華南理工大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)研究生復(fù)習(xí)題_第1頁(yè)
華南理工大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)研究生復(fù)習(xí)題_第2頁(yè)
華南理工大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)研究生復(fù)習(xí)題_第3頁(yè)
華南理工大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)研究生復(fù)習(xí)題_第4頁(yè)
華南理工大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)研究生復(fù)習(xí)題_第5頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、華南理工大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(研究生)復(fù)習(xí)題1. 基于鎖的協(xié)議有幾種?什么是基于時(shí)間標(biāo)簽的協(xié)議?什么是基于驗(yàn)證的協(xié)議?基于鎖的協(xié)議即兩段鎖協(xié)議,是指指所有事務(wù)必須分兩個(gè)階段對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖。具體又分為:基本2PL、保守2PL 、嚴(yán)格2PL和 精確2PL基于時(shí)間標(biāo)簽的協(xié)議:事務(wù)被施加了一個(gè)基于時(shí)間戳的順序 要求并發(fā)控制器檢查事務(wù)對(duì)每個(gè)DB對(duì)象的讀寫(xiě)請(qǐng)求看是否能遵循基于時(shí)間戳的串行順序。以上這個(gè)原則性要求,可具體表達(dá)為:對(duì)任兩事務(wù)Ti和Tj,若Ti先于Tj,即TS(Ti)<TS(Tj),則必須確保在執(zhí)行期間,當(dāng)事務(wù)Ti的動(dòng)作ai與Tj的動(dòng)作aj沖突時(shí),總有ai先于aj。如果有某個(gè)動(dòng)作違反了這個(gè)串行順

2、序原則,則相關(guān)事務(wù)就必須被中止撤銷(xiāo)。每個(gè)事務(wù)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí),要附上一個(gè)時(shí)間標(biāo)記(timestamp)。后啟動(dòng)事務(wù)的標(biāo)記值大于先啟動(dòng)事務(wù)的標(biāo)記值。對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)項(xiàng)Q,要設(shè)置兩個(gè)時(shí)間標(biāo)記:讀時(shí)間標(biāo)記tr,表示成功讀過(guò)該數(shù)據(jù)的所有事務(wù)的時(shí)間標(biāo)記的最大值。寫(xiě)時(shí)間標(biāo)記tw:表示成功寫(xiě)過(guò)該數(shù)據(jù)的所有事務(wù)的時(shí)間標(biāo)記的最大值?;隍?yàn)證的協(xié)議:基于驗(yàn)證是一種基于優(yōu)化的并發(fā)控制,允許事務(wù)不經(jīng)過(guò)封鎖直接訪問(wèn)數(shù)據(jù),并在“適當(dāng)?shù)臅r(shí)候”檢查事務(wù)是否以可串行化的方式運(yùn)轉(zhuǎn)(這個(gè)“適當(dāng)時(shí)候”主要指事務(wù)開(kāi)始寫(xiě)DB對(duì)象之前的、一個(gè)稱被為“有效確認(rèn)”的、很短的瞬間階段)。事務(wù)T的執(zhí)行過(guò)程分為三個(gè)階段:讀階段:事務(wù)正常執(zhí)行所有操作,此時(shí)

3、數(shù)據(jù)修改放在局部臨時(shí)變量中而不更新數(shù)據(jù)庫(kù)。檢驗(yàn)階段:進(jìn)行有效性檢查,T和已經(jīng)比它先提交的事務(wù)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)是否有沖突。寫(xiě)階段:如果檢驗(yàn)階段發(fā)現(xiàn)無(wú)沖突,則事務(wù)提交,否則卷回T。每個(gè)事務(wù)T的三個(gè)階段對(duì)應(yīng)三個(gè)時(shí)間標(biāo)簽:start(T):開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間validation(T):開(kāi)始進(jìn)入驗(yàn)證的時(shí)間finish(T):完成寫(xiě)階段的時(shí)間注意:(1)不同的事務(wù)的三個(gè)階段可以交叉執(zhí)行,但三個(gè)階段的順序不能改變。(2)事務(wù)最終執(zhí)行的調(diào)度順序是按照事務(wù)的進(jìn)入驗(yàn)證的時(shí)間標(biāo)簽來(lái)排。2. 處理死鎖的方法有哪些?處理死鎖的兩種基本方法:預(yù)防法和檢測(cè)法。預(yù)防法:TB已對(duì)某數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖,而TA對(duì)該數(shù)據(jù)對(duì)象申請(qǐng)加鎖時(shí),選擇某事務(wù)

