CN112000645A - 一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法，属于分布式数据库领域，本发明要解决的技术问题为如何满足不同用户能够在同一数据库下进行针对各自数据的操作，提升数据库的安全性，采用的技术方案为：该方法具体如下：在table和database中间引入一个schema，schema用于连接数据库和数据库存储对象；基于分布式数据库构建包含模式的database‑schema‑table三层结构，使得数据库的存储内容得到进一步划分；针对分布式数据库构建模式的缓存，模式的缓存用于同步schema元数据更新，减少查询过程的网络开销。

Description

一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法

技术领域

本发明涉及分布式数据库技术领域，具体地说是一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法。

背景技术

在SQL环境下，数据库的模式(schema)就是数据库对象的集合，所谓的数据库对象也就是常说的表、索引、视图、存储过程等。在schema之上就是数据库的实例，也就是通常create databases获得的东西，也就是说一个schema实例可以有多个schema,可以给不同的用户创建不同的schema,并且他们都是在同一数据库实例下面。在MySQL中基本认为schema和数据库相同，也就是说schema的名称和数据库的实例的名称相同，一个数据库有且仅有一个schema。而在PostgreSQL中，可以创建一个数据库，然后在数据库中，创建不同的schema,每个schema又有着一些各自的表、索引等。

对于这两种传统的数据库而言，在数据库下建立模式的方式不同，但由于都是单机数据库，所以只需要在单点上进行模式的构建即可，但是对于分布式数据库来说，因为其多节点的特点，在分布式系统中，相隔甚远的节点之间需要对模式的数据信息进行更新和同步，所需要的通讯时间以及可能产生的冲突也是需要考虑到的一个方面。

现有分布式数据库的两层结构即直接将数据库中的对象直接放在数据库(database)下，这样的缺点显而易见，连入同一个数据库的所有用户共用一个数据库，对用户而言即不能有效找到自己所需要的数据，又不能保证数据本身的安全性。原有的两层结构如附图1所示，table等数据库对象存在database中，table和database都有各自的描述符(Descriptor)来存储各自的信息，描述符中包含该对象的名称和ID等信息。

故如何满足不同用户能够在同一数据库下进行针对各自数据的操作，提升数据库的安全性是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法，来解决如何满足不同用户能够在同一数据库下进行针对各自数据的操作，提升数据库的安全性的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法，该方法具体如下：

在table和database中间引入一个schema(模式)，schema用于连接数据库和数据库存储对象(表、索引、视图、存储过程等)；

基于分布式数据库构建包含模式(schema)的database-schema-table三层结构，使得数据库的存储内容得到进一步划分；

针对分布式数据库构建模式的缓存，模式的缓存用于同步schema元数据更新，减少查询过程的网络开销。

作为优选，通过map的方式构建所述模式的缓存，在模式的缓存中存放(schemaName,schemaParentID)和对应的schemeID；当初次请求模式的ID时，缓存将会被填充，之后获取模式ID直接通过查询缓存数据得到。

更优地，所述针对分布式数据库构建schema的缓存具体如下：

当用户需要使用任一数据库中的schema时，在第一次读取schema的信息后，将schema的名字和ID以map的形式进行本地节点缓存；

当用户在当前schema下进行操作时，数据库解析SQL得到当前schema的name，读取缓存得到schema name对应的ID，而无需每次在执行操作时向数据库元数据存储节点发送请求来获得schema的信息。

作为优选，根据所述schema构建一个schema的描述符，schema的描述符用于存储schema的相关信息；

针对schema的描述符，通过在schema和table的描述符中增加一个parentID的参数来确定当前的对象的上一级对象，parentID即上一级对象的ID；其中，当前的对象是指schema或table，当前的对象的上一级对象是指database或schema；

同时通过在schema模式中添加parentID保证模式和数据库之间的连接；当系统配置(sytetem config)发生变化时，则说明schema的信息发生变化，通过网络交互进行元数据信息同步将会构建一个新的缓存。

更优地，所述schema具体实现包括CREATE、DROP及ALTER等DDL操作，CREATE、DROP及ALTER分别对应创建模式、删除模式和模式更名。

更优地，所述创建模式的基本语法为：

CREATE SCHEMA[IF NOT EXISTS]schema_name[,...]；

IF NOT EXISTS：如果模式存在，不抛出错误。

更优地，所述删除模式的基本语法为：

DROP SCHEMA[IF EXISTS]schema_name[,...][CASCADE|RESTRICT]；

IF EXISTS：如果模式不存在，不抛出错误；

CASCADE：自动删除模式中包含的对象(表、方法等)，然后删除依赖于这些对象的所有对象；

RESTRICT：默认参数，schema中存在任何对象默认不能删除。

更优地，所述模式更名的基本语法为：

ALTER SCHEMA[IF EXISTS]old_name RENAME TO new_name；

IF EXISTS：如果模式不存在，不抛出错误。

更优地，所述schema具体实现还包括模式查询路径，模式查询路径(search_path)设置为一个路径的集合，设置模式查询路径(search_path)时，通过读取当前数据库下的schema和模式查询路径(search_path)按照设置的顺序匹配，将最先匹配到的路径设置为当前会话所使用的模式查询路径；若没有匹配到路径，则设置为默认的模式查询路径public；

