bài giảng cơ sở dữ liệu phân tán chuẩn

BÀI 4: QUẢN LÝ GIAO DỊCH 11 1.1.4 Kiến trúc cơ bản của CSDL phân tán Do Đây không là kiến trúc tường minh cho tất cả các CSDL phân tán, tuy vậy kiến trúc này thể hiện tổ chức của bất kỳ một CSDL phân tán nào - Sơ đồ tổng thể: Định nghĩa tất cả các dữ liệu sẽ được lưu trữ trong CSDL phân tán. Trong mô hình quan hệ, sơ đồ tổng thể bao gồm định nghĩa của các tập quan hệ tổng thể. - Sơ đồ phân đoạn: Mỗi quan hệ tổng thể có thể chia thành một vài phần không gối lên nhau được gọi là đoạn (fragments). Có nhiều cách khác nhau để thực hiện việc phân chia này. Ánh xạ (một - nhiều) giữa sơ đồ tổng thể và các đoạn được định nghĩa trong sơ đồ phân đoạn. - Sơ đồ định vị: Các đoạn là các phần logic của quan hệ tổng thể được định vị vật lý trên một hoặc nhiều vị trí trên mạng. Sơ đồ định vị định nghĩa đoạn nào định vị tại các vị trí nào. Lưu ý rằng kiểu ánh xạ được định nghĩa trong sơ đồ định vị quyết định CSDL phân tán là dư thừa hay không. - Sơ đồ ánh xạ địa phương: ánh xạ các ảnh vật lý và các đối tượng được lưu trữ tại một trạm (tất cả các đoạn của một quan hệ tổng thể trên cùng một vị trí tạo ra một ảnh vật lý) Sơ đồ tổng thể Sơ đồ phân đoạn Sơ đồ định vị Sơ đồ ánh xạ địa phương 2 Sơ đồ ánh xạ địa phương 1 DBMS của vị trí 1 CSDL địa phương tại vị trí 1 Các vị trí khác… DBMS của vị trí 2 CSDL địa phương tại vị trí 2 Hình 1.2 Kiến trúc cơ bản của CSDL phân tán 12 BÀI 4: QUẢN LÝ GIAO DỊCH 1.1.5 Hệ quản trị CSDL phân tán cấm Hệ quản trị CSDL phân tán (Distributed Database Management SystemDBMS) được định nghĩa là một hệ thống phần mềm cho phép quản lý các hệ CSDL (tạo lập và điều khiển các truy nhập cho các hệ CSDL phân tán) và làm cho việc phân tán trở nên trong suốt với người sử dụng. Đặc tính vô hình muốn nói đến sự tách biệt về ngữ nghĩa ở cấp độ cao của một hệ thống với các vấn đề cài đặt ở cấp độ thấp. Sự phân tán dữ liệu được che dấu với người sử dụng làm cho người sử dụng truy nhập vào CSDL phân tán như hệ CSDL tập trung. Sự thay đổi việc quản trị không ảnh hưởng tới người sử dụng. Hệ quản trị CSDL phân tán gồm 1 tập các phần mềm (chương trình) sau đây: - Các chương trình quản trị các dữ liệu phân tán - Chứa các chương trình để quản trị việc truyền thông dữ liệu - Các chương trình để quản trị các CSDL địa phương. - Các chương trình quản trị từ điển dữ liệu. BÀI 4: QUẢN LÝ GIAO DỊCH 13 Để tạo ra một hệ CSDL phân tán (Distributed Database System-DDBS) các tập tin không chỉ có liên đới logic chúng còn phải có cấu trúc và được truy xuất qua một giao diện chung. Môi trường hệ CSDL phân tán là môi trường trong đó dữ liệu được phân tán trên một số vị trí. 1.2 Kiến trúc hệ quản trị CSDL phân tán 1.2.1 Các hệ khách / đại lý Các hệ quản trị CSDL khách / đại lý xuất hiện vào đầu những năm 90 và có ảnh hưởng rất lớn đến công nghệ DBMS và phương thức xử lý tính toán. Ý tưởng tổng quát hết sức đơn giản: phân biệt các chức năng cần được cung cấp và chia những chức năng này thành hai lớp: chức năng đại lý (server function) và chức năng khách hàng (client function). Nó cung cấp kiến trúc hai cấp, tạo dễ dàng cho việc quản lý mức độ phức tạp của các DBMS hiện đại và độ phức tạp của việc phân tán dữ liệu. Đại lý thực hiện phần lớn công việc quản lý dữ liệu. Điều này có nghĩa là tất cả mọi việc xử lý và tối ưu hoá vấn tin, quản lý giao dịch và quản lý thiết bị lưu trữ được thực hiện tại đại lý. Khách hàng, ngoài ứng dụng và giao diện sẽ có modun DBMS khách chịu trách nhiệm quản lý dữ liệu được gửi đến cho bên khách và đôi khi việc quản lý các khoá chốt giao dịch cũng có thể giao cho nó. Kiến trúc được mô tả bởi hình dưới rất thông dụng trong các hệ thống quan hệ, ở đó việc giao tiếp giữa khách và đại lý nằm tại mức câu lệnh SQL. Nói cách khác, khách hàng sẽ chuyển các câu vấn tin SQL cho đại lý mà không tìm hiểu và tối ưu hoá chúng. Đại lý thực hiện hầu hết công việc và trả quan hệ kết quả về cho khách hàng. Có một số loại kiến trúc khách/ đại lý khác nhau. Loại đơn giản nhất là trường hợp có một đại lý được nhiều khách hàng truy xuất. Chúng ta gọi loại này là nhiều khách một đại lý. Một kiến trúc khách/ đại lý phức tạp hơn là kiến trúc có nhiều đại lý trong hệ thống (được gọi là nhiều khách nhiều đại lý). Trong trường hợp này chúng ta có hai chiến lược quản lý: hoặc mỗi khách hàng tự quản lý nối kết của nó với đại lý hoặc mỗi khách hàng chỉ biết đại lý “ruột” của nó và giao tiếp với các đại lý khác qua đại lý đó khi cần. Lối tiếp cận thứ nhất làm đơn giản cho các chương trình đại lý nhưng lại đặt gánh nặng lên các máy khách cùng với nhiều trách nhiệm khác. Điều này dẫn đến 14 BÀI 4: QUẢN LÝ GIAO DỊCH tình huống được gọi là các hệ thống khách tự phục vụ. Lối tiếp cận sau tập trung chức năng quản lý dữ liệu tại đại lý. Vì thế sự vô hình của truy xuất dữ liệu được cung cấp qua giao diện của đại lý. Từ góc độ tính logíc cả dữ liệu, DBMS khách/ đại lý cung cấp cùng một hình ảnh dữ liệu như các hệ ngang hàng sẽ được thảo luận ở phần tiếp theo. Nghĩa là chúng cho người sử dụng thấy một hình ảnh về một CSDL logic duy nhất, còn tại mức vật lý nó có thể phân tán. Vì thế sự phân biệt chủ yếu giữa các hệ khách/đại lý và ngang hàng không phải ở mức vô hình được cung cấp cho người dùng và cho ứng dụng mà ở mô hình kiến trúc được dùng để nhận ra mức độ vô hình này. 1.2.2 Các hệ phân tán ngang hàng Mô hình client / server phân biệt client (nơi yêu cầu dịch vụ) và server (nơi phục vụ các yêu cầu). Nhưng mô hình xử lý ngang hàng, các hệ thống tham gia có vai trò như nhau. Chúng có thể yêu cầu vừa dịch vụ từ một hệ thống khác hoặc vừa trở thành nơi cung cấp dịch vụ. Một cách lý tưởng, mô hình tính toán ngang hàng cung cấp cho xử lý hợp tác giữa các ứng dụng có thể nằm trên các phần cứng hoặc hệ điều hành khác nhau. Mục đích của môi trường xử lý ngang hàng là để hỗ trợ các CSDL được nối mạng. Như vậy người sử dụng DBMS sẽ có thể truy cập tới nhiều CSDL không đồng nhất. BÀI 4: QUẢN LÝ GIAO DỊCH 15 BÀI 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN DỮ LIỆU 2.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu phân tán 2.1.1 Các chiến lược thiết kế Quá trình thiết kế từ trên xuống (top-down) Phân tích yêu cầu: nhằm định nghĩa môi trường hệ thống và thu thập các nhu cầu về dữ liệu và nhu cầu xử lý của tất cả mọi người có sử dụng CSDL Thiết kế khung nhìn: định nghĩa các giao-diện cho người sử dụng cuối (end-user) Thiết kế khái niệm: xem xét tổng thể xí nghiệp nhằm xác định các loại thực thể và mối liên hệ giữa các thực thể. Thiết kế phân tán: chia các quan hệ thành nhiều quan hệ nhỏ hơn gọi là phân mảnh và cấp phát chúng cho các vị trí. Thiết kế vật lý: ánh xạ lược đồ khái niệm cục bộ sang các thiết bị lưu trữ vật lý có sẵn tại các vị trí tương ứng. Quá trình thiết kế từ dưới lên (bottom-up) Thiết kế từ trên xuống thích hợp với những CSDL được thiết kế từ đầu. Tuy nhiên chúng ta cũng hay gặp trong thực tế là đã có sẵn một số CSDL, nhiệm vụ thiết kế là phải tích hợp chúng thành một CSDL. Tiếp cận từ dưới lên sẽ thích hợp cho tình huống này. Khởi điểm của thiết kế từ dưới lên là các lược đồ khái niệm cục bộ . Quá trình này sẽ bao gồm việc tích hợp các lược đồ cục bộ thành khái niệm lược đồ toàn cục. 16 BÀI 4: QUẢN LÝ GIAO DỊCH Phân tích yêu cầu Yêu cầu hệ thống(mục tiêu) Nguyên liệu từ người dùng lược đồ toàn cục Thông tin truy xuất Thiết kế khung nhìn Định nghĩa lược đồ ngoài Nguyên liệu Thiết kế phân tán từ người dùng Lược đồ khái niệm cục Thiết kế vật Lược đồ vật lý Phản hồi Theo dõi và bảo trì Hình 2.1. Quá trình thiết kế từ trên xuống