Tìm hiểu sự phân tán cơ sở dữ liệu trong oracle 9i

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .3 CHƯƠNG 1 5 CỞ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN .5 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 5 1.1. Cơ sở dữ liệu phân tán 5 1.2. Hệ quản trị CSDL phân tán .6 1.3. Ưu điểm của các hệ cơ sở dữ liệu phân tán 9 2. KIẾN TRÚC CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 10 1.1. Kiến trúc .10 2.2. Các mức trong suốt .12 3. CÁC KIỂU PHÂN ĐOẠN DỮ LIỆU 13 3.1. Phân đoạn ngang 13 3.2. Phân đoạn dọc 13 3.3. Phân đoạn ngang suy diễn 14 3.4. Phân đoạn hỗn hợp .14 CHƯƠNG 2 15 TỔNG QUAN VỀ HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU ORACLE 9I 15 1. ORACLE INSTANCE .15 1.1. System Global Area - SGA 16 1.1.1. Shared pool 16 1.1.2. Data buffer cache .17 1.1.3. Redo log buffer 18 1.2. Background process 18 1.2.1. Database Writer (DBW0) 19 1.2.2. Log Writer: 19 1.2.3. System Monitor (SMON) 20 1.2.4. Process Monitor (PMON) 20 1.2.5. Checkpoint Process (CKPT) 20 2. ORACLE DATABASE 21 2.1. Cấu trúc vật lý database 22 2.1.1. Datafiles .22 2.1.2. Redo Log Files .23 2.1.3. Control Files 23 2.2. Cấu trúc logic databse 24 2.2.1. Tablespaces 24 2.2.2. Schema và Schema Objects .25 2.2.3. Data Blocks, Extents, and Segments .25 2.2.4. Các cấu trúc vật lý khác .26 3. KẾT NỐI TỚI ORACLE SERVER .27 3.1. Mô hình kết nối .27 3.2. Một số khái niệm cơ bản liên quan đến kết nối .27 3.3. Kết nối tới database 28 3.4. Ví dụ thực hiện kết nối tới database 28 CHƯƠNG 3 30 CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN ORACLE .30 1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN .30 1.1. Hệ thống cơ sở dữ liệu thuần nhất 30 1.1.1. Distributed Database - Distributed processing 30 1.1.2. Pure Distributed DB - Replicated DB .31 1 1.2. Hệ thống cơ sở dữ liệu không đồng nhất .31 2. QUẢN TRỊ ORACLE DISTRIBUTED DATABASE .31 2.1. Oracle Advanced Queuing 32 2.1.1. Advanced Queuing .32 2.1.2. Advanced Queuing trong môi trường ứng dụng tích hợp .33 2.1.3. Sự cần thiết của hệ thống Queuing 33 2.2. Replication 34 2.2.1. Replication và việc sử dụng 34 2.2.2. Giữa Oracle và non - Oracle .36 2.2.3. Sự khác biệt giữa Basic Replicate và Advanced Replicate .36 3.2.4. Snapshot và materialized view 36 2.2.5. Thực hiện basic snapshot replication 36 2.2.6. Các kiểu đối tượng có thể và không thể replicated 37 2.3. Database links .38 2.3.1.Khái niệm về Database Links 38 2.3.2. Nguyên nhân sử dụng Database links .39 2.3.3. Global Database Name trong Database links 39 2.3.4. Types of Database Links .39 2.3.5. Names for Database Links .39 2.3.6. Users of Database Links 40 2.3.7. Schema Objects và Database Links .41 2.3.8. Hạn chế của Database Link .41 CHƯƠNG IV .42 CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 42 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 42 1.1.Bài toán 42 1.2. Yêu cầu thử nghiệm .43 2. CẤU HÌNH HỆ THỐNG .43 2.1. Cấu hình Server side cho phép kết nối 43 2.2. Cấu hình client side để kết nối 44 2.2.1. Database Service 44 2.2.2. Naming Methods .44 2.2.3 Connect string: 46 2.3. Cấu hình TNSNAME .46 3. CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH 46 3.1.Tạo kết nối cơ sở dữ liệu 46 3.1.1. Tạo Snapshot 46 3.1.2. Tạo datalink .47 3.2.Các modul chương trình .48 3.2.1 Chương trình quản lí hồ sơ sinh viên .48 3.2.2 Chương trình quản lí điểm sinh viên 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 2 LỜI NÓI ĐẦU Những năm 70 của thế kỉ XX, máy tính đã có đủ khả