4、卷回重執(zhí),避免死鎖出現(xiàn)。卷回策略分為等待-死亡策略(若老則等年輕,若年輕則卷回)和擊傷等待策略(若年輕則等老,若老則年輕卷回)檢測(cè)法:基于等待圖。每個(gè)活躍事務(wù)對(duì)應(yīng)圖中的一個(gè)節(jié)點(diǎn),如果事務(wù)Ti正等待事務(wù)Tj所持有的某個(gè)鎖,則有一條從Ti對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)指向Tj對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的邊。它可清晰表達(dá)事務(wù)等待其它事務(wù)持有鎖的情況。封鎖管理器通過(guò)維護(hù)等待圖來(lái)檢測(cè)死鎖循環(huán)。3. 什么是多版本并發(fā)控制技術(shù)?定義:這種技術(shù)維護(hù)同一數(shù)據(jù)項(xiàng)的多個(gè)版本,把正確的版本分配給事務(wù)的讀操作。與其他技術(shù)不同的是,這種技術(shù)從不拒絕讀操作。目標(biāo):事務(wù)只讀DB元素時(shí)無(wú)需等待方法:維護(hù)最近被修改對(duì)象的多個(gè)版本(每個(gè)版本都帶有一個(gè)寫(xiě)時(shí)間戳),當(dāng)讀事務(wù)

5、T到來(lái)時(shí),讓它讀TS(T)之前的最近的版本。4. 什么是數(shù)據(jù)鎖轉(zhuǎn)換?什么是鎖升級(jí)? 數(shù)據(jù)鎖轉(zhuǎn)換(lock conversion):是指在特定的條件下,允許已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)X持有鎖的事務(wù)把鎖從一種鎖定狀態(tài)變換到另一種狀態(tài)。Oracle會(huì)盡可能在最低級(jí)別鎖定(即限制最少的鎖),如果必要,會(huì)把這個(gè)鎖轉(zhuǎn)換為一個(gè)更受限的級(jí)別。 鎖升級(jí)(lock escalation):是指處于同一粒度級(jí)別上的鎖被數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)為更高粒度級(jí)別上的鎖。舉例來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以把一個(gè)表的100個(gè)行級(jí)鎖變成一個(gè)表級(jí)鎖,但可能會(huì)鎖住以前沒(méi)有鎖定的大量數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)庫(kù)認(rèn)為鎖是一種稀有資源,而且想避免鎖的開(kāi)銷(xiāo),這些數(shù)據(jù)庫(kù)就會(huì)頻繁使用鎖升級(jí)。

6、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中不存在鎖升級(jí)。鎖升級(jí)將會(huì)顯著地增加死鎖的可能性5. 什么是延遲更新與即時(shí)更新?延遲更新是指所有事務(wù)的更新都記錄在局部事務(wù)的工作區(qū)(或緩存區(qū)),只有在事務(wù)到達(dá)提交點(diǎn)后才真正更新磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)庫(kù)。如果事務(wù)在提交前失敗,則它不會(huì)修改數(shù)據(jù)庫(kù)。即時(shí)更新是指更新一旦發(fā)生就被施加到數(shù)據(jù)庫(kù),而無(wú)需等待到提交時(shí)刻。若事務(wù)的某些操作達(dá)到提交點(diǎn)前被寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù),恢復(fù)時(shí)需要UNDO/REDO;如果事務(wù)在達(dá)到提交點(diǎn)前所有的更新已被寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù),需要算法UNDO/NO-REDO6. 什么是原位更新和鏡像更新?將修改過(guò)的緩沖區(qū)刷新到磁盤(pán),有兩種策略原位更新(in-place update):將緩沖區(qū)寫(xiě)回磁盤(pán)原

7、來(lái)的位置,因而會(huì)覆蓋被修改數(shù)據(jù)項(xiàng)在磁盤(pán)上的舊值,基于原位更新的恢復(fù)必須使用日志。鏡像更新(Shadow update):將緩沖區(qū)寫(xiě)到磁盤(pán)不同的位置,可保存數(shù)據(jù)項(xiàng)的多個(gè)版本。7. 理解用日志進(jìn)行恢復(fù)的過(guò)程。一種日志是把寫(xiě)操作記錄下來(lái):1.當(dāng)事務(wù)Ti開(kāi)始時(shí),Ti先在日志文件中寫(xiě)入如下的記錄:<Ti start>2.當(dāng)Ti對(duì)記錄X執(zhí)行寫(xiě)操作write(X)時(shí),首先寫(xiě)入日志記錄<Ti, X, V1, V2>, 其中V1是舊值,V2是新值3.當(dāng)Ti結(jié)束最后一條語(yǔ)句時(shí),寫(xiě)入<Ti commit>的日志記錄4.這里可以先假設(shè)日志記錄是不經(jīng)過(guò)緩存直接寫(xiě)到穩(wěn)定的存儲(chǔ)介質(zhì)上的。

8、另外一種日志形式中,把上述X取為一個(gè)物理塊,則一個(gè)日志記錄包含了如下三部分:1. 前像(Before Image):當(dāng)一個(gè)事務(wù)更新數(shù)據(jù)時(shí),所涉及的物理塊在更新前的映像稱為該事務(wù)的前像,可以據(jù)此使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到更新前的狀態(tài)(撤消更新undo)。2 .后像(After Image)當(dāng)一個(gè)事務(wù)更新數(shù)據(jù)時(shí),所涉及的物理塊在更新后的映像稱為該事務(wù)的后像,可以據(jù)此使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到更新后的狀態(tài)(重做redo)。3 .事務(wù)狀態(tài)成功(committed)/失敗(rollback,abort);輔助的結(jié)構(gòu)有活動(dòng)事務(wù)表和提交事務(wù)表WAL規(guī)則(The Write-Ahead Logging Protocol)1. 先寫(xiě)日

