Các thuật toán quản lý khóa chốt trong cơ sở dữ liệu phân tán

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG ĐỖ THỊ LỢI CÁC THUẬT TỐN QUẢN LÝ KHÓA CHỐT TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên, 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ĐỖ THỊ LỢI CÁC THUẬT TỐN QUẢN LÝ KHĨA CHỐT TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 84 80 101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS TSKH Nguyễn Xuân Huy Thái Nguyên, 2018 v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết tìm hiểu, nghiên cứu luận văn cá nhân Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Các trích dẫn số liệu kết tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Thái Nguyên, tháng năm 2018 Tác giả luận văn Đỗ Thị Lợi vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix LỜI CẢM ƠN x MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Những đóng góp luận văn Bố cục luận văn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN VÀ GIAO TÁC 1.1 Khái niệm sở liệu phân tán: 1.1.1 Đặc điểm CSDL phân tán 1.1.2 Đánh giá ưu, nhược điểm CSDL phân tán: 1.1.3 Các ràng buộc toàn vẹn sở liệu phân tán: 1.1.4 Loại hình phân tán luận văn 1.2 Bài toán truy nhập đồng thời giải tranh chấp 1.3 Phát biểu toán tổng hợp 10 1.4 Giao tác (Transaction) 11 1.4.1 Khái niệm 11 1.4.3 Các thao tác giao tác 15 1.4.4 Các trạng thái giao tác 17 1.5 Lịch 17 1.5.1 Định nghĩa lịch: 17 1.5.2 Lịch (Serial schedule): 19 vii 1.5.3 Lịch khả (serializable schedule): 20 1.6 Khóa chốt 22 1.6.1 Khái niệm 22 1.6.2 Khóa sống (Livelock) 26 1.6.3 Khóa gài (Deadlock) 26 1.6.4 Nghi thức pha 27 1.6.5 Mơ hình khóa 29 1.6.5.1 Mơ hình đọc ghi đơn giản 30 1.6.5.2 Mơ hình đọc đọc & ghi 31 CHƯƠNG II: CÁC THUẬT TOÁN QUẢN LÝ KHÓA 33 TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 33 2.1 Kiểm tra tính hợp lệ giao tác 33 2.2 Kiểm tra tính hợp lệ lịch 38 2.3 Kiểm tra nghi thức pha giao tác 41 2.4 Kiểm tra tính khả lịch 43 2.5 Lập lịch 48 CHƯƠNG III: CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỬ NGHIỆM 52 3.1 Tổ chức liệu 52 3.2 Kịch chương trình 54 3.3 Thử nghiệm chương trình 56 3.3.1 Môi trường cài đặt 56 3.3.2 Mơ hình hệ thống 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 viii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CSDLPT Distributed database- Cở sở liệu phân tán Database- Cơ sở liệu CSDL PT CNTT Information Technology- Công nghệ thơng tin MMT Internet- Mạng máy tính // Chú thích ++ Tăng biến đếm lên đơn vị Giảm biến đếm xuống đơn vị && Và Ender 10  Gán 11 [][] Ma trận 12 == Dấu Distributed- Phân tán ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 3.1: Cấu trúc file input giao tác cho kịch 53 Hình 3.2: Cấu trúc file input lịch cho kịch 54 Hình 3.3: Giao diện chương trình 57 Hình 3.4: Giao diện lập lịch từ giao tác LOCK/ UNLOCK 58 Hình 3.5: Giao diện xong lập lịch 59 Hình 3.6: Giao diện phân tích lịch LOCK/ UNLOCK 60 Hình 3.7: Giao diện xong phân tích lịch 61 Hình 3.8: Giao diện phân tích lịch RLOCK & WLOCK/ UNLOCK 62 Hình 3.9: Giao diện xong phân tích lịch 63 Hình 3.10: Giao diện lập lịch RLOCK & WLOK/ UNLOCK 64 Hình 3.11: Giao diện xong lập lịch 65 x LỜI CẢM ƠN Học viên xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông Đại học Thái Nguyên hết lòng dạy dỗ bảo, tạo điều kiện tốt cho học viên suốt trình học tập thời gian thực luận văn Đặc biệt học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới PGS TSKH Nguyễn Xuân