năng để xây dựng hệ thống thông tin và hệ cơ sở dữ liệu. Một mặt đã hình thành và phát triển các cơ sở lí thuyết cho hệ cơ sở dữ liệu và mặt khác những người phát triển hệ thống ứng dụng ngày càng có nhiều kinh nghiệm. Hệ thống mạng thông tin hình thành trên cơ sở kết nối các máy tính khác nhau. Những năm gần đây, hệ cơ sở dữ liệu phân tán được phát triển dựa trên cơ sở dữ liệu và mạng máy tính. Cơ sở dữ liệu phân tán gồm nhiều cơ sở dữ liệu tích hợp lại với nhau thông qua mạng máy tính để trao đổi thông tin dữ liệu . Cơ sở dữ liệu được tổ chức và lưu trữ ở những vị trí khác nhau trong mạng máy tính và chương trình ứng dụng làm việc trên cở sở truy nhập dữ liệu ở những điểm khác nhau đó. Có nhiều nguyên nhân để phát triển cơ sở dữ liệu phân tán nhưng tựu chung lại chỉ gồm những điểm sau đây: Về tổ chức và tính kinh tế: tổ chức phân tán nhiều chi nhánh và dùng cơ sở dữ liệu phân tán phù hợp với các tổ chức kiểu này. Với vai trò là động lực thúc đẩy kinh tế thương mại phát triển rộng hơn, thì việc phát triển các trung tâm máy tính phân tán ở nhiều vị trí trở thành nhu cầu cần thiết. Tận dụng những cơ sở dữ liệu sẵn có: Hình thành cơ sở dữ liệu phân tán từ các cơ sở dữ liệu tập trung có sẵn ở các vị trí địa phương. Thuận lợi cho nhu cầu phát triển: Xu hướng dùng cơ sở dữ liệu phân tán sẽ cung cấp khả năng phát triển thuận lợi hơn và giảm được xung đột giữa các chương trình ứng dụng khi truy cập đến cơ sở dữ liệu. Với hướng tập chung hóa, nhu cầu phát triển trong tương lai sẽ gặp khó khăn. Giảm chi phí truyền thông: Trong cơ sở dữ liệu phân tán chương trình ứng dụng đặt ở địa phương có thể giảm bớt được chi phí truyền thông khi thực hiện bằng cách khai thác cơ sở dữ liệu tại chỗ. Tăng số công việc thực hiện: Hệ cơ sở dữ liệu phân tán có thể tăng số lượng công việc thực hiện qua công việc áp dụng thực hiện nguyên lý xử lý song song với hệ thống xử lý đa nhiệm. Tuy nhiên cơ sở dữ liệu phân tán cũng có 3 tiện lợi trong việc phân tán dữ liệu như tạo ra các chương trình ứng dụng phụ thuộc vào tiêu chuẩn mở rộng làm cho các nơi xử lý có thể hỗ trợ lẫn nhau. Do đó tránh được hiện tượng tắc nghẽn cổ chai trong mạng truyền thông hoặc trong các dịch vụ thông thường của toàn bộ hệ thống. Tính dễ hiểu và sẵn sàng: Hướng phát triển cơ sở dữ liệu phân tán cũng nhằm đạt được tính dễ hiểu và tính sẵn sàng cao hơn. Tuy nhiên để đạt được mục tiêu này không phải là dễ làm và đòi hỏi xử dụng kĩ thuật phức tạp. Khả năng xử lý tự trị của các điểm làm việc khác nhau không đảm bảo tính dễ xử dụng. Hai nguyên nhân về mặt kĩ thuật đáp ứng cho sự phát triển của hệ cơ sở dữ liệu phân tán: - Công nghệ tạo ra máy tính nhỏ và nền tảng phần cứng có khả năng phục vụ xây dựng hệ thống thông tin phân tán. - Kĩ thuật thiết kế hệ cơ sở dữ liệu phân tán được phát triển vững chắc dựa trên hai kĩ thuật thiết kế chính là Top-down và Bottom-up những năm 60 thế kỉ XX. Đối với một hệ CSDL nằm phân tán trên mạng máy tính thì hệ quản trị CSDL có ý nghĩa rất quan trọng vì phải đảm bảo tính nhất quán và toàn vẹn của dữ liệu, đảm bảo cho các chương trình người dùng truy xuất đến CSDL phân tán như là một khối CSDL duy nhất. Ngoài ra hệ quản trị CSDL còn phải đảm bảo chức năng phân quyền truy nhập và bảo mật trên đường truyền. Trong các hệ quản trị CSDL phân tán hiện nay thì hệ quản trị CSDL Oracle được đánh giá là ưu việt nhất với các chức năng tiên tiến: phân tán, tạo bản sao (replication), bảo mật cao, tính nhất quán dữ liệu, thủ tục ( stored procedure), kích hoạt (triggers), khoá dữ liệu đến từng bản ghi, chạy thông suốt trên 120 loại phần cứng từ máy lớn đến máy nhỏ và 19 hệ điều hành, hỗ trợ hầu hết các giao thức mạng, là CSDL đầu tiên trên thế giới tích hợp Web. Với những lí do trên là cơ sở để tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Tìm hiểu sự phân tán cơ sở dữ liệu trong Oracle9i”. 