I. Tổng Quan Về Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Trong Khoa Học Máy Tính
Sự phát triển của các hệ cơ sở dữ liệu (CSDL) phân tán xuất phát từ nhu cầu thực tiễn của các tổ chức. Nhiều đơn vị thành viên của tổ chức phân tán ở các vị trí địa lý khác nhau. Vì thế, cần xây dựng CSDL phân tán để đảm bảo hoạt động hiệu quả. Chi phí xây dựng hệ CSDL phân tán từ các CSDL đã tồn tại thường nhỏ hơn đáng kể so với xây dựng mới. Hệ CSDL phân tán cho phép mở rộng hệ thống mà không ảnh hưởng lớn tới các thành phần còn lại. Xây dựng hệ thống phân tán đảm bảo hiệu quả công việc, độ tin cậy cao và khả năng sẵn dùng lớn. Theo tài liệu gốc, việc ra đời của hệ thống thanh toán điện tử là một bước chuyển đổi lớn trong công tác thanh toán cho khách hàng.
1.1. Sự Ra Đời Của Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Yếu Tố Nào
Sự ra đời của CSDL phân tán xuất phát từ nhu cầu quản lý dữ liệu của các tổ chức có cấu trúc phân tán về mặt địa lý. Các đơn vị thành viên cần chia sẻ thông tin nhưng vẫn duy trì tính độc lập. Việc hợp nhất các CSDL đã có cũng là một yếu tố quan trọng, giúp tiết kiệm chi phí so với việc xây dựng một hệ thống hoàn toàn mới. Khả năng mở rộng linh hoạt cũng là một động lực thúc đẩy sự phát triển của CSDL phân tán.
1.2. Khái Niệm Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán DBMS
Hệ quản trị CSDL phân tán là phần mềm cho phép quản trị CSDL phân tán và đảm bảo tính trong suốt của sự phân tán dữ liệu đối với người sử dụng. Nhờ tính trong suốt này, người sử dụng làm việc với CSDL phân tán như làm việc với một CSDL tập trung. Có thể chia CSDL phân tán làm hai loại: thuần nhất và không thuần nhất. CSDL phân tán thuần nhất sử dụng cùng một hệ quản trị CSDL và mô hình dữ liệu, trong khi CSDL phân tán không thuần nhất có thể sử dụng các hệ quản trị và mô hình dữ liệu khác nhau.
II. Kiến Trúc Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Chi Tiết
Kiến trúc hệ quản trị CSDL phân tán cần đảm bảo tính tự trị, phân tán và đa chủng. Tính tự trị thể hiện qua việc phân bố quyền điều khiển. Tính phân tán có thể theo kiểu khách-chủ hoặc không phân tán. Tính đa chủng thể hiện ở sự khác nhau về phần cứng, giao thức kết nối, bộ quản lý dữ liệu. Kiến trúc ANSI/SPARC là một kiến trúc phổ biến cho các hệ quản trị CSDL, bao gồm lược đồ trong, lược đồ khái niệm và lược đồ ngoài. Theo tài liệu, có 3 cách tiếp cận để tiêu chuẩn hóa hệ quản trị CSDL.
2.1. Mô Hình Kiến Trúc Hệ DBMS Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Các Yếu Tố
Mô hình kiến trúc của hệ DBMS CSDL phân tán được xây dựng dựa trên ba yếu tố chính: tính tự trị, sự phân tán và tính đa chủng. Tính tự trị liên quan đến việc phân quyền điều khiển và mục đích hoạt động của từng DBMS. Sự phân tán có thể được thực hiện theo kiểu khách-chủ hoặc không phân tán. Tính đa chủng đề cập đến sự khác biệt về phần cứng, giao thức kết nối và bộ quản lý dữ liệu giữa các hệ thống.
