Xử lý truy vấn và quản lý giao tác trong cơ sở dữ liệu

I HC QUC GIA H NI TRNG I HC CễNG NGH o Th Thu Võn X Lí TRUY VN V QUN Lí GIAO TC LUN VN THC S H Ni 2005 LI CM N Em xin by t lũng bit n sõu sc ti Thy hng dn TS Nguyn Tu ó cú nhng ch dn quý bỏu quỏ trỡnh em lm lun Em xin chõn thnh cm n cỏc Thy Cụ thuc Trng i hc cụng ngh ó tn tỡnh ging dy, truyn t kin thc sut thi gian hc nghiờn cu ti trng Cui cựng xin by t lũng cm n ti nhng ngi thõn gia ỡnh, bn bố ó ng viờn v giỳp tụi hon thnh bn lun ny MC LC Mở đầu xử lý tối -u truy vấn ch-ơng 1.1 Chuyển truy vấn SQL thành đại số quan hệ 1.2 Các thuật toán thực phép toán truy vấn Error! Bookmark not defined 1.2.1 Sắp xếp Error! Bookmark not defined 1.2.2 Thực thi phép chọn (SELECT) Error! Bookmark not defined 1.2.3 Thực thi phép nối (JOIN) Error! Bookmark not defined 1.2.4 Thực thi phép chiếu phép toán tập hợp Error! Bookmark not defined 1.2.5 Thực thi phép toán kết hợp Error! Bookmark not defined 1.2.6 Thực thi phép nối - Outer Join Error! Bookmark not defined 1.2.7 Các phép toán kết hợp sử dụng đ-ờng ống Error! Bookmark not defined 1.3 Sử dụng luật dự đoán tối -u truy vấn Error! Bookmark not defined 1.3.1 Các ký hiệu với truy vấn đồ thị truy vấn Error! Bookmark not defined 1.3.2 Tối -u kinh nghiệm truy vấn Error! Bookmark not defined 1.3.3 Chuyển truy vấn thành ph-ơng án thực thi truy vấn Error! Bookmark not defined 1.4 Sử dụng -ớc l-ợng chọn lọc -ớc l-ợng chi phí tối -u truy vấn Error! Bookmark not defined 1.4.1 Các thành phần chi phí cho việc thực thi truy vấn Error! Bookmark not defined 1.4.2 Thông tin danh mục sử dụng hàm giá Error! Bookmark not defined 1.4.3 Ví dụ hàm giá phép SELECT Error! Bookmark not defined 1.4.4 Ví dụ hàm giá phép JOIN Error! Bookmark not defined 1.4.5 Các truy vấn có quan hệ thứ tự nối phức tạp Error! Bookmark not defined 1.4.6 Ví dụ minh hoạ cho việc tối -u truy vấn dựa giá Error! Bookmark not defined 1.5 Tối -u truy vấn ngữ nghĩa Error! Bookmark not defined 1.6 Tổng kết Error! Bookmark not defined Ch-ơng xử lý giao tác Error! Bookmark not defined 2.1 Giới thiệu xử lý giao tác Error! Bookmark not defined 2.1.1 Hệ thống đơn ng-ời dùng - hệ thống đa ng-ời dùng Error! Bookmark not defined 2.1.2 Các giao tác, thao tác đọc - ghi vùng đệm DBMS Error! Bookmark not defined 2.1.3 Tại điều khiển đồng thời cần thiết Error! Bookmark not defined 2.1.4 Tại khôi phục cần thiết Error! Bookmark not defined 2.2 Các khái niệm hệ thống giao tác Error! Bookmark not defined 2.2.1 Các trạng thái giao tác phép toán bổ xung Error! Bookmark not defined 2.2.2 File log hệ thống Error! Bookmark not defined 2.2.3 Điểm xác nhận giao tác Error! Bookmark not defined 2.3 Các đặc tính mong muốn giao tác Error! Bookmark not defined 2.4 Lịch biểu khôi phục Error! Bookmark not defined 2.4.1 Lịch biểu giao tác Error! Bookmark not defined 2.4.2 Miêu tả đặc tính lịch biểu dựa việc khôi phục Error! Bookmark not defined 2.5 Xếp thứ tự lịch biểu Error! Bookmark not defined 2.5.1 Các lịch biểu theo thứ tự, không theo thứ tự lịch biểu có thứ tự xung đột Error! Bookmark not defined 2.5.2 Kiểm tra thứ tự xung đột lịch biểu Error! Bookmark not defined 2.5.3 Sử dụng tính thứ tự Error! Bookmark not defined 2.5.4 T-ơng đ-ơng khung nhìn trật tự khung nhìn Error! Bookmark not defined 2.5.5 Các