4 Chương 1 CỞ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. Cơ sở dữ liệu phân tán Khác với các hệ cơ sở dữ liệu tập trung với cơ sở dữ liệu được quản lí một cách tập trung tại một vị trí duy nhất, các hệ CSDL phân tán là những hệ thống cho phép người dùng không chỉ truy cập dữ liệu tại chỗ mà còn cả những dữ liệu để ở xa. Cơ sở dữ liệu phân tán là một tập hợp dữ liệu có liên quan (về mặt logic) được dùng chung và phân tán về mặt vật lí trên một mạng máy tính. Vì yêu cầu của công ty, doanh nghiệp, đơn vị kinh doanh . vấn đề tổ chức sao cho kinh doanh có hiệu quả nhất và nắm bắt thông tin nhanh nhất khi các cơ sở của công ty hiện ở những địa điểm xa nhau cho nên xây dựng một hệ thống làm việc trên cơ sở dữ liệu phân tán là phù hợp với xu hướng hiện nay vì hệ thống này thỏa mãn được những yêu cầu của tổ chức đơn vị. Ưu điểm của việc phân tán dữ liệu là: giải quyết được những hạn chế của cơ sở dữ liệu tập trung và phù hợp xu hướng phát triển tự nhiên với cơ cấu không tập trung của các tổ chức, công ty, doanh nghiệp . Nói một cách đơn giản, cơ sở dữ liệu phân tán là tập hợp dữ liệu logic thuộc về cùng một hệ thống nhưng trải rộng ra nhiều điểm trên mạng máy tính. Trên thực tế sự phát triển của mạng máy tính đã tạo cơ hội cho phương thức làm việc có tính phân tán. Cách tạo lập một hệ thống CSDL phân tán về mặt vật lí phản ánh cấu trúc của những tổ chức có các phòng ban, chi nhánh, dự án . đặt ở các vị trí khác nhau. Các hệ CSDL phân tán cho phép truy cập được dữ liệu trong tất cả các đơn vị. Những dữ liệu được đơn vị nào sử dụng nhiều nhất thì sẽ được lưu trữ tại đơn vị đó. Điều này làm tăng hiệu quả truy cập dữ liệu. 5 Người dùng truy cập vào CSDL phân tán thông qua các chương trình ứng dụng. Các chương trình ứng dụng được phân thành hai loại: • Chương trình không yêu cầu dữ liệu từ nơi khác. • Chương trình có yêu cầu dữ liệu từ nơi khác. Cần phải phân biệt CSDL phân tán và xử lí phân tán. Điểm quan trọng trong khái niệm CSDL phân tán là các dữ liệu được chia ra đặt ở những trạm khác nhau trên mạng. Nếu dữ liệu tập trung tại một trạm và những người dùng trên các trạm khác có thể truy cập được dữ liệu này, ta nói đó là hệ CSDL tập trung xử lí phân tán. Mô hình CSDL phân tán 1.2. Hệ quản trị CSDL phân tán Một hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán là một hệ thống phần mềm cho phép quản trị cơ sở dữ liệu phân tán và làm cho người dùng không nhận thấy sự phân tán. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán cung cấp công cụ như tạo lập và quản lí cơ sở dữ liệu phân tán. Hệ thống phát triển theo kiểu thương mại có sẵn được phát triển bởi những người cung cấp hệ cơ sở dữ liệu tập trung. Hệ cơ sở dữ liệu mở rộng tập trung bằng cách thêm vào những phần bổ xung qua cách cung cấp 6 thêm đường truyền và điều khiển giữa các hệ cơ sở dữ liệu tập trung cài đặt ở những điểm khác nhau trên mạng máy tính. Những dịch vụ hệ quản trị cơ sở dữ liệu cung cấp: • Cách thức truy cập dữ liệu từ xa: bằng chương trình ứng dụng. • Lựa chọn một cấp độ trong suốt phân tán thích hợp: cho phép mở rộng hệ thống theo nhiều cách khác nhau theo từng hoàn