Đề tài: TỔ CHỨC VẬT LÝ CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU

Tiểu luận học phần CƠ SỞ DỮ LIỆU NÂNG CAO Đề tài: TỔ CHỨC VẬT LÝ CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU Giảng viên hướng dẫn: TS Hoàng Quang Các thành viên nhóm 3: Trần Lê Ngọc Huỳnh Quốc Lực Trần Thị Hạnh Võ Thị Tình Nguyễn Thị Bích Liên NỘI DUNG Quản lý lưu trữ Bộ đệm khối Vị trí lưu trữ liệu đĩa Các thao tác tập tin Tập tin không xếp Tập tin có xếp Bảng băm Các kiểu tổ chức tập tin khác Cơng nghệ RAID 10 Các kiểu hệ thống lưu trữ 11 Kết luận Quản lý lưu trữ Các thiết bị lưu trữ liệu đĩa Mức lưu trữ (Primary storage level) bao gồm: Cache memory hay gọi RAM tĩnh Cache đặt CPU nhớ Tốc độ cao,dung lượng nhỏ Gồm nhiều mức:Cache L1 (Level 1),Cache L2(Level 2), Cache dùng để tăng tốc độ trao đổi thông tin CPU RAM.Càng gần CPU tốc độ cao RAM (Random Access Memory) Chứa liệu, chương trình nạp chương trình thực CPU đọc ghi vào RAM, RAM điều khiển CPU để tăng tốc độ thực chương trình Main memory hay gọi DRAM (Dynamic RAM :RAM động) Main memory: Chứa chương trình liệu xử lý, kết nối trao đổi liệu trực tiếp với CPU, tổ chức thành ngăn nhớ đánh địa trực tiếp CPU Main memory bao gồm:ROM (Read Only Memory) RAM DRAM cung cấp phạm vi làm việc cho CPU để giữ chương trình liệu thực Thuận lợi DRAM có giá thấp ngày giảm giá Hạn chế chúng dễ bị hồn tồn thơng tin lưu trữ RAM(ví dụ: Khi điện) Tốc độ thấp so với RAM tĩnh Các thiết bị lưu trữ liệu đĩa  Thiết bị lưu trữ thứ cấp(bộ nhớ ngồi) sử dụng phổ biến có khả lưu trữ liệu lớn giá thành thấp giúp giảm thiểu truy xuất đến liệu khơng cần thiết thiết bị nhớ ngồi  Dữ liệu lưu trữ vùng từ hóa bề mặt đĩa từ  Một đĩa có nhiều đĩa từ kết nối với trục quay Các thiết bị lưu trữ liệu đĩa      Đĩa từ tổ chức thành trang: Chi phí truy nhập đến trang tương đương, chi phí đọc trang liền bé chi phí đọc trang theo thứ tự Các đĩa phân chia thành rãnh tròn đồng tâm bề mặt đĩa gọi track Các track có dung lượng thay đổi thông thường từ Kb đến 50 Kb nhiều Một track phân chia thành khối (block) sector nhỏ (1 block chứa từ 1-8 sector) + Theo chuẩn thơng thường sector chứa 512 byte liệu + Dãy kích thước block đặc trưng B=512 bytes đến B=4096 bytes Toàn block chuyển giao đĩa nhớ để xử lý Các thiết bị lưu trữ liệu đĩa  Đầu đọc ghi di chuyển đến track nơi chứa block chuyển giao để thực việc đọc ghi liệu  Việc đọc ghi block từ đĩa tốn thời gian: tìm kiếm độ trễ quay vịng đĩa  Có thể sử dụng đệm đơi để gia tăng tốc độ đọc-ghi liệu block Ví dụ Các thiết bị lưu trữ liệu đĩa Mức lưu trữ cấp thứ ba :Gồm băng từ cấp quan trọng nhất, khả lưu trữ đo :KB ,MB, GB,TB v.v Băng từ :  - Chỉ đọc trang liền - Rẻ đĩa từ chi phí truy nhập thường lớn Một chương trình trình tiện ích thiết kế để lưu trữ thực RAM thường có: Các sở liệu thường trực cố định lớn lưu trữ mức lưu trữ thứ cấp Các phần sở liệu đọc viết vào đệm nhớ Máy tính cá nhân trạm làm việc có hàng trăm Megabyte liệu RAM chúng nhập phần lớn sở liệu vào nhớ Sử dụng 8GB 16 GB RAM đơn vị Server làm nơi đọc ghi Trong trường hợp lại phụ thuộc vào sở liệu lưu trữ nhớ hay khơng Bộ đệm khối Trong vài block cần để chuyển từ đĩa vào nhớ tất địa block biết , vài đệm phục vụ nhớ để tăng tốc độ truyền Trong đệm sử dụng để đọc ghi CPU xử lý liệu đệm khác đĩa xử lý vào (đĩa điều khiển ) khơng phụ thuộc vào tồn đó.Khi khởi động quy trình dùng để truyền block liệu nhớ đĩa không phụ thuộc vào khả song song để CPU xử lý 10 Các kiểu tổ chức tập tin khác 8.2 B – Cây cấu trúc tổ liệu khác Các kiểu cấu trúc liệu khác sử dụng cho tổ chức tập tin Chẳng hạn, kích thước mẫu tin số lượng mẫu tin tập tin nhỏ, vài DBMSs cung cấp tùy chọn cấu trúc B-Cây kiểu tổ chức tập tin 43 Công nghệ RAID    Cùng với tăng trưởng nhanh chóng hiệu suất khả thiết bị bán dẫn nhớ, tốc độ truy cập vi xử lý nhanh không gian nhớ ngày tăng Để bắt kịp với phát triển nhanh chóng này, trơng đợi công nghệ lưu trữ thứ cấp (bộ nhớ lưu trữ thứ cấp phải bước để giữ hiệu suất độ tin cậy với vi xử lý cơng nghệ) Điểm thuật lợi cơng nghệ lưu trữ thứ cấp mô tả phát triển công nghệ RAID, 44 Công nghệ RAID  RAID : Redundant arrays of independent disks  Mục tiêu RAID ổn định tỉ lệ truy xuất khác nhau, cải thiện hiệu suất truy cập đĩa đề phòng gia tăng ngày nhanh nhớ vi xử lý Một giải pháp tự nhiên mảng lớn đĩa nhỏ độc lập hoạt động đĩa logic đơn với hiệu suất cao  Công nghệ RAID   Một khái niệm gọi data stripping sử dụng, sử dụng truy cập song song để cải tiến hiệu suất đĩa Data stripping phân tán liệu suốt khắp đĩa làm cho chúng trở thành đĩa đơn lớn truy cập nhanh Data stripping Một tập tin phân tán đĩa 46 Công nghệ RAID   Các chế tổ chức RAID khác định nghĩa dựa kết hợp hai nhân tố hột liệu chen (phân bố liệu) mẫu sử dụng để tính tốn thơng tin thừa RAID phân loại cấp độ (level) RAID từ cấp độ đến cấp độ (theo tiêu chuẩn phần cứng sử dụng RAID):  RAID cấp sử dụng phân giải liệu, liệu thừa đó, hiệu suất ghi tốt cập nhật khơng phải tạo 47 Cơng nghệ RAID  Có hai ổ đĩa cứng: Ổ ổ (trong tin học thường đánh số thứ tự 0), với liệu mang nội dung A (có thể phân tách thành hai phần liệu A1 A2) ghi lại hai đĩa: Đĩa chứa liệu A1 đĩa chứa liệu A2 Khi đọc liệu A đồng thời hai ổ đĩa cứng hoạt động, lấy liệu A1 A2 ổ đĩa cứng Hệ điều hành tiếp nhận nguyên vẹn nội dung liệu A ghi vào Công nghệ RAID  Raid cấp sử dụng đĩa nhân đôi  Raid cấp sử dụng loại nhớ dự phòng cách sử dụng mã Hamming, có chứa bit chẵn lẻ cho tập chồng chéo riêng biệt thành phần cấp bao gồm phát lỗi sửa lỗi Công nghệ RAID    