Đồ án cơ sở dữ liệu phân tán

Mục lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CSDL PHÂN TÁN 1.1 Sơ lược mạng máy tính 1.2 Các hình thức tổ chức hệ thống phân tán 1.3 Các đặc trưng loại hình hệ thống phân tán 1.4 Cơ sở liệu phân tán (Distributed Database) 1.5 Các loại truy xuất CSDL phân tán 11 Câu hỏi cuối chương 13 CHƯƠNG CÁC MỨC TRONG SUỐT TRONG CSDL PHÂN TÁN .14 2.1 Kiến trúc CSDL phân tán 14 2.2 Các đặc điểm hệ phân tán .16 2.3 Trong suốt phân tán 18 Câu hỏi tập cuối chương .21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CSDL PHÂN TÁN 22 3.1 Nội dung thiết kế hệ thống phân tán 22 3.2 Các chiến lược phân tán liệu .23 3.3 Phương pháp thiết kế CSDL phân tán 24 3.4 Phân mảnh liệu 27 3.5 Cấp phát tài nguyên hệ phân tán 32 Bài tập 34 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ TRUY VẤN TRONG CSDL PHÂN TÁN 37 4.1 Giới thiệu xử lý truy vấn .37 4.2 Xử lý truy vấn môi trường tập trung 37 4.3 Xử lý truy vấn môi trường phân tán .42 4.4 Tối ưu hóa truy vấn CSDL phân tán 58 Câu hỏi cuối chương 65 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CSDL PHÂN TÁN Tại phải phân tán? - Phân tán gì? • Nhu cầu dùng chung liệu hợp • Các tổ chức kinh tế có nhiều trụ sở phân tán nhiều vị trí địa lý khác • Làm để quản lý luồng liệu sử dụng chung liệu, chương trình tổ chức • Một hệ thống phân tán bao gồm hai phần: mạng máy tính CSDL phân tán 1.1 Sơ lược mạng máy tính • Một mạng máy tính tập máy tính tự vận hành, kết nối lại có khả trao đổi thơng tin chúng • Các máy tính mạng thường gọi nút hay trạm, chúng tạo phần cứng mạng kết nối lại với đường truyền • Một mạng máy tính trường hợp đặc biệt mơi trường xử lý phân tán, máy tính thiết bị kết nối vào kênh truyền liệu Những loại mạng máy tính a Mạng star (hình sao) Trong cấu trúc mạng star máy tính nối cáp vào thiết bị đấu nối trung tâm (Hup Switch) Tín hiệu truyền từ máy tính gửi liệu qua Hub (tín hiệu khuyếch đại) truyền đến tất máy tính mạng Hub/ Switch Hình : Cấu trúc mạng Star * Ưu điểm: - Cấu trúc Star cung cấp chế độ quản lý tập trung Khi đoạn cáp bị hỏng ảnh hưởng đến máy dùng đoạn cáp mạng hoạt động bình thường - Mạng mở rộng thu hẹp cách dễ dàng * Nhược điểm: - Do máy tính phải nối vào trung tâm điểm nên cấu trúc địi hỏi phải nhiều cáp phải tính tốn đặt vị trí thiết bị trung tâm - Khi thiết bị trung tâm bị hỏng tồn hệ thơng mạng ngừng hoạt động b Mạng vịng (circle) • Các máy tính nối với theo vịng khép kín • Mỗi trạm đóng vai trị chuyển tiếp • Truyền liệu quanh vịng thường theo chiều • Việc điều khiển truyền tin mạng xoay vòng thường thực thẻ điều khiển * Nhược điểm: - Nếu đường nối bị cắt đứt làm ngừng tồn hoạt động mạng - Lượng thông tin di chuyển đường truyền lớn c Mạng bus: • Có kênh chung để chuyền liệu, máy tính thiết bị đầu cuối gắn vào d Mạng hỗn hợp (hybrid): • Các mạng truyền thơng thường có đường nối vơ định • Các đường nối khơng có tính hệ thống khơng tn theo khn mẫu • Có thể gặp nút nối với nút khác nút nối với nhiều nút khác • Các nối kết máy tính mạng