9、志:更新時(shí)先寫(xiě)日志再把數(shù)據(jù)寫(xiě)到磁盤(pán)(保證原子性)2.在事務(wù)提交前寫(xiě)事務(wù)相關(guān)的所有日志記錄到穩(wěn)定存儲(chǔ)介質(zhì)(保證持久性)日志恢復(fù)例子恢復(fù)例子:撤消階段(Undo Phase)恢復(fù)例子:重做階段(Redo Phrase)8. 什么是潛入/非潛入和強(qiáng)制/非強(qiáng)制?潛入/非潛入和強(qiáng)制/非強(qiáng)制確定了何時(shí)把數(shù)據(jù)頁(yè)從高速緩存寫(xiě)回磁盤(pán)潛入(Steal):緩存中的數(shù)據(jù)可在事務(wù)提交前寫(xiě)回磁盤(pán)非潛入(No-Steal): 緩存中的數(shù)據(jù)不能在事務(wù)提交前寫(xiě)回磁盤(pán)強(qiáng)制(Force): 緩存中的數(shù)據(jù)在事務(wù)提交后直接寫(xiě)回磁盤(pán)(強(qiáng)制地)非強(qiáng)制(No-Force): 即使修改過(guò)的內(nèi)存塊沒(méi)被寫(xiě)回磁盤(pán),事務(wù)也可以提交(因?yàn)橹刈龅男畔⒁延?/p>

10、錄在日志中)。9. 理解ARIES恢復(fù)管理算法(PDF db04 page30)ARIES簡(jiǎn)介:它試圖以概念上相對(duì)簡(jiǎn)單且系統(tǒng)化的方式,提供一套能確保事務(wù)原子性和持性的、具有良好性能的恢復(fù)管理算法。它能與絕大多數(shù)并發(fā)控制機(jī)制很好協(xié)調(diào)工作的。這里使用并發(fā)封鎖控制默認(rèn)時(shí)都假定使用基于strict-2PL協(xié)議的封鎖調(diào)度器,并假設(shè)主要基于頁(yè)級(jí)封鎖。少數(shù)場(chǎng)合,如邏輯日志中,也可能涉及元組級(jí)封鎖。算法流程:采用基于“steal/no-force”工作模式。當(dāng)系統(tǒng)崩潰后重啟時(shí),恢復(fù)管理器將被激活,并按以下三個(gè)階段進(jìn)行處理:分析(Analysis):鑒別崩潰發(fā)生時(shí),緩沖區(qū)中的臟頁(yè)和當(dāng)時(shí)仍活躍的事務(wù)。重做(Red

11、o):重做從日志的適當(dāng)起點(diǎn)(比如,被修改的最早臟頁(yè)對(duì)應(yīng)日志記錄)開(kāi)始的所有動(dòng)作,恢復(fù)系統(tǒng)到崩潰時(shí)的DB狀態(tài)。撤消(Undo):撤消上次崩潰時(shí)所有未提交事務(wù)的動(dòng)作效果,使DB只反映已提交事務(wù)的影響。(建議看下PDF db04 p33-38的例子 加深理解)10. 性能調(diào)整的系統(tǒng)的方法有哪些??jī)?yōu)化器做些什么?調(diào)優(yōu)通常涉及哪些問(wèn)題?性能調(diào)整的系統(tǒng)的方法有: (1)正確地設(shè)計(jì)應(yīng)用程序 (2)調(diào)整應(yīng)用程序的SQL代碼(3)調(diào)整內(nèi)存 (4)調(diào)整I/O(5)調(diào)整爭(zhēng)用和其他問(wèn)題優(yōu)化器做的事情是:1. SQL 轉(zhuǎn)換2. 選擇訪問(wèn)路徑3. 選擇連接方法4. 選擇連接順序調(diào)優(yōu)涉及的問(wèn)題: 如何避免對(duì)鎖的爭(zhēng)用,從而增

12、加事務(wù)之間的并發(fā)性 如何最小化日志開(kāi)銷(xiāo),以及不必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 如何優(yōu)化緩存區(qū)的大小,以及進(jìn)程的進(jìn)度 如何對(duì)磁盤(pán)、RAM和進(jìn)程之類(lèi)的資源進(jìn)行分配使其利用效率最高 這些問(wèn)題大都可以通過(guò)設(shè)置合適的物理DBMS參數(shù)、改變?cè)O(shè)備的配置、修改操作系統(tǒng)的參數(shù) 參數(shù)、改變?cè)O(shè)備的配置、修改操作系統(tǒng)的參數(shù)和其他類(lèi)似的動(dòng)作得以解決。11. 什么情況下進(jìn)行索引的調(diào)優(yōu)?怎么進(jìn)行索引的調(diào)優(yōu)?基于以下幾個(gè)原因需要對(duì)索引進(jìn)行調(diào)優(yōu):(1)由于缺乏索引,某些查詢的執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(2)某些索引自始自終沒(méi)有被使用(3)某些索引建立在被頻繁改變的屬性上 導(dǎo)致系統(tǒng)的 ¾某些索引建立在被頻繁改變的屬性上,導(dǎo)致系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大怎樣進(jìn)行索

