Hệ thống quản lý siêu thị với CSDL phân tán

Hệ thống quản lý siêu thị với CSDL phân tán MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 2 Chương 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 3 Chương 2. HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 4 2.1. Giới thtiệu 4 2.2. Khái niệm 4 2.3. Quá trình phát triển các kiến trúc của hệ thống phân tán 5 2.4. Các đặc tính của hệ thống phân tán 11 2.5. Ưu và khuyết điểm của hệ thống phân tán 17 3.2. Phân mảnh ngang 21 Chương 4. ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG 30 QUẢN LÝ SIÊU THỊ 30 4.1. Đặt vấn đề: 30 4.2. Phân tích hệ thống 31 Chương 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 47 5.2. Hướng phát triển 47 HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Hệ thống quản lý siêu thị với CSDL phân tán LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin chân thành cám ơn thầy PGS.TS Đỗ Phúc đã giảng dạy cho em những kiến thức quan trọng của môn Cơ sở dữ liệu nâng cao và đã hướng dẫn em hoàn thành được đồ án môn học này . Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô các anh chị và các bạn học viên trong lớp đã tạo cho tôi những điều kiện thuận lợi để học tập và nghiên cứu tại trường đại học Công Nghệ Thông Tin. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn vô hạn tới gia đình, bạn bè luôn bên cạnh và động viên cũng như tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Công Nghệ Thông Tin. Học viên Lê Nhựt Trường HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 2 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán Chương 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, chúng ta đang sống trong thế kỷ bùng nổ về khoa học công nghệ mà đặc biệt là sự phát triển vượt bậc về công nghệ tông tin. Công nghệ thông tin và việc ứng dụng công nghệ thông tin trong nhiều lĩnh vực của đời sống, kinh tế xã hội trong nhiều năm qua cũng đồng nghĩa với lượng dữ liệu đã được các cơ quan thu thập và lưu trữ ngày một tích luỹ nhiều lên. Bên cạnh đó, các thiết bị thu thập dữ liệu tự động tương đối phát triển đã tạo ra những kho dữ liệu khổng lồ, như các dữ liệu ngân hàng, hàng không, giáo dục… Cùng với việc phân bố ngày càng rộng rãi của các công ty, xí nghiệp, dữ liệu bài toán là rất lớn và không tập trung được. Các CSDL thuộc mô hình phân cấp và mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ không giải quyết được các bài toán trong môi trường mới không tập trung mà phân tán, song song với các dữ liệu và hệ thống không thuần nhất, thế hệ tiếp theo của hệ quản trị CSDL ra đời vào những năm 80 trong đó có CSDL phân tán để đáp ứng những nhu cầu mới. HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 3 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán Chương 2. HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 2.1. Giới thtiệu Quá trình sử dụng máy tính của con người xuất phát từ nhu cầu tính toán dữ liệu với số lượng lớn và độ phức tạp cao, theo đó là thời gian xử lý phải nhanh chóng và hiệu quả tốt. Theo thời gian, chức năng cơ bản này của các máy vi tính trở nên quá phổ thông, các nhà khoa học máy tính lại nhắm đến một thế hệ điện toán mới có khả năng tương tác và trao đổi thông tin với mọi hệ thống máy tính khác trên thế giới thông qua một môi trường network cụ thể. Giải pháp ban đầu được gọi là hệ thống tập trung (Centralized Systems), tức một máy tính duy nhất với 1 hoặc nhiều CPU đảm nhận việc xử lý tất cả các request đến từ các máy client. Tuy nhiên, thực tế đã chứng minh mô hình này không hiệu quả vì nhiều nguyên nhân, trong đó quan trọng nhất là độ phân rã của hệ thống và chi phí bảo trì cao, tính tin cậy thấp. Từ đó, giải pháp thứ hai ra đời mang tên hệ thống phân tán (Distributed Systems). Thay vì chỉ sử dụng một máy tính với cấu hình mạnh, hệ thống lần này được triển