Internet thuộc loại e Mạng thảm (Mesh): • Mỗi nút nối kết với nút cịn lại • Có độ tin cậy cao khả hoạt động tốt cấu trúc nói • Cấu trúc có chi phí cao 1.2 Các hình thức tổ chức hệ thống phân tán a peer-to-peer (mơ hình nhóm làm việc): - Các máy tính cá nhân máy trạm sử dụng hệ thống độc lập trợ giúp ứng dụng địa phương - Mỗi thành viên mạng có vai trị ngang nhau, tự quản lý tài ngun chia sẻ tài nguyên cho máy tính khác mạng - Mỗi máy tính mạng vừa đóng vai trị máy chủ (Server), vừa đóng vai trị máy khách (Client) - Đây mơ hình mạng đơn giản, phù hợp với hệ thống mạng nhỏ khơng có u cầu cao bảo mật b File server (máy dịch vụ file): - File server Một số máy dịch vụ file gán trực tiếp vào mạng LAN - File server thiết bị quản lý hoạt động file phục vụ máy tính cá nhân kết nối mạng LAN - Mỗi máy cá nhân phân chia dung lượng cố định ổ cứng File server, chương trình máy tính cá nhân tham chiếu đến file phần đĩa tương ứng đặc tả đường dẫn - Những hạn chế File server • Dữ liệu di chuyển mạng nhiều • Việc kiểm sốt liệu phi tập trung • Các máy trạm phải đủ mạnh c Client/server (mơ hình khách/chủ) Một số máy dịch vụ file gán trực tiếp vào mạng LAN - Server có chức điều khiển, lưu trữ CSDL, xử lý truy vấn quản lý việc khai thác tài nguyên mạng máy tính khác - Thuật ngữ client sử dụng để người khai thác tài nguyên mạng 1.3 Các đặc trưng loại hình hệ thống phân tán Việc chuyển ứng dụng máy tính cá nhân ứng dụng hệ thống máy lớn trung tâm sang mơ hình phân tán xu hướng phát triển mạnh Vấn đề đặt là, cần lựa chọn hình thức phân tán thích hợp cho mơ hình chuyển đổi 1.3.1 Đặc trưng hệ thống File server kiến trúc Client/Server Đặc trưng Xử lý File Server Client/Server Chỉ máy khách Truy nhập liệu Thấp, đồng thời th.hiện Cả máy khách máy chủ máy khách Cao, Server đảm nhiệm An toàn toàn vẹn Thấp, máy khách quản lý CSDL Cao, Server đảm nhiệm Sử dụng mạng File lớn, chuyển file Truyền liệu nhiều mức Bảo trì phần mềm Thấp, máy Server Hỗn hợp số phần mềm gửi đến máy khách Phần cứng hệ Ghép nối máy khách thống Server để phối hợp Ghép nối máy khách Server để phối hợp Sự mềm dẻo phần mềm 1.3.2 Các chức kiến trúc client/server 1.3.2.1 Trình diễn thơng tin phân tán Mục đích: làm ứng dụng máy khách để định dạng lại liệu server quản lý Chức Client Server Quản lý liệu Quản lý liệu Phân tích liệu Phân tích liệu Trình diễn liệu Dữ liệu trình diễn Sử dụng cơng nghệ trình server định dạng để diễn server để gửi trình diễn cho clients liệu gửi cho clients 1.3.2.2 Trình diễn từ xa Mục đích: giúp USERS thay đổi biểu mẫu, báo cáo nội dung cần bảo trì phần mềm máy khách Kiểu trình diễn cài đặt chức trình diễn liệu clients, nên phần mềm client có khả trình diễn liệu định dạng theo ý client Chức Client Quản lý liệu Server   Quản lý liệu Phân tích liệu   Trình diễn liệu Phân tích liệu Dữ liệu phân tích server định dạng để trình diễn cho người dùng 1.3.2.3 Quản lý liệu từ xa Mục đích: giúp client phân tích liệu thơ lấy từ Server Chức Client Quản lý liệu Server   Quản lý liệu