2.2. Các Hệ Khách Chủ Máy Khách Máy Chủ Trong CSDL Phân Tán
Trong hệ phân tán ngang hàng, việc tổ chức dữ liệu trên các máy khác nhau có một định nghĩa riêng cho mỗi vị trí. Nó được gọi là lược đồ cục bộ trong LIS (local internal schema). Còn hình ảnh về dữ liệu của cả hệ thống được gọi là lược đồ khái niệm toàn cục GCS (global conceptual schema). Nó mô tả cấu trúc logic của dữ liệu tại mọi vị trí. Vì thế cần mô tả tổ chức logic của dữ liệu tại mỗi vị trí, gọi là lược đồ khái niệm cục bộ LCS (local conceptual schema).
III. Thiết Kế Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Phương Pháp Quy Trình
Thiết kế CSDL phân tán gồm 4 giai đoạn chính: thiết kế khung nhìn tổng thể, thiết kế phân đoạn, thiết kế cấp phát và thiết kế vật lý ở mỗi trạm. Phân đoạn là chia các quan hệ thành nhiều quan hệ nhỏ hơn gọi là các đoạn, và phân tán các đoạn này. Phân đoạn phải đảm bảo tính đầy đủ, tính tái thiết được, tính tách biệt. Nhân bản cần phải đảm bảo độ tin cậy, hiệu quả cho các truy vấn chỉ đọc. Đối với truy vấn cập nhật thì việc nhân bản sẽ gây nhiều khó khăn để duy trì CSDL ở trạng thái nhất quán.
3.1. Phân Đoạn Dữ Liệu Trong Thiết Kế Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán
Thay vì phân tán các quan hệ, ta chia chúng thành nhiều quan hệ nhỏ hơn gọi là các đoạn, và phân tán các đoạn này. Phân đoạn phải đảm bảo tính đầy đủ, tính tái thiết được, tính tách biệt. Nhân bản cần phải đảm bảo độ tin cậy, hiệu quả cho các truy vấn chỉ đọc. Đối với truy vấn cập nhật thì việc nhân bản sẽ gây nhiều khó khăn để duy trì CSDL ở trạng thái nhất quán.
3.2. Tổng Quan Về Xử Lý Truy Vấn Trong Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán
Nhờ có sự che dấu các chi tiết về tổ chức vật lý của dữ liệu, các ngôn ngữ CSDL quan hệ cho phép diễn tả các câu truy vấn phức tạp một cách chính xác và đơn giản. Bài toán xử lý truy vấn trong môi trường phân tán phức tạp hơn nhiều do có nhiều tham số ảnh hưởng tới hiệu quả của truy vấn như sự phân đoạn hay nhân bản dữ liệu. Hơn nữa, việc truy xuất sẽ lâu hơn do dữ liệu có thể lưu trữ ở nhiều vị trí.
IV. Ứng Dụng Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Trong Chuyển Tiền Điện Tử
Luận văn tập trung vào ứng dụng CSDL phân tán trong nghiệp vụ chuyển tiền nội bộ tại Ngân hàng Phát triển Việt Nam (VDB). Nghiên cứu phân tích quy trình giao dịch chuyển tiền của khách hàng, quy trình trao đổi thông tin giao dịch giữa Trung tâm Thanh toán và các ngân hàng chi nhánh, quy trình thực hiện với điện Nội bộ, và quy trình hạch toán thanh toán nội bộ. Mục tiêu là đưa ra các giải pháp đối với nghiệp vụ thanh toán chuyển tiền sao cho ngày càng hoàn thiện hơn, nhanh hơn, tiện lợi hơn và đáp ứng được các yêu cầu về an ninh, an toàn ngày càng cao của nghiệp vụ thanh toán cũng như tạo sự thuận lợi tốt nhất cho khách hàng tham gia thanh toán.
4.1. Bài Toán Nghiệp Vụ Chuyển Tiền Nội Bộ Trong Ngân Hàng VDB
Luận văn tập trung vào ứng dụng CSDL phân tán trong nghiệp vụ chuyển tiền nội bộ tại Ngân hàng Phát triển Việt Nam (VDB). Nghiên cứu phân tích quy trình giao dịch chuyển tiền của khách hàng, quy trình trao đổi thông tin giao dịch giữa Trung tâm Thanh toán và các ngân hàng chi nhánh, quy trình thực hiện với điện Nội bộ, và quy trình hạch toán thanh toán nội bộ.