其中，显示当前搜索路径，使用如下命令：

SHOW search_path；

在默认情况下，search_path为public；

修改search_path,使用如下命令；

SET search_path TO schema_name[,...]。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行时，实现如上述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法。

本发明的基于分布式数据库的数据库模式构建方法具有以下优点：

(一)本发明将数据库-数据库对象这样的两层存储结构转换成数据库-模式-数据库对象这样的三层结构，在不考虑冗余的情况下，每个模式中存放着不同的数据库对象，用户可以针对自己所需的数据进入对应的模式中进行操作，这种数据库模式的构建类似于为数据库增加一级子目录，提高了使用数据库的用户体验，同时满足不同用户能够在同一数据库下进行针对各自数据的操作，提升数据库的安全性；

(二)本发明允许许多用户使用一个数据库而不会相互干扰；

(三)本发明将数据库中的对象在逻辑结构上以schema来划分，使其更便于管理

(四)本发明通过在数据库下建立模式，使得用户原本在整个库中对数据进行操作变为在模式中进行操作，提高了数据的安全性；

(五)本发明通过给模式创建缓存的方式减少了用户在使用数据库时的网络开销，提高了数据库的查询效率。

(六)第三方应用程序可以放在单独的模式中，避免与其他对象的名称冲突；

(七)本发明的模式构建则是基于分布式的关系型数据库进行模式的构建，用于优化关系型数据库的对象组织，并提高多用户使用数据库的安全性，同时通过SQL语句支持数据库管理员自行创建、删除等模式管理。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为分布式数据库的两层结构的示意图；

附图2为增加模式前后数据库结构的变化的示意图；

附图3为实施例2中增加模式前后用户操作方式变化的示意图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法作以下详细地说明。

实施例1：

如附图2所示，本发明的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，该方法具体如下：

(一)schema模式的构建：在table和database中间引入一个schema(模式)，schema用于连接数据库和数据库存储对象(表、索引、视图、存储过程等)；基于分布式数据库构建包含模式(schema)的database-schema-table三层结构，使得数据库的存储内容得到进一步划分；其中，根据schema构建一个schema的描述符，schema的描述符用于存储schema的相关信息；针对schema的描述符，通过在schema和table的描述符中增加一个parentID的参数来确定当前的对象的上一级对象；其中，当前的对象是指schema或table，当前的对象的上一级对象是指database或schema；同时通过在schema模式中添加parentID保证模式和数据库之间的连接；当系统配置(sytetem config)发生变化时，则说明schema的信息发生变化，通过网络交互进行元数据信息同步将会构建一个新的缓存。其中，schema具体实现包括CREATE、DROP及ALTER等DDL操作，CREATE、DROP及ALTER分别对应创建模式、删除模式和模式更名。

创建模式的基本语法为：

CREATE SCHEMA[IF NOT EXISTS]schema_name[,...]；

IF NOT EXISTS：如果模式存在，不抛出错误。

删除模式的基本语法为：

DROP SCHEMA[IF EXISTS]schema_name[,...][CASCADE|RESTRICT]；

IF EXISTS：如果模式不存在，不抛出错误；

CASCADE：自动删除模式中包含的对象(表、方法等)，然后删除依赖于这些对象的所有对象；

RESTRICT：默认参数，schema中存在任何对象默认不能删除。

模式更名的基本语法为：

ALTER SCHEMA[IF EXISTS]old_name RENAME TO new_name；

IF EXISTS：如果模式不存在，不抛出错误。

schema具体实现还包括模式查询路径，模式查询路径(search_path)设置为一个路径的集合，设置模式查询路径(search_path)时，通过读取当前数据库下的schema和模式查询路径(search_path)按照设置的顺序匹配，将最先匹配到的路径设置为当前会话所使用的模式查询路径；若没有匹配到路径，则设置为默认的模式查询路径public；

其中，显示当前搜索路径，使用如下命令：

SHOW search_path；

在默认情况下，search_path为public；

修改search_path,使用如下命令；

SET search_path TO schema_name[,...]。

(二)Schema cache的构建：考虑到schema模式的构建是为了应用到分布式数据库，如果用户在每次使用数据库的时候都需要同步schema的信息才能够完成操作的话将会极大的降低数据库的性能，因此，通过建立schema的缓存来减少这一操作，当用户需要使用某个数据库中的schema时，在第一次读取了schema的信息之后，将schema的名字和ID以map的形式进行本地节点缓存，当用户在当前schema下进行操作时，就可以通过读取缓存的形式获得当前schema的信息，而不需要每次在执行操作时向数据库元数据存储节点发送请求来获得schema的信息。

其中，针对分布式数据库通过map的方式构建模式的缓存，模式的缓存用于同步schema元数据更新，减少查询过程的网络开销，在模式的缓存中存放(schemaName,schemaParentID)和对应的schemeID；当初次请求模式的ID时，缓存将会被填充，之后获取模式ID直接通过查询缓存数据得到。其中，针对分布式数据库构建schema的缓存具体如下：