13、引調(diào)優(yōu): 借助于相關(guān)工具,DBA 可從系統(tǒng)獲得關(guān)于查詢執(zhí)行過(guò)程的信息,通過(guò)分析執(zhí)行計(jì)劃,可以得到產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因 基于調(diào)優(yōu)分析可得到產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因,基于調(diào)優(yōu)分析,可能會(huì)刪除某些索引,也可能要增加新的索引。 通過(guò)重建索引也可以改進(jìn)系統(tǒng)的性能12. 如何考慮數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的調(diào)優(yōu)? 如果由于需要頻繁使用兩個(gè)或多個(gè)表中的某些屬性,可能需要逆規(guī)范化現(xiàn)有的表 必要的時(shí)候?qū)Ρ磉M(jìn)行垂直劃分.(垂直劃分,即按照功能劃分,把數(shù)據(jù)分別放到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器) 必要的時(shí)候?qū)Ρ磉M(jìn)行水平劃分.(水平劃分,即把一個(gè)表的數(shù)據(jù)劃分到不同的數(shù)據(jù)庫(kù),兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的表結(jié)構(gòu)一樣。怎么劃分,應(yīng)該根據(jù)一定的規(guī)則,可以根據(jù)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生者來(lái)做

14、引導(dǎo),上面的數(shù)據(jù)是由人產(chǎn)生的,可以根據(jù)人的id來(lái)劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。然后再根據(jù)一定的規(guī)則,先獲知數(shù)據(jù)在哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù))13. 了解查詢的調(diào)優(yōu)的原則和方法?需要進(jìn)行查詢調(diào)優(yōu)的典型情況(1)查詢導(dǎo)致過(guò)多的磁盤(pán)存取(比如一個(gè)精確的匹配查詢要對(duì)整個(gè)表進(jìn)行掃描) 整個(gè)表進(jìn)行掃描)(2)查詢計(jì)劃表明相關(guān)的索引并沒(méi)有被使用查詢的調(diào)優(yōu)的原則和方法(1)有些DISTINCT 是多余的,在不改變查詢結(jié)果的前提下可以省略(2)把多個(gè)查詢合并為一個(gè)查詢,可避免使用不必要的臨時(shí)結(jié)果表(3)FROM子句中表的出現(xiàn)順序可能會(huì)影響連接操作(4)某些查詢優(yōu)化器在嵌套查詢上的性能要比等價(jià)的非嵌套查詢差(5)如果選擇條件通過(guò)OR連接,可能優(yōu)化

15、器不會(huì)使用任何索引(6把NOT條件轉(zhuǎn)化為肯定表達(dá)式(7)可用連接替換使用IN、=ALL、=ANY、=SOME的嵌入式SELECT塊(8)可以使用多個(gè)列上的索引重寫(xiě)WHERE條件(PDF db05 25-29頁(yè) 很多原則,百度出來(lái)的結(jié)果也有三十多條,這里我主要列了其中一些比較簡(jiǎn)單字?jǐn)?shù)少的規(guī)則)14. 結(jié)合oracle體系結(jié)構(gòu),理解oracle調(diào)優(yōu)的方法.(通知該題不用整理)15. 什么是數(shù)據(jù)庫(kù)集群?為什么要研究數(shù)據(jù)庫(kù)集群?數(shù)據(jù)庫(kù)集群分類(lèi)有哪些?數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)理?提高處理速度的辦法?提高可用性的方法?主流產(chǎn)品有哪些?數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)現(xiàn)狀及前景。 (1)數(shù)據(jù)庫(kù)集群技術(shù)即將多臺(tái)服務(wù)器聯(lián)合起來(lái)組成

16、集群來(lái)實(shí)現(xiàn)綜合性能優(yōu)于單個(gè)大型服務(wù)器的技術(shù) (2)原因一:伴隨著企業(yè)的成長(zhǎng),在業(yè)務(wù)量提高的同時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)量和數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng),其處理能力和計(jì)算強(qiáng)度也相應(yīng)增大,使得單一設(shè)備根本無(wú)法承擔(dān)。在此情況下,若扔掉現(xiàn)有設(shè)備做大量的硬件升級(jí),勢(shì)必造成現(xiàn)有資源的浪費(fèi),而且下一次業(yè)務(wù)量提升時(shí),又將面臨再一次硬件升級(jí)的高額投入。于是,人們希望通過(guò)幾個(gè)中小型服務(wù)器組建集群,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載均衡及持續(xù)擴(kuò)展;在需要更高數(shù)據(jù)庫(kù)處理速度時(shí),只要簡(jiǎn)單地增加數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器就可以得到擴(kuò)展。 原因二:數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息系統(tǒng)的核心,起著非常重要的作用,單一設(shè)備根本無(wú)法保證系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行,若發(fā)生系統(tǒng)故障,將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行,甚至帶來(lái)

