Bài giảng Cơ sở dữ liệu phân tán

Ch-¬ng 1: TÝnh -u viÖt cña CSDL ph©n t¸n:

I/Kh¸i niÖm vÒ CSDL ph©n t¸n:

1/§Þnh nghÜa CSDL ph©n t¸n:

§Þnh nghÜa: Mét CSDL ph©n t¸n lµ mét tËp hîp d÷ liÖu mµ vÒ mÆt

logic tËp d÷ liÖu nµy thuéc vÒ mét hÖ thèng, nh-ng ®-îc tr¶i trªn c¸c vÞ trÝ

kh¸c nhau cña mét m¹ng m¸y tÝnh.

Cã hai ®iÓm quan träng ®-îc nªu ra trong ®Þnh nghÜa trªn:

-Ph©n t¸n: D÷ liÖu kh«ng c- tró trªn mét vÞ trÝ, ®iÒu nµy gióp

chóng ta cã thÓ ph©n mét CSDL ph©n t¸n víi mét CSDL tËp trung, ®¬n lÎ.

-T-¬ng quan logic: D÷ liÖu cã mét sè c¸c thuéc tÝnh rµng

buéc chóng víi nhau, ®iÒu nµy gióp chóng ta cã thÓ ph©n biÖt mét CSDL

ph©n t¸n víi mét tËp hîp CSDL côc bé hoÆc c¸c tÖp c- tró t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c

nhau trong mét m¹ng m¸y tÝnh.

ThÕ nµo lµ ph©n t¸n:

Xö lý logic hoÆc xö lý nguyªn tè ®-îc ph©n t¸n.

Ph©n t¸n theo chøc n¨ng: NhiÒu chøc n¨ng cña hÖ thèng m¸y

tÝnh cã thÓ ®-îc uû th¸c cho c¸c phÇn cøng hoÆc phÇn mÒm hoÆc c¶ hai.

Ph©n t¸n d÷ liÖu.

Ph©n t¸n ®iÒu khiÓn.

2/Ph©n líp c¸c hÖ thèng tÝnh to¸n ph©n t¸n:

Tr×nh ®é m¾c nèi: Kho¶ng c¸ch cña c¸c yÕu tè xö lý ®-îc kÕt

nèi.

CÊu tróc nèi kÕt víi nhau

Sù ®éc lËp ®èi víi nhau gi÷a c¸c thµnh phÇn

3/KiÕn tróc c¬ b¶n cña CSDL ph©n t¸n:

§©y kh«ng lµ kiÕn tróc t-êng minh cho tÊt c¶ c¸c CSDL ph©n t¸n,

tuy vËy kiÕn tróc nµy thÓ hiÖn tæ chøc cña bÊt kú mét CSDL ph©n t¸n nµo.

1

S¬ ®å tæng thÓ

S¬ ®å ph©n ®o¹n

S¬ ®å ®Þnh vÞ

S¬ ®å ¸nh x¹ ®Þa ph-¬ng 1

DBMS cña vÞ trÝ 1

S¬ ®å ¸nh x¹ ®Þa ph-¬ng 2

DBMS cña vÞ trÝ 2

C¸c vÞ trÝ kh¸c...

CSDL ®Þa ph-¬ng t¹i vÞ trÝ 1

CSDL ®Þa ph-¬ng t¹i vÞ trÝ 2

H×nh 1.I.1 KiÕn tróc c¬ b¶n cña CSDL ph©n t¸n

-S¬ ®å tæng thÓ: §Þnh nghÜa tÊt c¶ c¸c d÷ liÖu sÏ ®-îc l-u tr÷ trong

CSDL ph©n t¸n. Trong m« h×nh quan hÖ, s¬ ®å tæng thÓ bao gåm ®Þnh nghÜa

cña tËp c¸c quan hÖ tæng thÓ.

-S¬ ®å ph©n ®o¹n: Mçi quan hÖ tæng thÓ cã thÓ chia thµnh mét vµi

phÇn kh«ng gèi lªn nhau ®-îc gäi lµ ®o¹n (fragments). Cã nhiÒu c¸c kh¸c

nhau ®Ó thùc hiÖn viÖc ph©n chia nµy. ¸nh x¹(mét nhiÒu) gi÷a s¬ ®å tæng thÓ

vµ c¸c ®o¹n ®-îc ®Þnh nghÜa trong s¬ ®å ph©n ®o¹n.

-S¬ ®å ®Þnh vÞ: c¸c ®o¹n lµ c¸c phÇn logic cña quan hÖ tæng thÓ

®-îc ®Þnh vÞ vËt lý trªn mét hoÆc nhiÒu vÞ trÝ trªn m¹ng. S¬ ®å ®Þnh vÞ ®Þnh

nghÜa ®o¹n nµo ®Þnh vÞ t¹i c¸c vÞ trÝ nµo. L-u ý r»ng kiÓu ¸nh x¹ ®-îc ®Þnh

nghÜa trong s¬ ®å ®Þnh vÞ quyÕt ®Þnh CSDL ph©n t¸n lµ d- thõa hay kh«ng.