Huy, người trực tiếp quan tâm, tận tình hướng dẫn cung cấp nhiều tài liều cần thiết để học viên hồn thành luận văn Học viên xin kính chúc thầy gia đình luôn mạnh khỏe hạnh phúc Xin cảm ơn anh chị em học viên cao học bạn bè đồng nghiệp trao đổi, giúp đỡ học viên nhiều trình học tập thực luận văn Mặc dù học viên cố gắng hoàn thành luận văn phạm vi khả cho phép chắn không tránh khỏi sai sót Học viên kính mong nhận bảo tận tình q thầy bạn Thái Nguyên, tháng năm 2018 Tác giả luận văn Đỗ Thị Lợi MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Cơ sở liệu (CSDL) lĩnh vực lớn chuyên ngành quan tâm nhiều Cơng nghệ thơng tin (CNTT) Từ có mơ hình sở liệu vào năm 60 đến trải qua nhiều hệ sở liệu có nhiều ứng dụng khoa học thương mại Đặc biệt kỷ 21, phát triển Internet bùng nổ cách mạnh mẽ sở liệu phân tán trở thành lĩnh vực quan trọng phát triển nhanh chóng Bên cạnh đó, với phát triển Internet việc lưu trữ, quản lý xử lý liệu nhiều vị trí khác công ty, tổ chức đặc biệt công ty tổ chức thương mại cần đáp ứng đầy đủ liệu cần phải đảm bảo quán toàn vẹn Nhưng vấn đề đặt dựa vào tảng sở liệu tập trung để mở rộng cho sở liệu phân tán việc giải trở nên phức tạp Một vấn đề khác đặt vấn nhiều nhà nghiên cứu tìm hiểu giải quản lý khóa chốt sở liêu phân tán Khóa chốt hiểu công cụ khẳng định chiếm giữ chương trình (giao dịch) đơn vị liệu sở liệu Yêu cầu quan trọng quản lý khóa chốt phải đảm bảo tính khả cho giao dịch độc lập [1], [2] Điểu sở liệu phân tán trở nên phức tạp mơi trường phân tán có nhiều lý để liệu bị xung đột nhiều giao dịch xảy đồng thời Ngày nay, song song với việc Internet phát triển thương mại điện tử trở thành lĩnh vực lớn Khi đó, trung tâm (site) thương mại ngày mở rộng mơ hình giao dịch trực tuyến trở nên phổ biến Nhưng site thương mại lớn nhu cầu quản lý liệu trở nên thiết yếu liệu đặt nhiều vị trí khác Với lượng liệu lớn, khối lượng truy cập lớn quản lý giao dịch xảy đồng thời với tần suất cao làm để đảm bảo liệu không bị xung đột với liệu khơng bị đòi hỏi thiết [4], [5], [6] Học viên lựa chọn đề tài “Các thuật tốn quản lý khóa chốt sở liệu phân tán” với mục đích tìm hiểu khái niệm, phương thức tiếp cận thuật toán quản lý việc lập lịch cho tập giao dịch môi trường phân tán cách hiệu Những đóng góp luận văn Trong luận văn học viên tập trung nghiên cứu tìm hiểu khái quát sở liệu phân tán, giao tác trạng thái giao tác.Ngồi tìm hiểu giao dịch cách xử lí đồng thời phân tán Từ xây dựng chương trình thể thuật tốn quản lý khóa chốt phân tán sở liệu phân tán Bố cục luận văn Nội dung luận văn gồm có: Phần mở đầu, ba chương chính, kết luận, mục lục tài liệu tham khảo Nội dung luận văn trình bày sau: Chương 1: Tổng quan sở liệu phân tán giao tác Chương trình bày sở liệu phân tán, giao tác, tìm hiểu ràng buộc tồn vẹn hệ sở liệu phân tán, tính chất, thao tác trạng thái giao tác ... cứu tìm hiểu giải quản lý khóa chốt sở liêu phân tán Khóa chốt hiểu công cụ khẳng định chiếm giữ chương trình (giao dịch) đơn vị liệu sở liệu Yêu cầu quan trọng quản lý khóa chốt phải đảm bảo... với liệu khơng bị đòi hỏi thiết [4], [5], [6] Học viên lựa chọn đề tài Các thuật tốn quản lý khóa chốt sở liệu phân tán với mục đích tìm hiểu khái niệm, phương thức tiếp cận thuật toán quản lý. .. thời phân tán Từ xây dựng chương trình thể thuật tốn quản lý khóa chốt phân tán sở liệu phân tán Bố cục luận văn Nội dung luận văn gồm có: Phần mở đầu, ba chương chính, kết luận, mục lục tài liệu