bài giảng cơ sở dữ liệu nâng cao

CƠ SỞ DỮ LIỆU Ệ NÂNG CAO (ADVANCED DATABASE)  Tiếp cận CSDL Dữ liệu liệ vào Báo cáo Mặt hàng Chương trình ứng dụng DBMS Dữ liệu vào Báo cáo Hố đơn Database Chương g trình ứng g dụng ụ g  CSDL tập trung (Centralized DBMS):  Một sở liệu trì vị trí  Việc thi hành chức HQTCSDL(DBMS), chương trình ứng dụng, giao diện người dùng, thực máy  Người dùng truy cập hệ thống ố thông qua thiết ế bị đầu ầ cuối ố máy tính (computer terminals)  Xử lý phân tán kiến trúc client-server CSDL tập ập trung g  Hệ CSDL client-server hệ CSDL tập trung, tất liệu trì server tập trung (máy chủ tập trung) (centrally located server) (centrally-located  Hệ CSDL gồm thành phần logic:  Client: chương trình gửi yêu cầu tới server đợi nhận kết trả từ server  Server: xử lý yêu cầu từ client  Cả client server nằm máy tính máy tính khác kết nối mạng  Xử lý phân tán kiến trúc client-server CSDL tập ập trung g  HQTCSDL cung cấp phần mềm thi hành client server Phần mềm client thông thường để nhận liệu vào từ người dùng, hiển thị kết quả, thực số xử lý liệu liệu Phần mềm server để nhận yêu cầu từ clients, định vị liệu từ xa, cập nhật liệu từ xa, gửi liệu định dạng mà clients hiểu  Nâng cao hiệu tính sẵn sàng: kiến trúc clientserver cung cấp nhiều cách để phân tán phần mềm liệu mạng máy tính tính CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN  Khái niệm Cơ sở liệu − Hệ quản trị CSDL  Mơ hình liệu  Thao tác liệu (Tạo lập, Cập nhật, Tìm kiếm)  Thiết kế CSDL  Tổ chức liệu vật lý  Quản Q ả lý giao i tác tá  Phục hồi liệu  Bảo Bả mật ật an ttoàn liệu liệ MỘT SỐ HỆ CSDL NÂNG CAO  CSDL đa phương tiện (multi−media database)  Hệ thống thông tin địa lý (GIS − Geographic Information Systems)  Kho liệu (Data Warehouse)  CSDL thời gian thực (Real−time database)  CSDL web  CSDL phân tán (Distributed database)  CSDL song song (Parallel Database)  CSDL suy diễn ( Deductive database)  CSDL mờ (Fuzzy Database) MỘT SỐ HỆ CSDL NÂNG CAO  CSDL đa phương tiện  Tập ập hợp ợp liệu ệ đa p phương g tiện ệ có liên q quan đến  Các kiểu liệu: văn (text), ảnh (image), chuỗi hình ảnh động (animation sequences), đối tượng đồ họa (graphics objects) âm ((audio), ), video;;  Một số lĩnh vực ứng dụng:  Thư viện điện tử (digital libraries)  News-on-Demand N D d  Video-on-Demand(VOD)  Music database  Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information Systems -GIS)  Hệ thống y tế từ xa (Telemedicine)  GIS  Hình thành vào g năm 1960  Nhận lưu trữ, phân tích, quản lý, biểu diễn liệu liên quan đến vị trí  Sử dụng liệu địa lý: liệu không gian + liệu thuộc tính  Các thành phần sở liệu không gian bao gồm: - Tập hợp liệu dạng vector (tập điểm, đường vùng) - Tập Tậ h hợp liệu liệ d dạng raster t (dạng (d mơ hì hình h DEM h ặ ảnh) ả h) - Tập hợp liệu dạng mạng lưới (ví dụ đường giao thơng, lưới cấp nước, lưới điện ) - Tập hợp liệu địa hình chiều bề mặt khác - Dữ liệu đo đạc - Dữ liệu dạng địa  Với đối tượng cần quản lý, lý hình thể thể, vị trí khơng gian mơ tả liệu đồ hoạ, tính chất đối tượng mô tả liệu thuộc tính  GIS  Các bảng g g sở liệu ệ không g g gian ợ liên kết với thành phần đồ họa với nhiều kiểu liên kết khác  Kết hợp mơ hình quan hệ định nghĩa hướng đối tượng bao gồm ), đóng gg gói ((encapsulation) p ) đa tính chất thừa kế ((inherit), hình (polymorphism)  Ứng dụng:  Lập đồ, đồ phân tích vật, vật tượng trái đất  Phân tích kiện, dự đốn tác động, hoạch định chiến lược  Ở Việt Nam: quy hoạch lâm nghiệp, quản lý rừng, tư liệu địa chất, đo đạc đồ, đồ địa chính, quản lý thị,… thị 10 Các kĩ thuật phân chia liệu  Phương pháp định vị theo mảng nhiều chiều tổng quát (GeMDA−General Multidimentional Data Allocation) [Hua, Lo Young, 1994] • Cần phân chia quan hệ R cho N đĩa theo giá trị hai thuộc tính A B • Chia A, B thành N khoảng Bộ t đưa tới đĩa xác định bởi: G GeMDA A[ i , j ]  ( • Shif_dist Shif dist =  i GC GCD  j  i Shif _ dist di ) mod N N N • GCD = gcd(N,Shif_dist) 25 SELECT * FROM Nhanvien WHERE (luong BETWEEN 50 AND 100) AND (hoten BETWEEEN “L” AND “R”); 26 Các kĩ thuật phân chia liệu  Tổng quát, phương pháp định vị theo mảng d chiều cho N đĩa