khai với nhiều máy tính được đặt rải rác ở khắp nơi trong các vùng hoặc quốc gia nào đó và chúng giao tiếp với nhau thông qua một mạng phổ biến (Common Network). Tính bền vững, phân tán và đôi khi không đồng nhất này mang lại hiệu quả ngoài mong đợi cho các ứng dụng công nghệ thông tin và trở thành mô hình tương tác dữ liệu phổ biến nhất hiện nay trên thế giới. Ta hãy bắt đầu với khái niệm hệ thống phân tán. 2.2. Khái niệm Hệ thống phân tán là một tập hợp các máy tính tự trị (Autonomous Computers) liên kết với nhau thông qua một network và được cài đặt chung một phần mềm chuyên dụng phục vụ cho việc giao tiếp giữa chúng (Distributed System Software). Hệ thống phân tán là mô hình mang tính đối lập hoàn toàn với hệ thống tập trung thời kì đầu xử lý request chỉ bằng một máy tính. Nó cho phép các máy tính trong mạng phối hợp hoạt động và chia sẻ tài nguyên hệ thống với nhau. Một hệ thống phân tán được xây dựng tốt HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 4 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán sẽ cung cấp một môi trường tương tác mang tính đơn thể và đa tích hợp với người dùng dù thực sự ứng dụng mà người dùng sử dụng đang tham chiếu cùng lúc đến nhiều máy chủ được đặt ở khắp nơi trên thế giới. Nói một cách tổng quát, các phần mềm này cung cấp tính phân tán trong suốt (Distributing Transparency) cho hệ thống mạng của chúng ta. 2.3. Quá trình phát triển các kiến trúc của hệ thống phân tán Cuối những năm 70 đầu những năm 80, khái niệm hệ thống phân tán lúc bấy giờ được hiểu là xử lý phân tán (Distributed Processing), nghĩa là một kĩ thuật xử lý có chức năng nhận một request, sau đó chia nhỏ nó thành các tác vụ con (Subtasks) và xử lý chúng thông qua nhiều máy tính. Mỗi một vùng có số lượng máy tính khác nhau, mỗi máy sẽ kết nối với một máy chủ trung tâm thông qua đường dây điện thoại. Cách nhau một khoảng thời gian nhất định, các máy con này sẽ gửi thông tin (ví dụ thông tin bán hàng của các chi nhánh rải rác trên thế giới) về máy chủ trung tâm. Trong khoảng thời gian này, hệ thống phân tán có mối liên hệ mật thiết với các kiến trúc hình sao (Star), thứ bậc (Hierarchical) và kiến trúc vòng (Ring). Hình 2.1. Kiến trúc hình sao HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 5 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán Hình 2.2. Kiến trúc thứ bậc (hay còn gọi là cấu trúc cây phân cấp) Hình 2.3. Kiến trúc ring (vòng) Nó cũng chia làm nhiều dạng riêng biệt: hệ thống chức năng phân tán (Functional Distribution), hệ thống điều khiển tập trung (Centrally Controlled), hệ thống tích hợp và không tích hợp (Integrated / Non-Integrated Systems). HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 6 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán 2.3.1. Một hệ thống có chức năng phân tán Nghĩa là nó có khả năng xử lý hoàn tất một giao dịch với các hàm thành phần được phân tán tại các máy con. Nó cài đặt các thiết bị đầu cuối hoặc trình điều khiển thông minh ở các máy con để xử lý việc biên tập và định dạng các thông điệp, thu thập dữ liệu, bảo mật và cuối cùng là đóng gói tất cả thành một khối để gửi về máy chủ trung tâm. 2.3.2. Hệ thống điều khiển tập trung Là một tập hợp các máy tính ngoại vi, mỗi máy đều có khả năng hoàn tất xử lý những tác vụ cụ thể và có vai trò tương đương với một máy con thuộc quyền quản lý của máy chủ trung tâm trong hệ thống. Máy chủ này đóng vai trò đầu não, mọi hoạt động của các máy con đều do nó trực tiếp điều hành và nó cũng là cầu nối trao đổi dữ liệu giữa các máy con đó. 2.3.3. Hệ thống tích hợp Tập hợp các hệ thống riêng biệt có thiết kế dữ liệu chuẩn được tích hợp ngay trong các tầng khác nhau của những hệ thống đó. 2.3.4. Hệ thống phi tích hợp Đơn thuần là các hệ thống độc lập kết nối với nhau qua mạng. Nửa cuối những năm 80, khái niệm và