DBMS 的集中式和客戶端伺服器架構

簡介

資料庫管理系統（DBMS）是一種設計用於以結構化方式管理和組織資料的軟體系統。為了實現這一目標，DBMS使用特定的架構來規定資料的儲存、檢索和更新方式。在DBMS中，最常用的兩種架構是集中式架構和客戶端-伺服器架構。

集中式架構

集中式資料庫管理系統（DBMS）的架構是指所有資料儲存在單一伺服器上，所有用戶端連接到該伺服器以存取和操作資料。這種架構也被稱為單體架構。集中式架構的主要優勢之一是其簡單性 - 只有一個伺服器需要管理，所有客戶端使用相同的資料。

但是，這種類型的架構也有一些缺點。主要缺點之一是，由於所有資料都儲存在單一伺服器上，因此隨著客戶端數量和/或資料量的增加，該伺服器可能會成為瓶頸。此外，如果伺服器因任何原因宕機，所有用戶端都會失去資料的存取權。

使用集中式架構的 DBMS 的一個範例是 SQLite，它是一個開源、獨立、高可靠性、嵌入式、功能齊全的公共網域 SQL 資料庫引擎。 SQLite 的架構是基於客戶端-伺服器模型，但整個資料庫包含在單一檔案中，因此非常適合中小型應用程式。

範例

import sqlite3

#connect to the database
conn = sqlite3.connect('example.db')

#create a cursor object
cursor = conn.cursor()

#create a table
cursor.execute('''CREATE TABLE employees (id INT PRIMARY KEY NOT NULL, name TEXT NOT NULL, salary REAL);''')

#commit the changes
conn.commit()

#close the connection
conn.close()

Explanation

的中文翻譯為：

解釋

在上面的範例中，我們匯入sqlite3 模組，連接到名為「example.db」的資料庫，建立一個遊標對象，然後使用該遊標建立一個名為「employees」的表，其中包含三個欄位： “id” 、“姓名”和“工資”。此表定義為「id」列的 INT 資料類型（也設定為主鍵和 NOT NULL）、「name」列的 TEXT 資料類型和「salary」列的 REAL 資料類型。建立表格後，我們使用“commit”方法儲存更改，並使用“close”方法關閉連線。

客戶端-伺服器架構

DBMS的客戶端伺服器架構是一種資料儲存在中央伺服器上，但用戶端連接到該伺服器以存取和操作資料的架構。這種架構比集中式架構更複雜，但它比後者提供了幾個優勢。

客戶端-伺服器架構的主要優點之一是它比集中式架構更具可擴展性。隨著客戶端數量和/或資料量的增加，可以升級伺服器或添加額外的伺服器來處理負載。這使得系統即使在規模擴大時也能繼續平穩運作。

客戶端-伺服器架構的另一個優點是它比集中式架構更容錯。如果一個伺服器宕機，其他伺服器可以接管其職責，客戶端仍然可以存取資料。這使得系統不太可能遭遇停機時間，這在許多商業環境中是一個關鍵因素。

一個使用客戶端-伺服器架構的資料庫管理系統的範例是MySQL，它是一個開源的關聯式資料庫管理系統。 MySQL使用多執行緒架構，多個客戶端可以同時連接到伺服器並發出請求。伺服器處理這些請求並將結果傳回給相應的客戶端。

範例

import mysql.connector

#connect to the database
cnx = mysql.connector.connect(user='username', password='password', host='hostname', database='database_name')

#create a cursor object
cursor = cnx.cursor()

#create a table
cursor.execute('''CREATE TABLE employees (id INT PRIMARY KEY NOT NULL, name VARCHAR(255) NOT NULL, salary DECIMAL(10,2));''')

#commit the changes
cnx.commit()

#close the connection
cnx.close()

Explanation

的中文翻譯為：

解釋

在上面的範例中，我們匯入 mysql.connector 模組，使用「connect」方法連接到資料庫，並傳入必要的參數，例如使用者名稱、密碼、主機名稱和資料庫名稱。我們建立一個遊標對象，並使用該遊標建立一個名為「employees」的表，其中包含三列：「id」、「name」和「salary」。

此表的「id」列定義為 INT 資料類型，該列也設定為主鍵且 NOT NULL，「name」列定義為 VARCHAR 資料類型，而「salary」列定義為 DECIMAL 資料類型。建立表格後，我們使用“commit”方法儲存更改，並使用“close”方法關閉連線。

分片

分片是一種將大型資料庫分散在多個伺服器上的方法。這種方法通常用於客戶端-伺服器架構中，以提高效能和可擴展性。資料被分割成稱為分片的較小區塊，然後分佈在多個伺服器上。

每個分片都是一個獨立的資料子集，客戶端可以連接到任何伺服器來存取他們需要的資料。這種方法允許水平擴展，這意味著隨著資料量或客戶端數量的增加，可以向系統添加更多伺服器來處理負載。

複製

複製是在不同伺服器上維護資料庫的多個副本的一種方法。這種方法通常用於客戶端-伺服器架構中，以提高容錯性和效能。有幾種類型的複製，包括主從複製，其中一個伺服器充當主伺服器，其他伺服器充當從伺服器，並且在主伺服器上進行的所有變更都會複製到從伺服器上。

另一種類型的複製稱為主主複製，其中多個伺服器可以充當主伺服器和從伺服器，允許將資料寫入任何伺服器，並將變更複製到所有其他伺服器。

快取

快取是一種將頻繁存取的資料儲存在記憶體中以提高存取速度的方法。這種方法通常用於集中式和客戶端-伺服器架構以提高效能。當客戶端向伺服器請求資料時，伺服器首先檢查資料是否已經在快取中。

如果是，伺服器從快取中返回數據，這比從主數據儲存中檢索數據要快。快取還可以用來暫時儲存即將寫入主數據儲存的數據，這有助於減輕伺服器的負載，提高寫入效能。

負載平衡

負載平衡是一種在多個伺服器之間分配負載的方法。這種方法通常用於客戶端-伺服器架構中，以提高效能和可擴展性。負載平衡器通常放置在一組伺服器前面，負責將傳入請求分發到不同的伺服器。

這可以透過多種方式來實現，例如輪詢或最小連接數，並且目標是確保盡可能有效地使用所有伺服器。負載平衡也有助於提高容錯性，因為如果一個伺服器宕機，負載平衡器可以將流量重新導向到其他伺服器，保持系統平穩運作。

這些只是一些範例，展示了不同的技術和方法如何用於提高資料庫系統的效能、可擴展性和可用性。重要的是要記住，資料庫系統的架構對於確保其滿足系統的效能和可擴展性要求至關重要。識別出正確的架構並按照最佳實踐來實施將對DBMS的成功至關重要。

結論

DBMS 的集中式架構和客戶端-伺服器架構都有各自的優點和缺點，架構的選擇將取決於應用程式的特定需求。集中式架構更簡單、更易於管理，但隨著系統規模的成長，它們可能會成為瓶頸。客戶端-伺服器架構更加複雜，但它們更具可擴展性和容錯性，這使得它們成為更大、更關鍵的系統的更好選擇。

說到程式碼範例，特定的DBMS也有自己的語法、結構，並不完全相同，但它可以讓您大致了解如何在DBMS中連接和建立表格。在將程式碼部署到生產環境之前，請務必查閱您正在使用的特定 DBMS 的文檔並測試您的程式碼。

以上是DBMS 的集中式和客戶端伺服器架構的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！