-S¬ ®å ¸nh x¹ ®Þa ph-¬ng: ¸nh x¹ c¸c ¶nh vËt lý vµ c¸c ®èi t-îng

®-îc l-u tr÷ t¹i mét tr¹m (tÊt c¶ c¸c ®o¹n cña mét quan hÖ tæng thÓ trªn cïng

mét vÞ trÝ t¹o ra mét ¶nh vËt lý).

II/C¸c ®Æc ®iÓm cña CSDL ph©n t¸n ®èi ng-îc l¹i CSDL tËp trung:

-§iÒu khiÓn tËp trung: Trong CSDL ph©n t¸n kh¸i niÖm nµy kh«ng

®-îc nhÊn m¹nh. Kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn tËp trung phô thuéc vµo kiÕn tróc cña

CSDL ph©n t¸n. Trong CSDL ph©n t¸n cã kh¶ n¨ng nhËn biÕt cÊu tróc ®iÒu

khiÓn ph©n cÊp dùa trªn mét ng-êi qu¶n trÞ CSDL toµn côc (cã tr¸ch nhiÖm

trªn toµn thÓ CSDL ph©n t¸n), vµ c¸c ng-êi qu¶n trÞ CSDL côc bé (cã tr¸ch

nhiÖm trªn CSDL côc bé cña chóng). §iÒu nµy nhÊn m¹nh r»ng c¸c ng-êi

qu¶n trÞ CSDL côc bé cã thÓ cã tr×nh ®é tù trÞ cao. C¸c CSDL ph©n t¸n cã thÓ

rÊt kh¸c nhau vÒ tr×nh ®é tù trÞ: tõ hoµn toµn tù trÞ kh«ng cã bÊt cø mét hÖ

qu¶n trÞ CSDL tËp trung nµo ®Õn hÇu nh- hoµn toµn ®iÒu khiÓn tËp trung.

-§éc lËp d÷ liÖu: Tæ chøc thùc sù cña d÷ liÖu lµ trong suèt ®èi víi

c¸c ch-¬ng tr×nh øng dông. C¸c ch-¬ng tr×nh ®-îc viÕt cã mét khung nh×n

2

nhËn thøc (conceptual) ®-îc gäi lµ s¬ ®å nhËn thøc. Lîi Ých chñ yÕu lµ

ch-¬ng tr×nh kh«ng bÞ ¶nh h-ëng bëi nh÷ng thay ®æi tæ chøc vËt lý cña d÷

liÖu. Trong CSDL ph©n t¸n, ®äc lËp d÷ liÖu còng quan träng nh- trong CSDL

truyÒn thèng. Tuy nhiªn, cã mét kh¸i niÖm míi n¶y sinh cã tªn lµ trong suèt

ph©n t¸n. Trong suèt ph©n t¸n cã nghÜa lµ mét ch-¬ng tr×nh ®-îc viÕt (trªn

mét CSDL ph©n t¸n) nh- CSDL kh«ng ®-îc ph©n t¸n. Hay nãi c¸ch kh¸c

ch-¬ng kh«ng bÞ ¶nh h-ëng bëi sù di chuyÓn d÷ liÖu tõ mét vÞ trÝ c¸c sang vÞ

trÝ kh¸c, tuy nhiªn tèc ®é thùc hiÖn cña nã bÞ ¶nh h-ëng. §éc lËp d÷ liÖu

®-îc cung cÊp trong CSDL truyÒn thèng ®-îc cung cÊp qua nhiÒu møc kiÕn

tróc cã sù m« t¶ vÒ d÷ liÖu vµ ¸nh x¹ gi÷a chóng kh¸c nhau; c¸c kh¸i niÖm:

s¬ ®å nhËn thøc, s¬ ®å l-u tr÷, s¬ ®å ngoµi (external schema). Mét c¸ch

t-¬ng tù nh- vËy, Trong suèt ph©n t¸n ®¹t ®-îc trong CSDL ph©n t¸n c¸c

møc vµ c¸c s¬ ®å míi:

-Trong suèt ph©n ®o¹n: C¸c øng dông thùc hiÖn c¸c truy nhËp

vµo CSDL nh- nã kh«ng ®-îc ph©n t¸n.

-Trong suèt ®Þnh vÞ: C¸c øng dông ph¶i x¸c ®Þnh truy nhËp

vµo ®o¹n nµo cña CSDL ph©n t¸n. Cã thÓ truy nhËp song song vµo nhiÒu

®o¹n cïng mét lóc ®Ó tËn dông kh¶ n¨ng song song cña CSDL ph©n t¸n.

-Trong suèt ¸nh x¹ ®Þa ph-¬ng: C¸c øng dông ph¶i x¸c ®Þnh

truy nhËp vµo ®o¹n nµo t¹i vÞ trÝ nµo cña CSDL ph©n t¸n.

