂应用程序方面如此出色的主要原因，因为它为开发此类应用程序提供了最高级别的支持。
• 很明显，我们希望所有 DBMS（集中式或分布式）都完全透明。
• 用户仍然可以发出上述查询，而无需额外关注数据的分片、位置或复制，让系统自行解决这些问题。
• 主要关注点是在分布式环境中提供数据独立性。

数据独立性

数据独立性是指在数据库系统的某一级别更改模式而不修改下一级别的模式的能力。

逻辑数据独立性：该术语涉及用户应用程序的软件设计，这些用户应用程序的软件设计对数据库逻辑框架的更改具有高度的兼容性，建议您放弃原始计划。

物理数据独立性：另一方面，它涉及不向用户应用程序暴露存储结构细节的过程。

常见问题解答

关于透明 DBMS 使用的各种常见问题如下：

问题 1：透明 DBMS 为用户提供了哪些好处？

答案：透明 DBMS 通常将存储复杂性（从位置和

分片到复制和故障恢复）隐藏起来，因此相关用户只需与数据交互，而不必担心其管理。它还执行安全性、

并发和故障处理，从而确保无缝访问和一致的性能。

问题 2：透明性如何帮助数据库的可伸缩性？

答案：数据库的透明性意味着个人不需要知道数据是如何存储的或存储在哪里。相反，它有助于数据库的可伸缩性，因为系统可以添加大量服务器，还可以移动数据，或将其拆分到不同位置，而无需更改个人访问数据的方式。因此，数据库可以平稳地增长并处理更多的用户或数据，同时在整个过程中保持用户体验的简单和一致。

问题 3：透明 DBMS 如何支持数据独立性？

答案：它主要允许对数据库结构进行更改（如添加字段或更改存储），而不会影响用户或应用程序访问数据的方式。这种分层分离有助于长期维护和灵活性。

问题 4：为什么透明性在分布式 DBMS 中很重要？

答案：它允许相关用户轻松地与跨多个服务器的数据进行交互，而无需了解数据的实际位置或结构。这隐藏了技术复杂性，并在大型分布式环境中简化了数据库访问。

结论

总而言之，清晰的 DBMS 使人们能够忘记数据控制的困难，并帮助他们有效地处理数据。识别、分散、复制、并发和故障透明性提供了一种访问和管理数据的方式，而不必知道这些操作是如何在技术上完成的。透明性提高了数据库系统的用户友好性、可伸缩性、容错性和可靠性，使其对用户有利，并从长远来看，对整个企业都有利。