kiểu t-ơng đ-ơng khác lịch biểu Error! Bookmark not defined 2.6 Tổng kết Error! Bookmark not defined Kết luận Error! Bookmark not defined Tài liệu tham khảo 11 M U Khi d liu c lu tr trờn mỏy tớnh thỡ vic s dng nú nh th no cú hiu qu l mt thỏch thc i vi ngi s dng khai thỏc mt c s d liu tt cn phi cú mt h qun tr c s d liu tt Vic x lý cỏc truy vn, qun lý giao tỏc l hai chc nng quan trng ca mt h qun tr c s d liu Tỡm hiu v lý thuyt v thc tin ca hai chc nng ny cú ý ngha vic xõy dng cỏc h qun tr c s d liu Thụng qua vic nghiờn cu mt s ti liu khoa hc cú liờn quan, lun ny chỳng tụi ó i sõu tỡm hiu cỏc vi ti x lý truy v qun lý cỏc giao tỏc Lun bao gm hai chng: Chng 1: X lý v ti u truy Mt truy trờn c s d liu l mt biu thc i s quan h, thc hin mt lot cỏc thao tỏc trờn c s d liu quan h ly cỏc thụng tin cn thit cho vic qun lý Nghiờn cu v x lý v ti u truy l nghiờn cu cỏc thut toỏn thc hin cỏc phộp toỏn i s quan h cng nh tỡm cỏch thc hin biu thc i s quan h theo mt trt t no ú cú cõu tr li nhanh nht Chng 2: Qun lý giao tỏc Qun lý giao tỏc l rt cn thit, c bit cỏc giao tỏc xy ng thi v cú cnh tranh mt s khon mc d liu c s d liu, tớnh nht quỏn cú th khụng cũn c bo ton na Do vy h thng cn iu khin s tng tỏc gia cỏc giao tỏc ng thi Do kinh nghim lm vic vi c s d liu cũn ớt, chc chn lun cũn nhiu thiu sút Chỳng tụi chõn thnh mong c cỏc thy, cỏc cụ, v bn bố úng gúp ý kin CHNG X Lí V TI U TRUY VN Trong chng ny trỡnh by cỏc k thut m h qun tr c s d liu (DBMS) s dng x lý, ti u hoỏ v thc thi cỏc truy bc cao Mt truy c trỡnh by mt ngụn ng bc cao, nh SQL, u tiờn phi c kim tra, phõn tớch v xỏc nhn tớnh hp l B quột s xỏc nh cỏc du hiu ngụn ng, nh cỏc t khúa SQL, tờn cỏc thuc tớnh v tờn cỏc quan h ni dung cõu truy vn, ú b phõn tớch s kim tra cỳ phỏp ca truy xỏc nh xem nú cú c trỡnh by phự hp vi cỏc lut cỳ phỏp ca ngụn ng truy hay khụng Mt truy cng phi c xỏc nhn tớnh hp l bng cỏch kim tra tt c cỏc tờn quan h v thuc tớnh l hp l, v cỏc tờn cú ý ngha lu c s d liu c th c truy Sau ú mt biu din bờn ca truy c to ra, thng l nh mt cu trỳc d liu cõy gi l mt cõy truy Cng cú th biu din truy bng cỏch s dng mt cu trỳc d liu th gi l th truy Sau ú DBMS s phi a mt chin lc thc hin ly kt qu ca truy t cỏc file c s d liu Mt truy thng cú nhiu chin lc thc hin, v quỏ trỡnh chn mt chin lc phự hp x lý mt truy gi l ti u truy [1, 3, 4, 5, 6, 7] Hỡnh 1.1 th hin cỏc bc khỏc ca vic x lý mt truy bc cao B ti u truy cú nhim v to mt phng ỏn thc hin v b to mó to chng trỡnh thc hin phng ỏn ú B x lý c s d liu thi gian chy cú nhim v chy chng trỡnh truy kiu thụng dch hoc biờn dch to kt qu ca truy Nu cú mt li chy chng trỡnh c to thỡ b x lý c s d liu thi gian chy s sinh mt thụng bỏo li Thut ng ti u c s dng õy l khụng chớnh xỏc vỡ mt vi trng hp, phng ỏn thc hin c la chn khụng phi l chin lc tt nht, nú ch l mt chin lc hiu qu v hp lý cho vic thc hin truy Vic tỡm mt chin lc tt nht thng phi mt nhiu thi gian, ngoi tr nhng truy n gin, v cú th yờu cu thụng tin v vic cỏc file c ci t nh th no v c ni dung ca cỏc file, nhng thụng tin ú cú th khụng cú t in h qun tr c s d liu Vỡ vy, lp k hoch ca mt chin lc thc hin l chớnh xỏc hn ti u truy Truy vấn viết ngôn ngữ bậc cao Scanning, parsing, validating Dạng biểu diễn bên Query Optimiser Ph-ơng án thực Query Code Generator Ch-ơng trình thực truy vấn Runtime Database