-Kh«ng trong suèt: Ng-êi lËp tr×nh øng dông ph¶i viÕt c¸c

ch-¬ng tr×nh cã thÓ ch¹y ®-îc trªn hÖ thèng hÖ qu¶n trÞ CSDL ®Þa ph-¬ng

(DBMSs) ®-îc cµi ®Æt t¹i vÞ trÝ øng dông cÇn ®äc d÷ liÖu (trªn c¸c vÞ trÝ kh¸c

nhau c¸c hÖ ®iÒu hµnh cã thÓ kh¸c nhau, hoÆc DBMSs cã thÓ kh¸c nhau: c¸c

b¶n dÞch (release) kh¸c nhau trong cïng mét hÖ thèng, c¸c hÖ thèng kh¸c

nhau trong cïng mét kiÓu- vÝ dô c¸c DBMSs kh¸c nhau trong hä Codasyl -,

c¸c hä hÖ thèng kh¸c kiÓu- vÝ dô mét quan hÖ vµ mét hÖ thèng Codasyl -.),

c¸c ch-¬ng tr×nh nµy thùc hiÖn yªu cÇu c¸c hµm vµ cµi ®Æt c¸c ch-¬ng tr×nh

phô trî t¹i c¸c vÞ trÝ ®-îc yªu cÇu. øng dông ph¶i ®-îc viÕt víi mét yªu cÇu

lµm ho¹t ®éng c¸c ch-¬ng tr×nh phô trî ë xa nµy thay thÕ c¸c lÖnh SQL.

-Gi¶m d- thõa: Trong CSDL truyÒn thèng d- thõa ®-îc gi¶m tíi

møc cã thÓ v× hai nguyªn nh©n sau:

-Sù m©u thuÉn gi÷a mét vµi b¶n sao cña cïng mét d÷ liÖu

®-îc tù ®éng tr¸nh v× thùc tÕ chØ cã mét b¶n.

-TiÕt kiÖm kh«ng gian l-u tr÷.

Trong CSDL ph©n t¸n, cã mét vµi nguyªn nh©n lµm cho viÖc quan

t©m ®Õn sù d- thõa d÷ liÖu nh- mét ®Æc ®iÓm ao -íc:

-VÞ trÝ cña c¸c øng dông cã thÓ ®-îc t¨ng nÕu d÷ liÖu ®-îc

sao b¶n t¹i tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ cÇn ®Õn nã.

3

-TÝnh s½n sµng cña hÖ thèng cã thÓ t¨ng v× nÕu mét vÞ trÝ lçi

kh«ng dõng viÖc thùc hiÖn cña c¸c øng dông t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c nÕu d÷ liÖu

®-îc sao b¶n.

Do ®ã, viÖc gi¶m d- thõa ®ßi hái mét sù -íc l-îng ®Þnh gi¸ kh¸

phøc t¹p. Vµ viÖc sao b¶n lµ tØ lÖ thuËn víi viÖc t¨ng sè l-îng thùc hiÖn c¸c

truy nhËp söa ®æi d÷ liÖu v× khi thùc hiÖn mét truy nhËp söa ®æi trªn mét d÷

liÖu chóng ta ®ång thêi ph¶i söa ®æi d÷ liÖu trªn c¸c sao b¶n cña d÷ liÖu ®ã.

-CÊu tróc vËt lý phøc t¹p vµ viÖc truy nhËp hiÖu qu¶: C¸c cÊu tróc

truy nhËp phøc t¹p, vÝ dô nh- c¸c chØ sè (index) thø hai, c¸c chuçi tÖp cã

quan hÖ víi nhau (interfile chain) ..., lµ mÆt chñ yÕu cña CSDL truyÒn thèng.

Hç trî c¸c cÊu tróc nµy lµ mét phÇn hÕt søc quan träng cña hÖ qu¶n trÞ

CSDL. Nguyªn nh©n cho viÖc cung cÊp c¸c cÊu tróc truy nhËp phøc t¹p lµ ®Ó

thu ®-îc hiÖu qu¶ truy nhËp vµo d÷ liÖu. Trong CSDL ph©n t¸n c¸c cÊu tróc

truy nhËp phøc t¹p kh«ng lµ c«ng cô ®óng cho hiÖu qu¶ truy nhËp. HiÖu qu¶

truy nhËp CSDL ph©n t¸n kh«ng thÓ ®-îc cung cÊp bëi c¸c cÊu tróc phøc t¹p

c¸c vÞ trÝ cã quan hÖ víi nhau.

-TÝnh toµn vÑn d÷ liÖu, kh«i phôc l¹i vµ ®iÒu khiÓn t-¬ng tranh:

Trong CSDL, vÊn ®Ò toµn vÑn, kh«i phôc l¹i, vµ ®iÒu khiÓn t-¬ng tranh, mÆc

dï lµ c¸c vÊn ®Ò kh¸c nhau song chóng cã quan hÖ qua l¹i chÆt chÏ víi nhau.