Phân tích liệu Dữ liệu thô lấy từ server   phân tích Trình diễn liệu Trình diễn tất liệu   1.3.2.4 Phân tán chức • Các chức phân tán đặt máy khách lẫn máy chủ • Tồn chức trình diễn liệu đặt máy khách toàn chức quản lý liệu đặt máy chủ Chức Client Quản lý liệu Server   Quản lý liệu Phân tích liệu Các liệu lấy phân tích từ server Trình liệu Tất liệu (được   phân tích server clients) diễn Các liệu lấy phân tích từ server sau truyền cho clients 1.4 Cơ sở liệu phân tán (Distributed Database) 1.4.1 Định nghĩa: Một sở liệu (CSDL) phân tán tập hợp liệu, mà mặt logic tập hợp thuộc hệ thống, mặt vật lý liệu phân tán vị trí khác mạng máy tính Có hai điểm quan trọng nêu định nghĩa: Phân tán: Dữ liệu không cư trú vị trí mà phân bố rộng khắp nhiều máy tính đặt nhiều vị trí khác nhau, điểm phân biệt sở liệu phân tán với sở liệu tập trung Tương quan logic: Dữ liệu hệ phân tán có số thuộc tính ràng buộc chúng với Điều giúp phân biệt sở liệu phân tán với tập hợp sở liệu tập trung, file liệu lưu trữ nhiều vị trí khác nhau, điều thường thấy ứng dụng mà hệ thống phân quyền truy nhập liệu môi trường mạng Ví dụ: - Một ngân hàng có ba chi nhánh đặt vị trí khác - Tại chi nhánh có máy tính điều khiển số máy kế toán cuối (teller terminal) sở liệu thống kê chi nhánh - Mỗi máy tính với sở liệu thống kê địa phương chi nhánh đặt vị trí sở liệu phân tán Các máy tính nối với mạng truyền thông Các nút mạng phân tán mặt xử lý thơng tin vị trí mà quản lý, mặt khác tham gia vào việc xử lý yêu cầu thông tin cần truy cập qua nhiều địa điểm Ví dụ việc lên danh sách tất nhân viên ngân hàng Yêu cầu đòi hỏi tất máy tính chi nhánh cơng ty phải hoạt động để cung cấp thông tin 1.4.2 Hệ quản trị sở liệu phân tán (DDBMSs) DDBMS có chức hỗ trợ việc tạo bảo trì sở liệu phân tán, chúng có thành phần tương tự hệ quản trị sở liệu tập trung thành phần hỗ trợ việc chuyển tải liệu đến trạm ngược lại Các thành phần sau đòi hỏi DDBMSs thương mại phải có: - Quản trị liệu (Database management): DB - Truyền thông liệu (Data Communication): DC - Từ điển liệu (Data Dictionary): DD dùng để mô tả thông tin phân tán liệu mạng - Cơ sở liệu phân tán (Distributed Database): DDB 1.4.3 So sánh CSDL phân tán CSDL tập trung CSDL phân tán không đơn giản thực phân tán CSDL tập trung, chúng cho phép thiết kế đặc trưng khác với CSDL tập trung truyền thống Các đặc điểm tiêu biểu CSDL truyền thống: • điều khiển tập trung • độc lập liệu • giảm dư thừa • biệt lập bảo mật liệu a Điều khiển tập trung Trong CSDL tập trung: Khả điều khiển tập trung toàn nguồn tài nguyên thông tin tổ chức, xem động mạnh cho việc đời CSDL Chúng phát triển tiến hố hệ thống thơng tin, mà ứng dụng có tập tin riêng Trong CSDL phân tán, ý niệm điều khiển tập trung nhấn mạnh Điều phụ thuộc vào kiến trúc CSDL phân tán Một cách tổng quát, CSDL phân tán điều khiển với cấu trúc phân lớp dựa vào hệ quản trị CSDL tồn cục (có trách nhiệm tồn CSDL phân tán) hệ quản trị CSDL địa phương (có trách nhiệm với CSDL địa phương riêng) b Độc lập liệu 10