cảnh (phải cân nhắc giữa cấp độ trong suốt phân tán và phân chia công việc thực hiện để công việc quản trị hệ thống đơn giản hơn). • Quản trị và điều khiển cơ sở dữ liệu bao gồm công cụ quản lí cơ sở dữ liệu, tập hợp thông tin về các thao tác trên cơ sở dữ liệu và cung cấp thông tin tổng thể về tệp dữ liệu đặt các nơi trong hệ thống. • Điều khiển tương tranh và điều khiển phục hồi dữ liệu của giao tác phân tán. Những phần mềm cần thiết cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu phân tán là: • Phần quản lý cơ sở dữ liệu.(DB) • Phần truyền thông dữ liệu.(DC) • Từ điển dữ liệu được mở rộng để thể hiện thông tin về phân tán dữ liệu trong mạng máy tính.(DD) • Phần cơ sở dữ liệu phân tán.(DDB) Mô hình các thành phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu phát triển theo kiểu thương mại (Truy cập từ xa trực tiếp) 7 Cơ sở dữ liệu địa phương 1 Cơ sở dữ liệu địa phương 2 DB DC DD DDB DB DC DD DDB Kết quả Chương trình ứng dụng Hệ quản trị cơ sở dữ liệu1 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu2 Cơ sở dữ liệu2 Phương thức truy cập dữ liệu Cách thức truy nhập cơ sở dữ liệu từ xa qua chương trình ứng dụng theo hai cách cơ bản: Truy cập từ xa trực tiếp và gián tiếp. Mô hình truy cập từ xa qua phương thức cơ sở của hệ quản trị cơ sở dữ liệu (trực tiếp) Theo mô hình trực tiếp trên, chương trình ứng dụng đưa ra yêu cầu truy cập đến cơ sở dữ liệu từ xa, yêu cầu này được hệ quản trị cơ sở dữ liệu tự động tìm nơi đặt dữ liệu và thực hiện yêu cầu tại đó. Kết quả được trả lại cho chương trình ứng dụng. Đơn vị chuyển đổi giữa hai hệ quản trị cơ sở dữ liệu là phương thức truy cập cơ sở dữ liệu và kết quả nhận được (thông qua việc thực hiện phương thức truy cập này). Với cách thức truy cập từ xa như vậy cấp độ trong 8 suốt của phân tán được xây dựng bằng cách tạo ra tên tệp để đánh địa chỉ thích hợp cho những điểm lưu trữ dữ liệu ở xa. Mô hình mô tả cách thức truy cập phức tạp hơn (truy cập gián tiếp) Theo mô hình truy cập gián tiếp, chương trình ứng dụng thực hiện yêu cầu qua chương trình phụ ở điểm khác. Chương trình phụ này được người lập trình ứng dụng viết để truy cập từ xa đến cơ sở dữ liệu và trả về kết quả của chương trình ứng dụng yêu cầu. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán cung cấp cả hai kiểu truy cập bởi vì mỗi cách truy cập đều có ưu điểm riêng của nó. Mô hình hệ quản trị CSDL phân tán 1.3. Ưu điểm của các hệ cơ sở dữ liệu phân tán 9 Chương trình ứng dụng Cơ sở dữ liệu 2 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 1 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 2 Chương trình phụ Mạng truyền thông Trạm 5 Trạm 1 Trạm 2 Trạm 3 Trạm 4 So với các hệ cơ sở dữ liệu tập trung, các hệ cơ sở dữ liệu phân tán có một số ưu điểm sau đây:  Cấu trúc phân tán dữ liệu thích hợp cho bản chất phân tán của nhiều người dùng;  Dữ liệu được chia sẻ trên mạng nhưng vẫn cho phép quản trị dữ liệu địa phương (dữ liệu đặt tại mỗi trạm);  Dữ liệu có tính tin cậy cao vì khi một trạm gặp sự cố, có thể khôi phục được dữ liệu tại đây do bản sao của nó có thể được lưu trữ tai một trạm khác nữa;  Cho phép mở rộng các tổ chức một cách linh hoạt. Có thể thêm nút mới vào mạng máy tính mà không ảnh hưởng đến hoạt động của các nút sẵn có. 2. KIẾN TRÚC CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 1.1. Kiến trúc 10 DBMS ở vị trí 1 DBMS ở vị trí 2 Sơ sồ ánh xạ địa phương 2 Sơ đồ sắp chỗ Sơ đồ phân đoạn Sơ sồ ánh xạ địa phương 1 Sơ đồ tổng thể Cơ sở dữ liệu 1 Cơ sở dữ liệu 2