Gi¶i ph¸p cho c¸c vÊn ®Ò nµy chñ yÕu lµ viÖc cung cÊp c¸c giao t¸c

(transaction). Kh¸i niÖm giao t¸c vµ vÊn ®Ò qu¶n lý giao t¸c sÏ ®Ò cËp ë phÇn

sau.

-BiÖt lËp (Privacy) vµ b¶o mËt: Trong CSDL truyÒn thèng, c¸c

ng-êi qu¶n trÞ CSDL cã ®iÒu khiÓn tËp trung, cã thÓ ®¶m b¶o r»ng chØ mét

truy nhËp ®-îc uû quyÒn ®-îc thùc hiÖn. L-u ý r»ng, dï sao, CSDL tËp

trunggÇn nh- tù chÝnh nã kh«ng víi mét thñ tôc ®iÒu khiÓn ®Æc biÖt nµo, lµ

nhiÒu nh-îc ®iÓm riªng biÖt h¬n vµ x©m ph¹m b¶o mËt h¬n con ®-êng cò

dùa trªn c¸c tÖp riªng lÎ. Trong CSDL ph©n t¸n, c¸c ng-êi qu¶n trÞ côc bé

thùc chÊt ®-¬ng ®Çu víi c¸c vÊn ®Ò gièng c¸c ng-êi qu¶n trÞ CSDL trong

CSDL truyÒn thèng. Dï sao, hai khÝa c¹nh ®Æc biÖt cña CSDL ph©n t¸n ®¸ng

®-îc ®Ò cËp ®Õn:

-Trong mét CSDL ph©n t¸n víi mét tr×nh ®é tù qu¶n cña c¸c

vÞ trÝ rÊt cao, c¸c ng-êi chñ d÷ liÖu ®Þa ph-¬ng c¶m gi¸c ®-îc b¶o vÖ h¬n v×

hä cã thÓ tù chñ c¸c viÖc b¶o vÖ thay v× phô thuéc vµo ng-êi qu¶n trÞ CSDL

trung t©m.

-C¸c vÊn ®Ò b¶o mËt lµ b¶n chÊt trong hÖ ph©n t¸n nãi chung,

v× c¸c m¹ng truyÒn th«ng cã thÓ biÓu hiÖn mét ®iÓm yÕu víi sù l-u ý b¶o vÖ.

4

III/TÝnh -u viÖt cña CSDL ph©n t¸n:

1/C¸c lîi Ých cña CSDL ph©n t¸n:

-Kh¶ n¨ng mau phôc håi (Resilience): ViÖc truy nhËp d÷ liÖu

kh«ng phô thuéc vµo mét m¸y hay mét ®-êng nèi trªn m¹ng. NÕu cã bÊt kú

mét lçi nµo th× sau ®ã vµi CSDL cã thÓ ®-îc truy nhËp trªn c¸c nót ®Þa

ph-¬ng, h¬n n÷a mét lçi trªn ®-êng nèi cã thÓ tù ®éng chän ®-êng l¹i qua

c¸c ®-êng nèi kh¸c.

-Gi¶m dßng d÷ liÖu trªn ®-êng truyÒn_c¶i thiÖn thêi gian tr¶

lêi: Cung cÊp tr¶ lêi cã bëi d÷ liÖu gÇn s¸t n¬i c¸c ng-êi sö dông th-êng

xuyªn d÷ liÖu.

-Khung nh×n logic ®¬n cho c¸c c©u hái: Trong suèt ®Þnh vÞ

cho phÐp d÷ liÖu vËt lý cã thÓ ®-îc di chuyÓn mµ kh«ng thay ®æi øng dông

hay th«ng b¸o cho ng-êi sö dông.

-Tù trÞ ®Þa ph-¬ng:

-ViÖc qu¶n lý: §-îc qu¶n lý mét c¸ch ®éc lËp.

-ViÖc t¹o lËp: Cã c¸c ®Þnh nghÜa t¹o lËp vµ ®iÒu khiÓn cã tÝnh

côc bé.

-§iÒu khiÓn truy nhËp: Cã quyÒn ®Þnh nghÜa vµ ®iÒu khiÓn cã

tÝnh côc bé.

-Gi¶m c¹nh tranh (reduced politics): b»ng c¸ch trao vïng

nghiÖp vô tù chñ côc bé.

-C¸ch thøc më réng dÔ dµng: DÔ dµng ph¸t triÓn më réng ®¹t

®-îc:

-NhiÒu bé xö cã thÓ ®-îc thªm vµo m¹ng.

-NhiÒu CSDL cã thÓ ®-îc thªm vµo trªn mét nót m¹ng.

-CËp nhËt phÇn mÒm lµ ®éc lËp víi cÊu tróc vËt lý.

2/C¸c bÊt lîi cña CSDL ph©n t¸n:

- Sù thiÕu kinh nghiÖm.

- Phøc t¹p.

- Gi¸ c¶: N©ng cÊp phÇn cøng, phÇn mÒm.