kiến trúc của hệ thống phân tán bắt đầu có những thay đổi đáng kể. Ý tưởng hệ thống phân tán lúc này là các hệ thống máy chủ nằm rải rác không phân biệt khoảng cách địa lý hợp tác với nhau trong việc truyền tải dữ liệu và có tính độc lập nền tảng, không cần quan tâm đến các phần mềm chuyên dụng phù hợp với hệ điều hành đang chạy trên các máy chủ đó. Dữ liệu truyền đi giữa HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 7 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán chúng sẽ được quy định theo một chuẩn chung nhất. Lúc bấy giờ xuất hiện bốn cấu trúc phân tán mới: - Các máy tính cá nhân cùng kết nối đến ứng dụng chạy trên máy chủ mainframe, sau đó tiến hành trao đổi dữ liệu qua lại với nhau. Hình 2.4. Mô hình kết nối các máy PC với máy chủ - Các máy tính cá nhân kết nối với máy chủ Mainframe thông qua một máy trung gian. Cấp độ xử lý dữ liệu của chúng được tổ chức theo kiến trúc cây phân cấp, càng gần về gốc, các máy tính thuộc nhánh tương ứng sẽ phải có năng lực xử lý cao hơn, đảm nhận các tác vụ quan trọng và số lượng dữ liệu thao tác lớn hơn. Những máy PC độc lập sẽ truyền dữ liệu và cấu hình data dự phòng đến các máy trung gian, sau đó máy trung gian sẽ truyền dữ liệu về máy chủ Mainframe, nơi các tác vụ cấp cao nhất sẽ được thực thi. HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 8 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán Hình 2.5. Mô hình kết nối máy chủ thông qua máy trung gian - Hệ thống mang tính kết nối ngang hàng. Tính phụ thuộc và quan hệ của chúng khác nhau. Không tồn tại điểm xử lý trung tâm (Central Point) trong kiến trúc này. Hình 2.6. Mô hình hệ thống mang tính kết nối ngang hàng - Kiến trúc cuối cùng khá giống kiến trúc thứ hai, điểm khác biệt ở đây là các máy PC thay vì tách biệt nay kết nối với nhau. HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 9 Hệ thống quản lý “Siêu thị” với CSDL phân tán Hình 2.7. Mô hình hệ thống phân tán Mô hình hệ thống phân tán bước sang một trang khác vào cuối năm 1980. Kiến trúc của hệ thống tại thời kì này được tổ chức như sau: các site bản thân chúng chứa một hoặc nhiều phần mềm chuyên dụng cho phép người dùng truy xuất tài nguyên hệ thống của site đó. Hình 2.8. Truy xuất tài nguyên qua hệ thống Sau này, hệ thống phân tán có bước tiến vượt bật về cấu trúc. Nó trở nên linh hoạt khi cho phép sử dụng chỉ một phần mềm chuyên dụng duy nhất và phân tán các chức năng của phần mềm đó cho các máy trong mạng triệu gọi. Đây là kiến trúc của các hệ thống phân tán ngày nay, nó chứa các máy tính tự trị liên kết với nhau qua mạng, phần HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 10 [...]... lý thoải mái cho khách hàng đến mua hàng, tiết kiệm chi phí nhân viên, thông tin là công khai để bảo đảm quyền lợi cho mỗi cá nhân 4.2 Phân tích hệ thống 4.2.1 Mô hình CSDL phân tán HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 31 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán Hình 4.1 Sơ đồ hoạt động siêu thị Hình 4.1 Mô hình phân tán CSDL của hệ thống siêu thị Hình 4.2 Sơ đồ phân tán CSDL hệ thống siêu thị. . .Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán mềm sử dụng trong mạng được chia ra làm nhiều thành phần và bố trí tại các site khác nhau Hình 2.9 Hệ thống phân tán ngày nay 2.4 Các đặc tính của hệ thống phân tán Một hệ thống phân tán chứa đựng 6 đặc tính chính sau: chia sẻ tài nguyên (Resource Sharing), mang tính mở (Openness), linh động trong lưu trữ và xử lý (Scalability), duy trì hoạt động của hệ. .. của hệ thống MATHANG_3(MAMH,KHUVUC,SL) chứa các mặt hàng có số lượng > 100 MATHANG_4(MAMH,KHUVUC,SL) chứa các mặt hàng có số lượng < 100 Sau khi tiến hành phân mảnh ta có cây phân tán như sau: HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 33 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán 4.2.2.1 Cây phân tán SIEU_THI 4.2.2.2 Cây phân tán MAT_HANG HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 34 Hệ thống quản lý Siêu. .. bảo hệ thống luôn ở trạng thái sẵn sàng đáp ứng HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 18 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán 2.5.6 Giảm chi phí Chi phí triển khai, bảo trì sẽ thấp hơn và hiệu quả hơn nhiều so với hệ thống tập trung Nguyên nhân là chi phí này được trải đều cho các hệ thống con trong mạng do chúng được cấu hình và bảo trì hoàn toàn độc lập với nhau Ngoài ra hệ thống phân tán. .. hợp lệ Sự thật là hệ thống tập trung lại có mức độ bảo mật cao hơn hẳn hệ thống phân tán HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 19 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán Chương 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 3.1 Các vấn đề thiết kế 3.1.1 Lý do phân mảnh: Khung nhìn của các ứng dụng thường chỉ là một tập con của quan hệ Vì thế đơn vị truy xuất không phải là toàn bộ quan hệ nhưng chỉ là các... trị cục bộ Một hệ thống phân bố có toàn quyền quản lý tài nguyên của nó Nói cách khác nó trao quyền tự trị cục bộ cho hệ thống để quản lý tài nguyên Mỗi một hệ thống con có thể áp đặt các thủ tục, cấu hình và quyền truy cập khác nhau đối với tài nguyên thuộc quyền chủ quản của chúng Điều này làm cho hệ thống phân tán trở thành một mô hình đa thực thể với mỗi chủ thể là một đối tượng quản lý độc lập Ví... đối với quan hệ R có phân mảnh dọc FR={R1, R2, , Rr} và các thuộc tính khoá K R= K Ri , ∀ Ri∈FR HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 28 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán Do vậy nếu điều kiện mỗi R i là đầy đủ phép toán nối sẽ tái thiết lại đúng R Một điểm quan trọng là mỗi mảnh Ri phải chứa các thuộc tính khoá của R HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 29 Hệ thống quản lý Siêu thị với. .. cho phép hệ thống phân tán có thể tự động ngầm tái xác lập các thông số cấu hình để cải thiện hiệu năng, cân bằng tải v.v… HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 15 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán - Giãn nở trong suốt (Scaling Transparency): cho phép hệ thống và ứng dụng mở rộng phạm vi hoạt động mà không cần thay đổi cấu trúc của hệ thống hay thuật toán của ứng dụng Ví dụ: Đối với một... – CH1101150 Trang 25 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán Một phân mảnh dọc cho một quan hệ R sinh ra các mảnh R1, R2,…, Rr mỗi mảnh chứa một tập con thuộc tính của R và cả khoá của R Mục đích của phân mảnh dọc là phân hoạch một quan hệ thành một tập các quan hệ nhỏ hơn để nhiều ứng dụng chỉ cần chạy trên một mảnh Một phân mảnh "tối ưu" là phân mảnh sinh ra một lược đồ phân mảnh cho phép giảm... tài nguyên phải được quản lý bởi một phần mềm có giao diện cho phép các máy client tùy biến các tài nguyên đó gọi là Hệ quản lý tài nguyên hệ thống Cơ chế hoạt động của phần mềm này dựa trên các tập giao thức và phương thức được xây dựng sẵn 2.4.2 Tính mở HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 11 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán Quyết định khuynh hướng mở rộng của hệ thống Đặc tính này được . hệ thống phân tán 5 2.4. Các đặc tính của hệ thống phân tán 11 2.5. Ưu và khuyết điểm của hệ thống phân tán 17 3.2. Phân mảnh ngang 21 Chương 4. ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG 30 QUẢN LÝ SIÊU THỊ. biệt nay kết nối với nhau. HVTH: Lê Nhựt Trường – CH1101150 Trang 9 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán Hình 2.7. Mô hình hệ thống phân tán Mô hình hệ thống phân tán bước sang một. Trang 6 Hệ thống quản lý Siêu thị với CSDL phân tán 2.3.1. Một hệ thống có chức năng phân tán Nghĩa là nó có khả năng xử lý hoàn tất một giao dịch với các hàm thành phần được phân tán tại các