Processor Kết truy vấn Hình 1.1 Các b-ớc điển hình xử lý 1.1 truy vấn bậc cao Chuyn cỏc truy SQL thnh i s quan h Mt truy SQL u tiờn chuyn i thnh mt biu thc i s quan h m rng tng ng, c biu din nh l cu trỳc d liu cõy truy vn, v sau ú c ti u Thụng thng cỏc truy SQL c phõn tớch thnh cỏc truy vn, to nờn cỏc n v c s m cú th chuyn i thnh nhng phộp toỏn i s v c ti u Mt truy cha mt biu thc SELECT FROM WHERE n v cú th cú cỏc mnh Group by v Having nu chỳng l mt phn ca biu thc Vỡ vy cỏc truy c lng bờn mt truy c xỏc nh nh cỏc truy riờng r [6] Xột cỏc quan h sau: EMPLOYEE, DEPARTMENT, WORKS-ON v PROJECT EMPLOYEE FNAME LNAME SSN ADDESS BDATE SEX SALAR Y DNO DEPARTMENT DNAME DNUMBER MGRSSN MGRSTARTDATE PROJECT PNAME PNUMBER PLOCATION DNUM WORKS-ON ESSN PNO HOURS Bng 1.1 Cỏc quan h Trong ú: Quan h EMPLOYEE cha thuc tớnh ca cỏc nhõn viờn: FNAME: tờn ca cỏc nhõn viờn LNAME: h v tờn m ca nhõn viờn SSN: mó nhõn viờn BDATE: ngy sinh ca mi nhõn viờn ADDESS: a ch ca nhõn viờn SEX: gii tớnh ca nhõn viờn SALARY: mc lng ca tng nhõn viờn 10 DNO: mó s phũng ban m nhõn viờn ú lm vic Quan h DEPARTMENT cha thụng tin v cỏc phũng ban: DNAME: tờn ca mi phũng ban DNUMBER: mó s ca mi phũng ban MGRSSN: mó s ca ngi qun lý tng phũng MGRSTARTDATE: ngy bt u lm qun lý ca ngi qun lý phũng ban Quan h PROJECT cha thụng tin v cỏc d ỏn: PNAME: tờn ca d ỏn PNUMBER: mã số dự án PLOCATION: nơi thực dự án DNUM: mã số phòng thực dự án Quan hệ WORKS-ON chứa thông tin thời gian làm việc nhân viên: ESSN: mã số nhân viên PNO: mã số dự án mà nhân viên tham gia HOURS: số mà nhân viên thực Xét truy vấn SQL sau quan hệ EMPLOYEE bảng 1.1 SELECT LNAME, FNAME FROM EMPLOYEE WHERE SALARY > (SELECT MAX(SALARY) FROM EMPLOYEE WHERE DNO=5); Truy vấn chứa truy vấn lồng bên đ-ợc tách thành khối: Khối là: SELECT MAX (SALARY) FROM EMPLOYEE 11 T2 TI LIU THAM KHO Ti liu ting Vit: [1] Nguyn Kim Anh, Nguyờn lý ca cỏc h c s d liu, NXB H Quc Gia H Ni, 2004 [2] Trn Tin Dng, Giỏo trỡnh lý thuyt v thc hnh ORACLE, NXB Giỏo Dc, 2000 [3] Phm Hu Khang, SQL Server 2000, NXB Giỏo Dc, 2002 [4] Trn c Quang, H Thun, Nguyờn lý cỏc h c s d liu v c s tri thc, NXB Thng Kờ, 1998 [5] Lờ Tin Vng, Nhp mụn c s d liu quan h, NXB Khoa Hc v K Thut, 1996 Ti liu ting Anh: [6] Elmasri, Navathe, Fundamentals of Database systems [7] Jarke, M and J.Koch (1984) Query optimization in database systems, Computing surveys 16:2,pp.1 11-152 [8] Keller, A (1985), Algorithms for transtating view updates into database for view involving selections, projections and joins, Pro., Fourth ACM Symp on Principles of Database Systems, pp 154163 [9] Swami, A and A Gupta (1988), Optimizing large join queries, ACM SIGMOD Intl Conf on Management of Data, pp 8-17 12 ... dụng luật dự đoán tối -u truy vấn Error! Bookmark not defined 1.3.1 Các ký hiệu với truy vấn đồ thị truy vấn Error! Bookmark not defined 1.3.2 Tối -u kinh nghiệm truy vấn Error! Bookmark not... not defined 1.6 Tổng kết Error! Bookmark not defined Ch-ơng xử lý giao tác Error! Bookmark not defined 2.1 Giới thiệu xử lý giao tác Error! Bookmark not defined 2.1.1 Hệ thống đơn ng-ời dùng... thực truy vấn Runtime Database Processor Kết truy vấn Hình 1.1 Các b-ớc điển hình xử lý 1.1 truy vấn bậc cao Chuyn cỏc truy SQL thnh i s quan h Mt truy SQL u tiờn chuyn i thnh mt biu thc i s quan