- Sù ph©n t¸n trong ®iÒu khiÓn.

- B¶o mËt: Khã kh¨n h¬n CSDL tËp trung.

- Khã kh¨n trong viÖc thay ®æi: HiÖn nay ch-a cã c¸c c«ng cô

hoÆc ph-¬ng ph¸p nµo ®Ó trî gióp ng-êi sö dông chuyÓn ®æi d÷ liÖu cña hä

tõ CSDL tËp trung sang CSDL ph©n t¸n. Nghiªn cøu CSDL kh«ng thuÇn nhÊt

vµ sù thèng nhÊt CSDL ®-îc chê ®îi ®Ó gi¶i quyÕt khã kh¨n nµy.

5

3/C¸c nguyªn nh©n sö dông CSDL ph©n t¸n:

-Nguyªn nh©n vÒ tæ chøc vµ kinh tÕ: Trªn thùc tÕ nhiÒu tæ

chøc lµ kh«ng tËp trung v× vËy CSDL ph©n t¸n lµ con ®-êng thÝch hîp víi

cÊu tróc tù nhiªn cña c¸c tæ chøc ®ã. Víi sù ph¸t triÓn gÇn ®©y trong c¸c kü

thuËt m¸y tÝnh, c¸n c©n kinh tÕ thóc ®Èy cã hÖ lín, c¸c trung t©m m¸y tÝnh

trë lªn ®¸ng nghi ng¹i. Nguyªn nh©n vÒ tæ chøc vµ kinh tÕ lµ nguyªn nh©n

hÕt søc quan träng cho viÖc ph¸t triÓn CSDL ph©n t¸n.

-Sù liªn kÕt c¸c CSDL dang tån t¹i: CSDL ph©n t¸n lµ gi¶i

ph¸p tù nhiªn khi cã c¸c CSDL ®ang tån t¹i vµ sù cÇn thiÕt thùc hiÖn x©y

dùng mét øng dông toµn côc. Trong tr-êng hîp nµy CSDL ph©n t¸n ®-îc t¹o

tõ d-íi lªn (bottom-up) tõ c¸c CSDL ®· tån t¹i tr-íc ®ã. TiÕn tr×nh nµy cã

thÓ ®ßi hái cÊu tróc l¹i côc bé ë mét møc ®é nhÊt ®Þnh. Dï sao, nh÷ng söa

®æi nµy lµ nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi viÖc t¹o lËp mét CSDL tËp trung hoµn

toµn míi.

-Sù ph¸t triÓn më réng: C¸c tæ chøc cã thÓ më réng b»ng c¸ch

thªm c¸c ®¬n vÞ míi, võa cã tÝnh tù trÞ võa cã quan hÖ t-¬ng ®èi víi c¸c tæ

chøc kh¸c. Khi ®ã con ®-êng CSDL ph©n t¸n hç trî mét sù më réng uyÓn

chuyÓn víi mét møc ®é ¶nh h-ëng tèi thiÓu tíi c¸c ®¬n vÞ ®ang tån t¹i. Víi

con ®-êng CSDL tËp trung, còng cã thÓ khëi t¹o kÝch th-íc lín cho viÖc më

réng trong t-¬ng lai. §iÒu ®ã rÊt khã tiªn ®Þnh vµ thùc hiÖn víi mét phÝ tæn

lín, hoÆc sù më réng nµy cã ¶nh h-ëng lín kh«ng chØ trªn c¸c øng dông míi

mµ cßn trªn c¸c øng dông ®ang tån t¹i.

-Lµm gi¶m tæng chi phÝ t×m kiÕm: Trªn thùc tÕ nhiÒu øng

dông côc bé râ rµng gi¶m tæng chi phÝ truyÒn th«ngvíi ph-¬ng diÖn mét

CSDL tËp trung. Bëi vËy sè tèi ®a c¸c vÞ trÝ cña c¸c øng dông lµ mét trong

c¸c môc ®Ých chÝnh trong thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n.

-Sù quan t©m hiÖu suÊt (Performance considerations): S- tån

t¹i mét vµi bé vi xö lý tù trÞ ®-a ®Õn kÕt qu¶ t¨ng hiÖu suÊt th«ng qua mét

møc ®é song song cao. Sù quan t©m nµy cã thÓ chØ cã thÓ ®-îc øng dông cho

mét hÖ thèng ®a xö lý kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lµ mét hÖ CSDL ph©n t¸n. Dï

sao, CSDL ph©n t¸n cã lîi trong sù ph©n t¸n d÷ liÖu ph¶n ¸nh c¸c tiªu chuÈn

phô thuéc øng dông c¸i sè tèi ®a vÞ trÝ c¸c øng dông. Trong c¸ch nµy sù g©y

trë ng¹i lÉn nhau gi÷a c¸c bé vi xö lý lµ tèi thiÓu. Träng t¶i ®-îc chia sÎ gi÷a

c¸c bé vi xö lý, vµ c¸c t¾c nghÏn nguy kÞch, nh- m¹ng truyÒn th«ng tù nã

hoÆc dÞch vô chung cho toµn bé hÖ thèng lµ ®-îc tr¸nh. KÕt qu¶ nµy lµ mét

hÖ qu¶ cña ®ßi hái kh¶ n¨ng xö lý tù trÞ cho c¸c øng dông côc bé ®· ®-îc

ph¸t biÓu trong ®Þnh nghÜa CSDL ph©n t¸n.