17、巨大的經(jīng)濟(jì)損失。于是,人們希望通過(guò)組建數(shù)據(jù)庫(kù)集群,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的高可用,當(dāng)某節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)故障并轉(zhuǎn)移故障節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用,保證數(shù)據(jù)庫(kù)的持續(xù)工作。原因三:企業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)保存著企業(yè)的重要信息,一些核心數(shù)據(jù)甚至關(guān)系著企業(yè)的命脈,單一設(shè)備根本無(wú)法保證數(shù)據(jù)的安全性,一旦發(fā)生丟失,很難再找回來(lái)。于是,人們希望通過(guò)組建數(shù)據(jù)庫(kù)集群,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集的冗余,通過(guò)多份數(shù)據(jù)來(lái)保證安全性。(3)一般來(lái)講,數(shù)據(jù)庫(kù)集群軟件根據(jù)側(cè)重的方向和試圖解決的問(wèn)題劃分為三大類(lèi):負(fù)載均衡集群(Load balance cluster,LBC)側(cè)重于數(shù)據(jù)庫(kù)的橫向擴(kuò)展,提升數(shù)據(jù)庫(kù)的性能;高可用性集群(High availability c

18、luster,HAC)側(cè)重保證數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用持續(xù)不斷;高安全性集群(High Security cluster,HSC)側(cè)重于容災(zāi)。 按照集群的架構(gòu)可分為:共享磁盤(pán)型,非共享磁盤(pán)型。(4) 1 基于共享磁盤(pán)的 HA 集群 2 基于數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)日志的復(fù)制技術(shù) 3基于磁盤(pán)的復(fù)制技術(shù) 4基于 SQL 語(yǔ)句解析的集群技術(shù)(5)1提高磁盤(pán)速度 2.分散數(shù)據(jù)的存放 3.對(duì)稱多處理器系統(tǒng) 4.處理負(fù)載均衡(6) 提高可用性的四種方法 硬件級(jí)冗余:讓多處理機(jī)同時(shí)執(zhí)行同樣的任務(wù)用以屏蔽瞬時(shí)和永久的硬件錯(cuò)誤。有兩種實(shí)現(xiàn)方法:構(gòu)造特殊的冗余處理機(jī)和使用多個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。通訊鏈路級(jí)冗余:冗余的通訊鏈路可以屏蔽瞬時(shí)和永

19、久的通訊鏈路級(jí)的錯(cuò)誤。軟件級(jí)冗余:由于現(xiàn)代操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的高度并發(fā)性,由競(jìng)爭(zhēng)條件、死鎖、以及時(shí)間相關(guān)引發(fā)的錯(cuò)誤占據(jù)了非正常停機(jī)服務(wù)的絕大多數(shù)原因。采用多個(gè)冗余的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)程能屏蔽瞬時(shí)和永久的軟件錯(cuò)誤?;跀?shù)據(jù)庫(kù)引擎的集群系統(tǒng)都用多個(gè)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù),它們只能提供部分軟件冗余,因?yàn)槊恳凰查g每個(gè)處理器執(zhí)行的都是不同的任務(wù)。數(shù)據(jù)冗余:1. 被動(dòng)更新數(shù)據(jù)集:所有目前的數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)(同步或異步),例如磁盤(pán)鏡像、數(shù)據(jù)庫(kù)文件復(fù)制以及數(shù)據(jù)庫(kù)廠商自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)備份工具都只能產(chǎn)生被動(dòng)復(fù)制數(shù)據(jù)集。它一般只用于災(zāi)難恢復(fù)。2. 主動(dòng)更新數(shù)據(jù)集:這種數(shù)據(jù)集需要一臺(tái)或多臺(tái)備份數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)管理,它可用于報(bào)表

20、生成,數(shù)據(jù)挖掘,災(zāi)難恢復(fù)甚至低質(zhì)量負(fù)載均衡。分同步和異步兩種。異步主動(dòng)復(fù)制數(shù)據(jù)集:先把事務(wù)處理交給主服務(wù)器來(lái)完成,然后事務(wù)處理再被串行地交給備份服務(wù)器以執(zhí)行同樣操作來(lái)保證數(shù)據(jù)一致性。所有的商用數(shù)據(jù)庫(kù)都支持異步主動(dòng)復(fù)制技術(shù)。同步主動(dòng)復(fù)制數(shù)據(jù)集:要求所有并發(fā)事務(wù)處理在所有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上同時(shí)完成。直接好處就是解決了隊(duì)列管理問(wèn)題,同時(shí)通過(guò)負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)更高性能和可用性。RAC, UDB, MSCS 和 ASE是用完全串行化并結(jié)合兩階段提交協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的,設(shè)計(jì)目標(biāo)就是為了獲得一份可用于快速災(zāi)難恢復(fù)的數(shù)據(jù)集。(7)主流產(chǎn)品 1. Oracles Real Application Cluster (RAC) 2