Raid cấp sử dụng đĩa đơn chẵn lẻ dựa điều khiển đĩa để tìm đĩa bị lỗi Raid cấp cấp sử dụng data striping mức khối, với Raid cấp phân tán liệu thông tin chẵn lẻ qua tất đĩa Raid cấp áp dụng sơ đồ dự phòng P + Q sử dụng mã Reed – Soloman để bảo vệ chống lại hai đĩa bị lỗi cách sử dụng hai đĩa dự phòng Công nghệ RAID  Các cấp tổ chức RAID khác sử dụng tình khác nhau:  Raid cấp (đĩa nhân đôi) dễ cho việc xây dựng lại từ đĩa từ đĩa khác  Raid cấp sử dụng loại nhớ dự phòng cách sử dụng mã Hamming, mà chứa bit chẵn lẽ cho tập chồng chéo riêng biệt thành phần  Raid cấp bao gồm phát lỗi sửa lỗi  Raid cấp (sử dụng đĩa đơn chẵn lẻ dựa điều khiển đĩa để tìm đĩa bị lỗi) Raid cấp (dữ liệu mức khối) ưa chuộng cho việc lưu trữ khối lớn Với Raid cấp cho tốc độ truyền tải cao 51 Công nghệ RAID   Hầu hết, sử dụng phổ biến công nghệ Raid là:  Cấp (với tuần tự), cấp (với nhân đôi) cấp (với đĩa phụ chẵn lẻ) Thiết kế định cho Raid bao gồm: Cấp Raid, số lượng đĩa, lựa chọn biểu đồ chẳn lẽ, nhóm đĩa cho mức khối Công nghệ RAID Các cấp RAID 53 10 Các kiểu hệ thống lưu trữ Storage Area Networks (SANs)  Nhu cầu lưu trữ cao tăng đáng kể thời gian gần  Tổ chức có nhu cầu chuyển từ trung tâm liệu tĩnh cố định hoạt động theo định hướng đến sở hạ tầng linh hoạt động cho việc xử lý thông tin  Khái niệm mạng (SANs):Một mạng riêng cho lưu trữ xây dựng để kết nối máy chủ với hệ thống lưu trữ dãy đĩa thư viện băng từ Toàn lưu lượng lưu trữ chạy mạng riêng Đó mơ hình mơt mạng SAN Nó khắc phục nhược điểm NAS như: hiệu suất thấp, sử dụng băng thơng sẵn có mạng nên làm tắc nghẽn mạng,  Trong SAN, thiết bị ngoại vi lưu trữ trực tuyến cấu nút mạng tốc độ cao đính kèm tách từ máy chủ cách linh hoạt  Điều cho phép hệ thống lưu trữ phải đặt khoảng cách dài từ máy chủ cung cấp hiệu suất khác lựa chọn kết nối 54 Storage Area Networks      Những thuận lợi SANs là: Linh hoạt nhiều nhiều kết nối máy chủ thiết bị lưu trữ cách sử dụng chuyển mạch hub switch Lên đến 10 km tách biệt máy chủ hệ thống lưu trữ cách sử dụng sợi cáp quang thích hợp Khả lập tốt cho phép không phá vỡ thêm đường biên máy chủ SANs đối mặt với vấn đề việc kết hợp tùy chọn lưu trữ từ máy bán hàng tự động liên quan tới việc tạo tiêu chuẩn việc quản lý lưu trữ phần mềm phần cứng SANs đối mặt với vấn đề việc kết hợp tùy chọn lưu trữ từ máy bán hàng tự động liên quan tới việc tạo tiêu chuẩn việc quản lý lưu trữ phần mềm phần cứng 55 11 Kết luận Qua báo cáo thảo luận phần vấn đề sở tổ chức vật lý cho hệ thống sở liệu cách thảo luận đặc trưng nhớ phân cấp sau tập trung vào thiết bị lưu trữ thứ cấp, đệm khối, ví trí ghi tập tin đĩa, thao tác tập tin, tập tin chưa xếp, tập tin xếp, kỹ thuật băm, kiểu tổ chức tập tin khác, cơng nghệ RAID kiểu hệ thống lưu trữ Thank you!!!