4.2. Phân Tích Thiết Kế Cài Đặt Thử Nghiệm Hệ Thống Chuyển Tiền
Luận văn trình bày phân tích thiết kế, cài đặt thử nghiệm và triển khai hệ thống chuyển tiền. Mô hình dòng dữ liệu được sử dụng để mô tả luồng thông tin trong hệ thống. Mối quan hệ giữa các bảng trong hệ thống được xác định. Các công cụ và chức năng của Oracle được sử dụng để xây dựng hệ thống. Một số bảng chính trong cơ sở dữ liệu và màn hình giao diện chính được giới thiệu.
V. Bảo Mật Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Cách Bảo Vệ Dữ Liệu Hiệu Quả
Bảo mật cơ sở dữ liệu phân tán là một thách thức lớn do dữ liệu được lưu trữ ở nhiều vị trí khác nhau. Các phương pháp bảo mật truyền thống như kiểm soát truy cập, mã hóa dữ liệu và kiểm toán hoạt động cần được áp dụng một cách cẩn thận. Ngoài ra, cần có các biện pháp bảo mật đặc biệt để đối phó với các mối đe dọa từ bên trong và bên ngoài hệ thống. Việc quản lý khóa mã hóa và phân quyền truy cập cũng cần được thực hiện một cách chặt chẽ.
5.1. Các Phương Pháp Mã Hóa Dữ Liệu Trong Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán
Mã hóa dữ liệu là một phương pháp quan trọng để bảo vệ thông tin nhạy cảm trong cơ sở dữ liệu phân tán. Các thuật toán mã hóa mạnh như AES và RSA có thể được sử dụng để mã hóa dữ liệu trước khi lưu trữ hoặc truyền tải. Việc quản lý khóa mã hóa cần được thực hiện một cách an toàn để tránh bị lộ thông tin.
5.2. Kiểm Soát Truy Cập Và Phân Quyền Trong Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán
Kiểm soát truy cập và phân quyền là các biện pháp quan trọng để đảm bảo rằng chỉ những người dùng được ủy quyền mới có thể truy cập vào dữ liệu. Các cơ chế kiểm soát truy cập như RBAC (Role-Based Access Control) có thể được sử dụng để phân quyền cho người dùng dựa trên vai trò của họ.
VI. Tối Ưu Hóa Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán Nâng Cao Hiệu Suất Hệ Thống
Tối ưu hóa cơ sở dữ liệu phân tán là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về kiến trúc hệ thống và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất. Các kỹ thuật tối ưu hóa như phân vùng dữ liệu, nhân bản dữ liệu và tối ưu hóa truy vấn có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất của hệ thống. Việc giám sát và phân tích hiệu suất cũng rất quan trọng để xác định các vấn đề và thực hiện các điều chỉnh cần thiết.
6.1. Phân Vùng Dữ Liệu Để Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Cơ Sở Dữ Liệu Phân Tán
Phân vùng dữ liệu là một kỹ thuật chia dữ liệu thành các phần nhỏ hơn và lưu trữ chúng ở các vị trí khác nhau. Điều này có thể giúp cải thiện hiệu suất truy vấn bằng cách giảm lượng dữ liệu cần quét. Các phương pháp phân vùng dữ liệu phổ biến bao gồm phân vùng ngang, phân vùng dọc và phân vùng hỗn hợp.
6.2. Nhân Bản Dữ Liệu Để Cải Thiện Khả Năng Sẵn Sàng Và Hiệu Suất
Nhân bản dữ liệu là một kỹ thuật tạo ra các bản sao của dữ liệu và lưu trữ chúng ở các vị trí khác nhau. Điều này có thể giúp cải thiện khả năng sẵn sàng của hệ thống bằng cách đảm bảo rằng dữ liệu vẫn có thể truy cập được ngay cả khi một vị trí bị lỗi. Nhân bản dữ liệu cũng có thể giúp cải thiện hiệu suất truy vấn bằng cách cho phép các truy vấn được thực hiện trên các bản sao gần nhất.
