Chương 1. Tổng quan về hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán Trong chương này trình bày tổng quan về CSDL phân tán và một số vấn đề về CSDL phân tán: Một số khái niệm về hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán. Thiết kế CSDL phân tán. Nhu cầu để xử lý CSDL phân tán.
Các yêu cầu đối với cơ sở dữ liệu phân tán. Một số khái niệm về hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán Những năm của thập kỷ 70, máy tính đã có đủ khả năng xây dựng hệ thống thông tin và hệ cơ sở dữ liệu. Một mặt đã hình thành và phát triển các mô hình lý thuyết cho hệ cơ sở dữ liệu và mặt khác những nguồn phát triển hệ thống ứng dụng ngày càng có nhiều kinh nghiệm. Hệ thống 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 dữ liệu, thông tin. 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 cơ sở truy cập dữ liệu ở những điểm khác nhau đó. Vấn đề hoàn toàn mới là xây dựng và cài đặt một cơ sở dữ liệu phân tán.
Cần giải quyết vấn đề xây dựng và cài đặt cơ sở dữ liệu phân tán cụ thể như vấn đề thiết kế phân tán, thiết kế cơ sở dữ liệu. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.Cơ sở dữ liệu Về cơ bản cơ sở dữ liệu là tập hợp dữ liệu được lưu trữ một cách có tổ chức để phục vụ cho công việc sử dụng thuận tiện nhất. Dữ liệu là số liệu, hình ảnh. cần được lưu trữ dưới dạng tệp, bản ghi.
tiện lợi cho người dùng đối với việc tham khảo, xử lý. Mỗi cơ sở dữ liệu cần có chương trình quản lý, sắp xếp, duy trì. dữ liệu gọi là hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu được coi là bộ diễn dịch ngôn ngữ bậc cao để dịch các công việc người sử dụng thao tác trên dữ liệu mà người dùng không cần quan tâm đến thuật toán.
Về mặt kiến trúc, cơ sở dữ liệu được phân chia thành các mức khác nhau. Một cơ sở dữ liệu cơ bản có ba phần chính là mức vật lý, mức khái niệm và mức thể hiện. Tuy nhiên với cơ sở dữ liệu cấp cao thì có thể có nhiều mức phân hoá hơn. Mức vật lý: là mức thấp nhất của kiến trúc hệ cơ sở dữ liệu, ở mức này dữ liệu được tổ chức dưới nhiều cấp khác nhau như bản ghi, file.
Mức khái niệm: là sự biểu diễn trừu tượng của cơ sở dữ liệu vật lý và có thể nói mức vật lý là sự cài đặt cụ thể của cơ sở dữ liệu ở mức khái niệm. Mức thể hiện: khi cơ sở dữ liệu được thiết kế, những gì thể hiện (giao diện, chương trình quản lý, bảng. ) gần gũi với người sử dụng với cơ sở dữ liệu ở mức khái niệm gọi là khung nhìn. Như vậy sự khác nhau giữa khung nhìn và mức khái niệm không lớn.
Mô hình phổ biến nhất của cơ sở dữ liệu là mô hình quan hệ: trong mô hình quan hệ xét tập con của tích Decard của các miền D với miền là một tập các giá trị. Dn là n miền. Tích Decard của các miền D1, D2, D3.,Dn là tập tất cả n bộ (v1,v2,v3.,vn) sao cho vi, Di với i=1,. Mỗi hàng của quan hệ là một bộ.
Quan hệ là tập con của tích Decard D1, D2, D3.,Dn gọi là quan hệ n ngôi. Khi đó mỗi bộ có n thành phần (n cột), mỗi cột của quan hệ gọi là thuộc tính. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.Cơ sở dữ liệu phân tán và cơ sở dữ liệu tập trung Cơ sở dữ liệu tập trung cùng với cơ sở dữ liệu không qua thiết kế hình thành trước khi có cơ sở dữ liệu phân tán. Hai hình thức này phát triển trên cơ sở tự phát và hệ thống tập trung.
Như vậy hai hình thức này không đáp ứng được yêu cầu tổ chức và công việc trên phạm vi lớn. Cơ sở dữ liệu phân tán được thiết kế khác cơ sở dữ liệu tập trung. Do đó cần đối sánh các đặc trưng của cơ sở dữ liêu phân tán với cơ sở dữ liệu tập trung để thấy được lợi ích của cơ sở dữ liệu phân tán. Đặc trưng mô tả cơ sở dữ liệu tập trung là điều khiển tập trung, độc lập dữ liệu, giảm bớt dư thừa, cơ cấu vật lý phức tạp đối với khả năng truy cập, toàn vẹn, hồi phục, điều khiển tương tranh, biệt lập và an toàn dữ liệu.
Điều khiển tập trung: Điều khiển tập trung các nguồn thông tin của công việc hay tổ chức. Có người quản trị đảm bảo an toàn dữ liệu. Trong cơ sở dữ liệu phân tán: không đề cập đến vấn đề điều khiển tập trung. Người quản trị cơ sở dữ liệu chung phân quyền cho người quản trị cơ sở dữ liệu địa phương.
Độc lập dữ liệu: là một trong những nhân tố tác động đến cấu trúc cơ sở dữ liệu để tổ chức dữ liệu chuyển cho chương trình ứng dụng. Tiện lợi chính của độc lập dữ liệu là các chương trình ứng dụng không bị ảnh hưởng khi thay đổi cấu trúc vật lý của dữ liệu. Trong cơ sở dữ liệu phân tán, độc lập dữ liệu có tầm quan trọng cũng như trong cơ sở dữ liệu truyền thống. Khái niệm cơ sở dữ liệu trong suốt mô tả hoạt động chương trình trên cơ sở dữ liệu phân tán được viết như làm việc trên cơ sở dữ liệu tập trung.