xác định số thứ tự đĩa cho mảnh tương ứng với khối (X1,X2, ,Xd) (X1 X2 Xd) theo công thức:  d  X GCDi   d GeMDA( X1 , X , , X d )  i 2  i  ( X Shif _ dist ) mod N  i i  i 1   N     N: số đĩa; d: số thuộc tính phân chia  Shif _ dist i   N  d i 1 : bước dịch chuyển  GCDi =gcd(Shift g ( _disti ,,N) ) 27 Xử lý truy vấn song song  Các mơ hình chế song song • song song liên truy vấn (inter−query parallelism) • song song nội ội truy vấn ấ (intra−query (i parallelism) ll li ) • song song nội tốn tử (intra−operator parallelism)  Các phép tốn song song • Phép ghép • Phép tách  Tối ưu hóa truy vấn song song 28 Xử lý truy vấn song song  Song song liên truy vấn • Thực đồng thời nhiều truy vấn • Sắ Sắp xếp ế lịch lị h thực h hiệ phép toán CSDL ê hữ truy vấn ấ song song – Lập lịch sở cạnh tranh – Lập lịch theo kế hoạch • Tạo tiến trình xử lý cho loại phép toán CSDL nguyên thủy (gọi toán tử phục vụ/operator server) • Các truy vấn song song sử dụng chung toán tử phục vụ 29 Xử lý truy vấn song song  Lập lịch sở cạnh tranh (competition−based scheduling) 30 Xử lý truy vấn song song  Lập lịch theo kế hoạch (planning−based scheduling) 31 Xử lý truy vấn song song  Song song nội truy vấn • Thực đồng thời nhiều phép tốn truy vấn – S Song song độc độ lập: lậ hai h i phép tóan tó độc độ lập lậ nhau, h phép toán t không khô sử dụng kết phép tốn kia, thực đồng thời xử lý khác – Song song dạng ống: kết phép toán chuyển làm liệu vào phép toán INSERT INTO C SELECT * FROM Nhanvien, Nvdetai WHERE Nhanvien.msnv = Nvdetai.msnv 32 Xử lý truy vấn song song  Song song nội tốn tử chia/partitioned parallelism) (hay song song phân • Các Cá quan hệ (toán (t hạng) h ) đ phân hâ chia hi lưu l t ê nhiều hiề đĩa đĩ • Việc thực phép toán thay việc thực song song nhiều phép toán phần liêụ nhiều xử lí • Với phép tốn ngôi: T = T0  T1  Tk Khi (T) = (T0 )  (T1 )   (Tk )  phép chọn, chọn chiếu, chiếu nhóm 33 Xử lý truy vấn song song  Với phép tốn hai ngơi: • Chiến lược phân chia hai quan hệ – T = T0  T1  Tk ; S = S0  S1  Sk t ln ta l có: ó T  S = (T0  S0 )  (T1  S1 )  (Tk  Sk ) – T = T0  T1  Tk ; S = S0  S1  Sk T S áp dụng chiến lược phân chia liệu theo giá trị thuộc tính Khi đó: T  S = (Ti  Si ) T\S= (Ti \ Si ) – T = T0  T1  Tk ; S = S0  S1  Sk cho với ộ tT,, sS tTi, sSi t s kết nối ợ với Khi đó: k T ⋈S = (Ti ⋈ Si)  i 0 34 Xử lý truy vấn song song  Với phép tốn hai ngơi • Chiến lược chia lặp (partition and replication) – Gỉ Gỉa sử T = T0  T1  Tk , quan hệ S đ lặ lại lặp l i mọii nút út có ó phần liệu T Khi đó: k T ⋈S = (Ti ⋈ S)  i 0 35 Xử lý truy vấn song song  Phép tốn song song • Phép ghép • Phép Phé tách h 36 Xử lý truy vấn song song  Ví dụ: INSERT INTO C SELECT * FROM Nhanvien, Nvdetai WHERE Nhanvien.msnv = Nvdetai.msnv phép ghép thực song song phép kết nối phép tách 37 Xử lý truy vấn song song  Tối ưu hóa truy vấn song song 38  Tối ưu hóa CSDL song song phức tạp nhiều so với xử lý  Chi phí tính tốn phức tạp, phải tính đến chi phí phân chia liệu trường hợp cân xứng resource contention  Khi lập lịch thi hành truy vấn hệ thống song song cần phải định: : • Song song tốn tử nào? Sử dụng xử lý? • Các tốn tử thực song song dạng ống? toán tử song song song dạng d độ lập? độc lậ ? Các Cá toán t tử cần ầ thực th tuần tự?  Ước lượng số lượng nguồn tài nguyên để dành cho toán tử vấn đề lớn: • Chẳng hạn, dùng nhiều xử lý lượng tối ưu gây tải đường truyền  Tránh song song dạng ống q dài vìì tốn tử cuối c ối phải đợi lâu lâ có liệu vào, chiếm giữ nguồn tài nguyên 39 ... khác - Dữ liệu đo đạc - Dữ liệu dạng địa  Với đối tượng cần quản lý, lý hình thể thể, vị trí khơng gian mô tả liệu đồ hoạ, tính chất đối tượng mơ tả liệu thuộc tính  GIS  Các bảng g g sở liệu. .. Nâng cao hiệu tính sẵn sàng: kiến trúc clientserver cung cấp nhiều cách để phân tán phần mềm liệu mạng máy tính tính CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN  Khái niệm Cơ sở liệu − Hệ quản trị CSDL  Mơ hình liệu. .. phân tích, quản lý, biểu diễn liệu liên quan đến vị trí  Sử dụng liệu địa lý: liệu không gian + liệu thuộc tính  Các thành phần sở liệu không gian bao gồm: - Tập hợp liệu dạng vector (tập điểm,