21、. Microsoft SQL Cluster Server (MSCS) 3. IBMs DB2 UDB High Availability Cluster(UDB) 4. Sybase ASE High Availability Cluster (ASE) 5. MySQL High Availability Cluster (MySQL CS) 6. 基于 IO、磁盤(pán)或操作系統(tǒng)等非數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的集群 (8) 現(xiàn)狀: 一、集群系統(tǒng)成為構(gòu)建高性能計(jì)算系統(tǒng)的主流方式 二、64 位CPU 正在高性能計(jì)算系統(tǒng)中日益普及 三、高性能存儲(chǔ)系統(tǒng) 四、互連網(wǎng)絡(luò) (9)前景 集群在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊:在傳統(tǒng)

22、的高端商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,以前一直是小型機(jī)和大型主機(jī)的市場(chǎng)。隨著體系結(jié)構(gòu)的主流化、開(kāi)放和標(biāo)準(zhǔn)化,IA架構(gòu)服務(wù)器的快速發(fā)展以及應(yīng)用軟件廠商的支持,集群系統(tǒng)越來(lái)越多的走進(jìn)高端商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的視野,如數(shù)據(jù)庫(kù)集群應(yīng)用、中間件集群應(yīng)用等,應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。集群技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也越來(lái)越廣,涉及到石油、天氣預(yù)報(bào)、電信、銀行等多個(gè)科學(xué)計(jì)算和商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。以前,這些高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)幾乎都是國(guó)外廠商所研制,國(guó)內(nèi)服務(wù)器廠商在這些領(lǐng)域的市場(chǎng)份額幾乎為零。隨著集群技術(shù)的不斷成熟,構(gòu)建高端商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)門(mén)檻已經(jīng)降低,國(guó)內(nèi)服務(wù)器廠商已經(jīng)有能力構(gòu)建大型的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如浪潮、聯(lián)想、曙光等服務(wù)器廠商都推出了面向不同行業(yè)領(lǐng)域的高性

23、能集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或解決方案,逐漸進(jìn)入這個(gè)以前只有IBM、 HP等國(guó)際服務(wù)器廠商所占領(lǐng)的市場(chǎng) 19.什么是空間數(shù)據(jù)庫(kù)?為什么要研究空間數(shù)據(jù)庫(kù)?如何表達(dá)空間數(shù)據(jù)?有哪些空間數(shù)據(jù)庫(kù)索引方法?舉例說(shuō)明如何使用空間數(shù)據(jù)庫(kù)?主流產(chǎn)品有哪些?空間數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)狀及前景(1)什么是空間數(shù)據(jù)庫(kù) 空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是描述、存儲(chǔ)和處理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)為什么要研究空間數(shù)據(jù)庫(kù)?傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù)的局限:a. 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理的是不連續(xù)的、相關(guān)性較小的數(shù)字和字符;而地理數(shù)據(jù)是連續(xù)的,具有很強(qiáng)的空間相關(guān)性。b. 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理的實(shí)體類(lèi)型少,并且實(shí)體類(lèi)型之間通常只有簡(jiǎn)單固定的空間關(guān)系;而地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)體類(lèi)型繁

24、多,實(shí)體類(lèi)型之間存在著復(fù)雜的空間關(guān)系,并且能產(chǎn)生新的關(guān)系。c. 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存貯的數(shù)據(jù)通常為等長(zhǎng)記錄的原子數(shù)據(jù);而地理空間數(shù)據(jù)通常是結(jié)構(gòu)化的,其數(shù)據(jù)項(xiàng)可能很大,很復(fù)雜,并且變長(zhǎng)記錄。d. 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)只操縱和查詢文字和數(shù)字信息;而地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)中需要有大量的空間操作和查詢,如特征提取、影像分割、影像代數(shù)運(yùn)算、拓?fù)浜拖嗨菩圆樵兊取?3)如何表達(dá)空間數(shù)據(jù)?a. 柵格數(shù)據(jù)模型空間單元人為劃定成大小相等的正方形網(wǎng)格,有著統(tǒng)一的定位參照系。每個(gè)空間單元只記錄其屬性值,而不記錄它的坐標(biāo)值。b. 矢量數(shù)據(jù)模型 把連續(xù)的空間按實(shí)體集中,每個(gè)實(shí)體分割成空間單元,記錄描述它們位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。(4)幾種有代表性的空間索

25、引結(jié)構(gòu):a. kd-樹(shù) 是一種檢索k維空間點(diǎn)的二叉樹(shù)。b. G-樹(shù) G-樹(shù)與柵格索引類(lèi)似,組成類(lèi)似B+樹(shù)的結(jié)構(gòu)。c. R樹(shù) 用于檢索大小非零空間對(duì)象,是一種平衡多分樹(shù)。有許多種變種,例如R+樹(shù)、R*樹(shù)等(5)舉例說(shuō)明如何使用空間數(shù)據(jù)庫(kù)?例如我們要選擇查詢距離南京小于或等于10萬(wàn)米、人口大于或等于50萬(wàn)的所有城市的城市名和人口。可以使用以下查詢語(yǔ)句:SELECT 城市名,人口FROM 城市,江蘇區(qū)域圖WHERE DIST(城市名,南京)<=100000 AND 人口>=500000(6)主流產(chǎn)品有哪些?IBM DB2 Spatial Extender、Informix Spatial