-TÝnh tin cËy vµ tÝnh s½n sµng: Con ®-êng CSDL ph©n t¸n,

®Æc biÖt víi d÷ liÖu d- thõa,nã còng ®-îc sö dông ®Ó ®¹t ®-îc mét sù tin cËy

vµ tÝnh s½n sµng cao h¬n. Dï sao, viÖc thu ®-îc môc ®Ých nµy kh«ng ph¶i

kh«ng r¾c rèi vµ ®ßi hái sö dông c¸c kü thuËt vÉn ch-a ®-îc hiÓu biÕt hoµn

6

chØnh. Kh¶ n¨ng xö lý tù trÞ cña c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau tù nã kh«ng ®¶m b¶o

mét tÝnh tin cËy toµn bé cao cña hÖ thèng, nh-ng nã ®¶m b¶o mét thuéc tÝnh

graceful degration. Nãi mét c¸ch kh¸c, sù cè trong CSDL ph©n t¸n cã thÓ

th-êng xuyªn h¬n mét CSDL tËp trung v× cã sè l-îng thµnh phÇn lín h¬n,

nh-ng hËu qu¶ cña sù cè ®-îc h¹n chÕ tíi c¸c øng dông sö dông d÷ liÖu cña

vÞ trÝ cã sù cè, vµ ®æ vì hoµn toµn cña hÖ thèng lµ hiÕm x¶y ra.

Ch-¬ng 2: C¸c kü thuËt sö dông trong c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n:

I/ThiÕt kÕ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n:

ThiÕt kÕ mét hÖ thèng m¸y tÝnh ph©n t¸n lµ viÖc quyÕt ®Þnh s¾p

®Æt d÷ liÖu vµ ch-¬ng tr×nh tíi c¸c tr¹m lµm viÖc cña m¹ng m¸y tÝnh.

Trong tr-êng hîp thiÕt kÕ DBMSs cã hai vÊn ®Ò chÝnh lµ:

- Sù ph©n bè d÷ liÖu cña DBMS.

- Sù ph©n bè c¸c ch-¬ng tr×nh øng dông ch¹y trªn nã.

1/Tæ chøc cña hÖ thèng CSDL ph©n t¸n:

Gi¶ thiÕt cã mét m¹ng m¸y tÝnh ®· ®-îc thiÕt kÕ. Ta chØ

quan t©m ®Õn viÖc thiÕt kÕ d÷ liÖu ph©n t¸n. Tæ chøc cña c¸c hÖ thèng

ph©n t¸n ®-îc nghiªn cøu theo 3 chiÒu trùc giao sau:

-TÇng chia xÎ.

-m« h×nh truy nhËp.

-Møc hiÓu biÕt.

Trong giíi h¹n cña chiÒu chia xÎ cã ba kh¶ n¨ng sau cho d÷

liÖu vµ ch-¬ng tr×nh:

-Kh«ng chia xÎ: Mçi øng dông vµ d÷ liÖu cña nã thùc

hiÖn t¹i mét vÞ trÝ, kh«ng cã sù liªn l¹c víi mét ch-¬ng tr×nh hoÆc truy nhËp

tíi mét file d÷ liÖu t¹i nh÷ng vÞ trÝ kh¸c.

-Chia xÎ d÷ liÖu: C¸c ch-¬ng tr×nh ph©n phèi ®-îc t¹i

tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ, nh-ng file d÷ liÖu th× kh«ng nh- vËy, nã vÉn chØ ®-îc thùc

hiÖn t¹i mét vÞ trÝ.

-Chia xÎ d÷ liÖu vµ ch-¬ng tr×nh: C¶ d÷ liÖu vµ ch-¬ng

tr×nh ®Òu cã thÓ ®-îc chia xÎ, nghÜa lµ mét ch-¬ng tr×nh tõ mét vÞ trÝ cã thÓ

yªu cÇu mét dÞch vô tõ ch-¬ng tr×nh kh¸c t¹i vÞ trÝ kh¸c, trong khi quay trë

l¹i cã thÓ ph¶i truy nhËp mét file d÷ liÖu ®-îc x¸c ®Þnh t¹i vÞ trÝ thø ba.