当用户需要使用任一数据库中的schema时，在第一次读取schema的信息后，将schema的名字和ID以map的形式进行本地节点缓存；

当用户在当前schema下进行操作时，数据库解析SQL得到当前schema的name，读取缓存可以得到schema name对应的ID，而无需每次在执行操作时向数据库元数据存储节点发送请求来获得schema的信息。

(三)、用户使用schema：对于用户来说，可以通过CREATE/ALTER/DROP schema这些DDL语句来实现，此外，还支持查找路径(search_path)的设置,用户可以通过设置search_path来确定自己的查找范围，当用户执行SQL语句时，会按顺序判断search_path的中的schema是否存在，以找到的第一个search_path作为当前执行语句所处的schema。

实施例2：

如附图3所示，以一个实际场景为例，当前数据库中存放着某个学校的全部信息，包括每个学生的个人信息、比如、学号、班级、每学年的成绩等等，还有教师、行政等其他信息均存放在这个数据库中，现在用户连接这个数据库，希望删除当前数据库中的与学生信息相关的表，那么如下图所示，

对于原有的数据库来说，用户查看数据库时会直接看到所有的数据库下存放的表，需要用户自行判断然后逐一删除与学生信息相关的表，增加了模式之后的数据库使得用户可以在创建这些表之前先创建对应的模式，并将互相关联的表放入同一个模式中，此时，直接删除存有学生信息的模式即可直接删除该模式中所有的信息。

实施例3：

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，指令由处理器加载，使处理器执行本发明任一实施例中的基于分布式数据库的数据库模式构建方法方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-R一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法M、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，该方法具体如下：

在table和database中间引入一个schema，schema用于连接数据库和数据库存储对象；

基于分布式数据库构建包含模式的database-schema-table三层结构，使得数据库的存储内容得到进一步划分；

针对分布式数据库构建模式的缓存，模式的缓存用于同步schema元数据更新，减少查询过程的网络开销。

2.根据权利要求1所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，通过map的方式构建所述模式的缓存，在模式的缓存中存放(schemaName,schemaParentID)和对应的schemeID；当初次请求模式的ID时，缓存将会被填充，之后获取模式ID直接通过查询缓存数据得到。

3.根据权利要求1或2所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，所述针对分布式数据库构建schema的缓存具体如下：

当用户需要使用任一数据库中的schema时，在第一次读取schema的信息后，将schema的名字和ID以map的形式进行本地节点缓存；

当用户在当前schema下进行操作时，数据库解析SQL得到当前schema的name，读取缓存得到schema name对应的ID，而无需每次在执行操作时向数据库元数据存储节点发送请求来获得schema的信息。

4.根据权利要求1所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，根据所述schema构建一个schema的描述符，schema的描述符用于存储schema的相关信息；

针对schema的描述符，通过在schema和table的描述符中增加一个parentID的参数来确定当前的对象的上一级对象，parentID即上一级对象的ID；其中，当前的对象是指schema或table，当前的对象的上一级对象是指database或schema；

同时通过在schema模式中添加parentID保证模式和数据库之间的连接；当系统配置(sytetem config)发生变化时，则说明schema的信息发生变化，通过网络交互进行元数据信息同步将会构建一个新的缓存。

5.根据权利要求1或4中所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，所述schema具体实现包括CREATE、DROP及ALTER三个DDL操作，CREATE、DROP及ALTER分别对应创建模式、删除模式和模式更名。

6.根据权利要求5所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，所述创建模式的基本语法为：

CREATE SCHEMA[IF NOT EXISTS]schema_name[,...]；

IF NOT EXISTS：如果模式存在，不抛出错误。

7.根据权利要求5所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，所述删除模式的基本语法为：

DROP SCHEMA[IF EXISTS]schema_name[,...][CASCADE|RESTRICT]；

IF EXISTS：如果模式不存在，不抛出错误；

CASCADE：自动删除模式中包含的对象(表、方法等)，然后删除依赖于这些对象的所有对象；

RESTRICT：默认参数，schema中存在任何对象默认不能删除。

8.根据权利要求5所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，所述模式更名的基本语法为：

ALTER SCHEMA[IF EXISTS]old_name RENAME TO new_name；

IF EXISTS：如果模式不存在，不抛出错误。

9.根据权利要求5所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法，其特征在于，所述schema具体实现还包括模式查询路径，模式查询路径设置为一个路径的集合，设置模式查询路径时，通过读取当前数据库下的schema和模式查询路径按照设置的顺序匹配，将最先匹配到的路径设置为当前会话所使用的模式查询路径；若没有匹配到路径，则设置为默认的模式查询路径public；

其中，显示当前搜索路径，使用如下命令：

SHOW search_path；

在默认情况下，search_path为public；

修改search_path,使用如下命令；

SET search_path TO schema_name[,...]。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行时，实现如权利要求1至9中所述的基于分布式数据库的数据库模式构建方法。

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