Hay nói cách khác tính đúng đắn của chương trình không bị ảnh hưởng bởi việc di chuyển dữ liệu từ nơi này sang nơi khác trong mạng máy tính. Tuy nhiên tốc độ làm việc bị ảnh hưởng do có thời gian di chuyển dữ liệu. Giảm dư thừa dữ liệu: Trong cơ sở dữ liệu tập trung, tính dư thừa hạn chế. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Được càng nhiều càng tốt vì: Dữ liệu không đồng nhất khi có vài bản sao của cùng một cơ sở dữ liệu logic, để tránh được nhược điểm này giải pháp duy nhất là có một bản sao duy nhất.
Giảm không gian lưu trữ. Giảm dư thừa có nghĩa là cho phép nhiều ứng dụng cùng truy cập đến một cơ sở dữ liệu mà không cần đến nhiều bản sao ở những nơi chương trình ứng dụng cần. Trong cơ sở dữ liệu truyền thống tính dư thừa dữ liệu cũng cần quan tâm: 1. Tính cục bộ của chương trình ứng dụng sẽ tăng nếu dữ liệu đặt ở mọi nơi mà chương trình ứng dụng cần.
Khả năng sẵn sàng của hệ thống cao bởi vì khi có lỗi ở một nơi nào đó trong hệ thống thì không cản trở hoạt động của chương trình ứng dụng. Nói chung, nguyên nhân đối lập với tính dư thừa đưa ra trong môi trường truyền thống vẫn còn đúng cho hệ thống phân tán và vì vậy công việc định giá mức độ tốt của tính dư thừa đòi hỏi định giá lại công việc lựa chọn mức độ dư thừa dữ liệu. Cơ sở dữ liệu phân tán khắc phục được hai nhược điểm này vì dữ liệu được chia ra thành nhiều phần nhỏ và chỉ có một bản sao logic tổng thể duy nhất để tiện cho việc truy cập dữ liệu. Cấu trúc vật lý và khả năng truy cập: người sử dụng truy cập đến cơ sở dữ liệu tập trung phải thông qua cấu trúc truy cập phức tạp: định vị cơ sở dữ liệu, thiết lập đường truyền.
Trong cơ sở dữ liệu phân tán, cấu trúc truy cập phức tạp không phải là công cụ chính để truy cập hiệu quả đến cơ sở dữ liệu. Hiệu quả có nghĩa là thời gian tìm kiếm và chuyển dữ liệu nhỏ nhất, chi phí truyền thông thấp nhất. Mỗi cách thức truy cập cơ sở dữ liệu phân tán viết bởi người lập trình hoặc tạo ra bởi một bộ tối ưu. Công việc viết ra một cách thức truy cập cơ sở dữ liệu phân tán cũng giống như viết chương trình duyệt trong cơ sở dữ liệu tập trung.
11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công việc mà chương trình duyệt này làm là xác định xem có thể truy cập đến được bao nhiêu cơ sở dữ liệu. Tính toàn vẹn, hồi phục và điều khiển tương tranh: Mặc dù trong cơ sở dữ liệu, tính toàn vẹn, hồi phục và điều khiển đồng thời liên quan nhiều vấn đề liên quan lẫn nhau. Mở rộng hơn vấn đề này là việc cung cấp các giao tác. Giao tác là đơn vị cơ bản của việc thực hiện: giao tác cụ thể là bó công việc được thực hiện toàn bộ hoặc không được thực hiện.
Trong cơ sở dữ liệu phân tán, vấn đề điều khiển giao tác tự trị có ý nghĩa quan trọng: hệ thống điều phối phải chuyển đổi các quỹ thời gian cho các giao tác liên tiếp. Như vậy giao tác tự trị là phương tiện đạt được sự toàn vẹn trong cơ sở dữ liệu. Có hai mối nguy hiểm của giao tác tự trị là lỗi và tương tranh. Tính biệt lập và an toàn: trong cơ sở dữ liệu truyền thống, người quản trị hệ thống có quyền điều khiển tập trung, người sử dụng có chắc chắn được phân quyền mới truy cập vào được dữ liệu.
Điểm quan trọng là trong cách tiếp cận cơ sở dữ liệu tập trung, không cần thủ tục điều khiển chuyên biệt. Trong cơ sở dữ liệu phân tán, những người quản trị địa phương cũng phải giải quyết vấn đề tương tự như người quản trị cơ sở dữ liệu truyền thống. Tuy nhiên, hai vấn đề đặc biệt sau đây của cơ sở dữ liệu phân tán có ý nghĩa quan trọng khi đề cập đến: 1. Thứ nhất, trong cơ sở dữ liệu phân tán với cấp độ tự trị cao ở mỗi điểm, người có dữ liệu địa phương sẽ cảm thấy an toàn hơn vì họ có thể tự bảo vệ dữ liệu của mình thay vì phụ thuộc vào người quản trị hệ thống tập trung.
Thứ hai, vấn đề an toàn thực chất với hệ thống phân tán không giống như các hệ thống thông thường khác mà còn liên quan đến mạng truyền thông. Như vậy trong cơ sở dữ liệu phân tán vấn đề an toàn cơ sở dữ liệu phức tạp hơn và đòi hỏi nhiều kỹ thuật bảo vệ.