7

KiÓutruynhËp

§éng

TÜnh

Tõng

phÇn

D÷liÖu

MøchiÓu

biÕt

D÷liÖu+

Ch-¬ngtr×nh

ChiaxÎ

§Çy®ñ

H×nh2.I.1TæchøccñaHÖCSDLph©nt¸n

M« h×nh truy nhËp: C¸c yªu cÇu truy nhËp d÷ liÖu cña

ng-êi sö dông cã thÓ lµ tÜnh (kh«ng thay ®æi theo thêi gian) hoÆc ®éng. Râ

rµng thiÕt kÕ vµ qu¶n lÝ c¸c m«i tr-êng tÜnh dÔ h¬n nhiÒu so víi viÖc thiÕt

kÕ vµ qu¶n lÝ c¸c hÖ thèng ph©n t¸n ®éng. Däc theo chiÒu nµy quan hÖ gi÷a

thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n vµ xö lý c©u hái ®· ®-îc thiÕt lËp.

Møc hiÓu biÕt: Møc hiÓu biÕt vÒ c- xö m« h×nh truy nhËp.

Cã mét kh¶ n¨ng lý thuyÕt lµ c¸c ng-êi thiÕt kÕ kh«ng cã bÊt kú th«ng tin

ng-êi user truy nhËp vµo CSDL nh- thÕ nµo.

2/Khung lµm viÖc chung cho thiÕt kÕ hÖ CSDL ph©n t¸n:

Tõ s¬ ®å kiÕn tróc cña HÖ CSDL ph©n t¸n, ng-êi ta ®-a ra

s¬ ®å thiÕt kÕ chung cho HÖ CSDL ph©n t¸n nh- sau:

ThiÕt kÕ l-îc ®å quan niÖm: M« t¶ toµn bé d÷ liÖu sÏ

®-îc dïng trong øng dông.

ThiÕt kÕ CSDL vËt lÝ: Lµ qu¸ tr×nh thùc hiÖn ¸nh x¹

l-îc ®å quan niÖm vµo c¸c vïng chøa vµ x¸c ®Þnh c¸ch thøc truy nhËp thÝch

hîp cho chóng.

ThiÕt kÕ ph©n ®o¹n: Thùc hiÖn viÖc ph©n chia d÷ liÖu

thµnh c¸c phÇn, kÌm theo c¸ch thøc truy nhËp thÝch hîp.

ThiÕt kÕ sù ph©n phèi c¸c phÇn: C¸c ®o¹n d÷ liÖu ®-îc

®-a vµo c¸c vÞ trÝ l-u tr÷ thÝch hîp víi yªu cÇu ho¹t ®éng thùc tÕ cña hÖ

thèng.

VÝ dô: Ta kh«ng thÓ ®-a d÷ liÖu vÒ CANBO cho phßng qu¶n

lý Sinh Viªn vµ ng-îc l¹i.

8

ThiÕt kÕ c¸c l-îc ®å quan niÖm

ThiÕt kÕ CSDL vËt lÝ

ThiÕt kÕ ph©n ®o¹n

ThiÕt kÕ sù ph©n phèi c¸c thµnh phÇn

H×nh 2.I.2

§èi víi c¸c øng dông cña CSDL ph©n t¸n cÇn chó ý:

-VÞ trÝ mµ øng dông ®-îc ®-a ra.

-§iÒu khiÓn sù ho¹t ho¸ cña øng dông. Trong ph-¬ng

ph¸p chung th× øng dông cã thÓ ®-îc ®-a ra t¹i nhiÒu vÞ trÝ, chóng ta ph¶i

®iÒu khiÓn sù ho¹t ho¸ cña øng dông t¹i mçi vÞ trÝ.

-Thèng kª ph©n t¸n c¸c øng dông.

3/C¸c chiÕn l-îc thiÕt kÕ hÖ CSDL ph©n t¸n:

Theo khung lµm viÖc chung cho thiÕt kÕ hÖ CSDL ph©n t¸n,

®Õn nay cã hai ph-¬ng ph¸p chÝnh lµ: TOP-DOWN vµ BOTTOM-UP.

a.Ph-¬ng ph¸p TOP-DOWN:

TOP-DOWN: Lµ ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ tõ trªn xuèng vµ

®-îc chia ra lµm nhiÒu giai ®o¹n, mçi giai ®o¹n ®Òu cã nhiÖm vô riªng, giai

®o¹n nµy nèi tiÕp giai ®o¹n kia, ®Çu ra cña giai ®o¹n tr-íc ®-îc lµm ®Çu

vµo cho giai ®o¹n kÕ tiÕp sau nã.

Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ hÖ theo ph-¬ng ph¸p TOP-DOWN

bao gåm c¸c b-íc sau:

C¸c ®Þnh nghÜa: §Þnh nghÜa m«i tr-êng hÖ thèng,

d÷ liÖu vµ c¸c tiÕn tr×nh cho tÊt c¶ nh÷ng kh¶ n¨ng vÒ d÷ liÖu cña ng-êi sö

dông. Tµi liÖu vÒ nh÷ng ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt n»m trong hai tham sè: ThiÕt kÕ

View vµ ThiÕt kÕ møc quan niÖm.

ThiÕt kÕ View: Ho¹t ®éng ph©n phèi víi sù ®Þnh

nghÜa nh÷ng c¸i chung cho ng-êi sö dông.