26、 Datablade、Oracle Spatial和SQL Server Spatial Tools。(7)空間數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)狀及前景?,F(xiàn)狀:Oracle公司推出的Oracle Spatial,它為空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和索引定義了一套數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),并通過(guò)擴(kuò)展Oracle PLSQL為空間數(shù)據(jù)的處理和操縱提供了一系列函數(shù)和過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)服務(wù)的支持Informix公司推出的Informix ILLustr,對(duì)空間數(shù)據(jù)的處理和操作時(shí)通過(guò)大DatabaseBlade Spatial Module完成的,它沿襲IUS具有良好的面向?qū)ο筇卣?0.主流數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)XML做出支持的原因。有哪些主流數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)XML做出支

27、持?舉例說(shuō)明如何使用和對(duì)XML數(shù)據(jù)表達(dá)查詢請(qǐng)求?發(fā)展現(xiàn)狀及前景隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和普及,人們可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)從世界各地實(shí)時(shí)的接收和發(fā)送大量、最新的信息,但在信息交換的過(guò)程中存在著一個(gè)突出的問(wèn)題,就是多種多樣的數(shù)據(jù)格式,給信息的有效使用帶來(lái)了障礙。XML的擴(kuò)展性、簡(jiǎn)明性、通用性和跨平臺(tái)性,XML的出現(xiàn)更著重于為數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式,提供了數(shù)據(jù)表示標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)XML做出支持后,就可將數(shù)據(jù)庫(kù)的成熟的數(shù)據(jù)處理能力應(yīng)用來(lái)處理XML數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也會(huì)因此而朝著XML的發(fā)展而不斷進(jìn)步。DB2、Oracle和SQL Server這三個(gè)主流數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)XML都做出了支持。以DB2為例:表名clie

28、nts:NameStatuscontactInfoVarchar(30)Varchar(10)xmlcontactInfoxml結(jié)構(gòu):<client><phone>.</phone><email>.</email></client>查詢status是gold的用戶的email:select xmlquery('$c/Client/email'passing contactinfo as "c")from clientswhere status = 'Gold'發(fā)展現(xiàn)狀及前

29、景還沒(méi)寫(xiě)21.什么是NoSQL? NoSQL的核心思想是什么?現(xiàn)在有哪些NoSQL 產(chǎn)品?其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),現(xiàn)狀及前景。NoSQL:是非關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的廣義定義。NoSQL的核心思想: BASE思想,主要強(qiáng)調(diào)基本的可用性,如果你需要高可用性,也就是純粹的高性能,那么就要以一致性或容錯(cuò)性為犧牲。它包括下面幾個(gè)方面:u Basically Availble -基本可用u Soft-state -軟狀態(tài)/柔性事務(wù) u Eventual Consistency -最終一致性 NoSQL產(chǎn)品:Cassandra,Dynamo,BigTable,MongoDB優(yōu)勢(shì):高并發(fā)讀寫(xiě);對(duì)海量數(shù)據(jù)的高效率讀寫(xiě) ;高擴(kuò)展

30、性和高可用性 劣勢(shì): NoSQL很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性。缺乏強(qiáng)有力的技術(shù)支持。開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)從出現(xiàn)到用戶接受需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在設(shè)計(jì)時(shí)更能夠體現(xiàn)實(shí)際?,F(xiàn)狀及前景NoSQL現(xiàn)在有很多成熟的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在社交網(wǎng)站和電子商務(wù)上;NoSQL在某些應(yīng)用上絕對(duì)是趨勢(shì),但是就目前來(lái)看肯定還有點(diǎn)問(wèn)題,畢竟走向成熟總有過(guò)程。22.什么是對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)?為什么要研究對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)?面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)與對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)一樣嗎?有哪些主流產(chǎn)品支持對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)?對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)一般支持對(duì)象的哪些特征?舉例說(shuō)明如何使用對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù). 1.對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和面向?qū)ο蠓椒ㄏ嘟Y(jié)合的產(chǎn)物,它是以關(guān)

31、系數(shù)據(jù)庫(kù)和SQL為擴(kuò)展關(guān)系模型,以面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言為基礎(chǔ)的新型數(shù)據(jù)庫(kù)模式。 2.傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存在種種缺點(diǎn): 數(shù)據(jù)類(lèi)型表達(dá)能力差 復(fù)雜查詢功能差 支持長(zhǎng)事務(wù)能力差 環(huán)境應(yīng)變能力差 而對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)很好地解決了這些問(wèn)題,所以研究它。 3.面向?qū)ο箨P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不一樣,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法相結(jié)合的產(chǎn)物,與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不相關(guān)。而對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行改進(jìn)的。 4.目前支持對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的主流產(chǎn)品有:db2,oracle,PostgreSQL對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)支持的對(duì)象特征:對(duì)象標(biāo)識(shí),封裝,繼承,多態(tài)。使用對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例: 創(chuàng)建類(lèi): 父

32、類(lèi): CREATE TYPE person AS (name varchar(20), birthyear INTEGER, address varchar(40) MODE DB2SQL子類(lèi): CREATE TYPE employee UNDER person AS (salary INTEGER) MODE DB2SQL23.什么是主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)?為什么要研究主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)?它與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有什么不同?如何實(shí)現(xiàn)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)?主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)狀及前景1.主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù) 是指在沒(méi)有用戶干預(yù)的情況下,能夠主動(dòng)地對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部或外部所產(chǎn)生的事件作出反應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)突出的思想是讓數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有各種主動(dòng)進(jìn)

33、行服務(wù)的功能,并以種統(tǒng)一而方便的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)各種主動(dòng)性需求。 2.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)本身都是被動(dòng)的,即它只能響應(yīng)和重做用戶要求它們做的事情,而不會(huì)靈活地根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的外部環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)等情況主動(dòng)做些什么,數(shù)據(jù)庫(kù)僅作為一種被動(dòng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)而存在。利用“被動(dòng)服務(wù)”的數(shù)據(jù)庫(kù)不能很好地完成帶有主動(dòng)性需求的任務(wù)。而在實(shí)際應(yīng)用中,主動(dòng)性需求是大量存在的,這就呼喚著解決該問(wèn)題的方案。所以,主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)也就因運(yùn)而生了。3.傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是被動(dòng)的,被動(dòng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)由用戶或程序驅(qū)動(dòng),它們僅當(dāng)用戶或應(yīng)用程序提出明確的要求時(shí)才執(zhí)行事務(wù)操作。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)是相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的被動(dòng)性而言的,主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)

34、庫(kù)有以下特點(diǎn):(1)冗錯(cuò)性:例外或錯(cuò)誤的主動(dòng)處理和自動(dòng)恢復(fù)功能(2)實(shí)時(shí)性:靈活而方便的實(shí)時(shí)處理能力(3)交互性:更加方便的交互性和靈活的人機(jī)交互接口等等。(4)自適應(yīng)性:它能根據(jù)周?chē)鷦?dòng)態(tài)發(fā)生的“事件”或狀態(tài)的變化主動(dòng)地做些別的什么,以適應(yīng)相應(yīng)事件的出現(xiàn)或環(huán)境的變化4.實(shí)現(xiàn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可有以下幾種實(shí)現(xiàn)途徑:(1)改造的途徑最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方案就是在原有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。為此只需在原有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之外增加一個(gè)能經(jīng)常有機(jī)會(huì)運(yùn)行的事件監(jiān)視器即可。(2)嵌入主動(dòng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的途徑這種方法把一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言改造成一種主動(dòng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,數(shù)據(jù)庫(kù)操作嵌入在其中執(zhí)行。(3)重新設(shè)計(jì)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)程序設(shè)計(jì)

35、語(yǔ)言的途徑重新設(shè)計(jì)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)將數(shù)據(jù)的定義、操作、維護(hù)和管理功能與應(yīng)用程序徹底融合在一起,這自然也是條可取的途徑。這就徹底地解決了所謂“阻抗不匹配”問(wèn)題。5.現(xiàn)狀及前景主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)突出思想是讓數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有各種主動(dòng)進(jìn)行服務(wù)的功能,并以一種統(tǒng)一而方便的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)各種主動(dòng)性需求,目前,這種機(jī)制主要通過(guò)將一些規(guī)則預(yù)先嵌入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),不過(guò),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)這些帶主動(dòng)功能的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中仍存在一些缺陷,目前還有一些技術(shù)問(wèn)題等待解決:(1)觸發(fā)事件的指明方式局限性很大(2)這些主動(dòng)性設(shè)施缺乏一般性和統(tǒng)一性(3)缺乏足夠的表達(dá)能力(4)缺乏簡(jiǎn)單而標(biāo)準(zhǔn)的定義。(5)安全性、可靠性的問(wèn)題。

36、(6)性能不高24. 什么是多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)?為什么要研究多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)?有哪些多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)?有哪些產(chǎn)品?現(xiàn)狀及前景1什么是多媒體數(shù)據(jù)庫(kù) MMDB(Multimedia Database):多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的"存儲(chǔ)、存取、檢索和管理"而出現(xiàn)的一種新型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與多媒體技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。不是對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行界面上的包裝,而是從多媒體數(shù)據(jù)與信息本身的特性出發(fā),考慮將其引入到數(shù)據(jù)庫(kù)中之后而帶來(lái)的有關(guān)問(wèn)題。簡(jiǎn)單地說(shuō),多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)是按一定方式組織在一起的可以共享的相關(guān)多媒體數(shù)據(jù)(圖形、圖像、音頻、視頻等)的集合。2為什么要研究多媒體數(shù)據(jù)庫(kù):傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)只存在字符、數(shù)值,而多媒體信息中不僅存在含字符、數(shù)值等的文本,同時(shí)還有圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、音頻和視頻等,因而就需要一種新的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。多媒體技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(

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