ThiÕt kÕ møc quan niÖm: Lµ mét tiÕn tr×nh kiÓm

tra vµ x¸c ®Þnh râ hai nhãm quan hÖ Ph©n tÝch thùc thÓ vµ Ph©n tÝch chøc

n¨ng:

-Ph©n tÝch thùc thÓ: Liªn quan tíi sù x¸c ®Þnh

c¸c lo¹i thùc thÓ, c¸c thuéc tÝnh vµ c¸c mèi quan hÖ gi÷a chóng.

9

-Ph©n tÝch chøc n¨ng: X¸c ®Þnh c¸c chøc

n¨ng c¬ së.

L-îc ®å tæng thÓ møc quan niÖm, mÉu truy nhËp

th«ng tin vµ External Schema Definition: TËp hîp kÕt qu¶ cña c¸c b-íc

trªn, x¾p xÕp c¸c thùc thÓ trªn c¸c vÞ trÝ cña hÖ thèng ph©n t¸n vµ chuyÓn

tíi b-íc tiÕp theo.

C¸c yªu cÇu vÒ ph©n tÝch

C¸c yªu cÇu hÖ thèng

User Input

ThiÕt kÕ møc quan niÖm

ThiÕt kÕ view

TËp hîp c¸c view

L-îc ®å tæng thÓ

møc quan niÖm

C¸c ®Þnh nghÜa

s¬ ®å ngoµi

Truy nhËp th«ng tin

User

input

ThiÕt kÕ ph©n t¸n

L-îc ®å møc quan niÖm ®Þa ph-¬ng

ThiÕt kÕ vËt lý

L-îc ®å vËt lý

Feedback

Quan s¸t vµ kiÓm tra

H×nh 2.I.3 S¬ ®å thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n theo m« h×nh TOP-DOWN

ThiÕt kÕ ph©n t¸n: ThiÕt kÕ ph©n t¸n bao gåm hai

phÇn ph©n ®o¹n vµ ®Þnh vÞ CSDL.

L-îc ®å møc quan niÖm: T¹o ra c¸c l-îc ®å

CSDL møc quan niÖm.

ThiÕt kÕ vËt lý: Thùc hiÖn ¸nh x¹ c¸c l-îc ®å

CSDL møc quan niÖm ra c¸c ®¬n vÞ l-u tr÷ vËt lÝ cã gi¸ trÞ t¹i c¸c vÞ trÝ

t-¬ng øng.

10

Bé kiÓm tra: KiÓm tra c¸c giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh

thiÕt kÕ CSDL. NÕu mét giai ®o¹n bÞ sai sÏ tiÕn hµnh thiÕt kÕ l¹i.

Ph-¬ng ph¸p TOP-DOWN lµ cã hiÖu qu¶ khi mét hÖ

thèng CSDL ®-îc thiÕt kÕ tõ ®Çu. Tuy nhiªn trong thùc tÕ cã mét sè hÖ

CSDL ®· tån t¹i th× nhiÖm vô cña ng-êi thiÕt kÕ lµ liªn kÕt chóng l¹i thµnh

mét thÓ thèng nh©t trong CSDL míi.

b.Ph-¬ng ph¸p BOTTOM-UP:

BOTTOM-UP: Lµ ph-¬ng ph¸p ®-îc xem lµ ng-îc l¹i

víi ph-¬ng ph¸p TOP_DOWN. Trong thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n BOTTOM-

UP sÏ b¾t ®Çu thiÕt kÕ nh÷ng l-îc ®å ë møc quan niÖm sao cho chóng ®éc

lËp víi nhau. Sau ®ã chóng ®-îc kÕt hîp l¹i trong mét s¬ ®å tæng thÓ (

Global Conceptual schema ).

Ph-¬ng ph¸p BOTTOM-UP lµ phï hîp khi hÖ thèng

CSDL ®-îc thiÕt kÕ tõ nh÷ng thµnh phÇn hçn hîp.

4/Ph©n ®o¹n:

ThiÕt kÕ ph©n ®o¹n lµ vÊn ®Ò ®Çu tiªn ph¶i ®-îc gi¶i quyÕt

trong thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n. Môc ®Ých cña thiÕt kÕ ph©n ®o¹n lµ ph©n

chia mét quan hÖ tæng thÓ thµnh c¸c phÇn kh«ng bao trïm lªn nhau, mçi

phÇn ®ã ®-îc gäi lµ mét ®o¹n.

a.C¸c ®iÒu kiÖn rµng buéc cho thiÕt kÕ ph©n ®o¹n:

Mét ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ ph©n ®o¹n ®óng ®¾n ph¶i tho¶ m·n ba ®iÒu

kiÖn rµng buéc sau:

-TÝnh ®Çy ®ñ: Toµn bé d÷ liÖu thuéc quan hÖ tæng thÓ

ph¶i thuéc c¸c ®o¹n quan hÖ vµ ng-îc l¹i.

-TÝnh rêi nhau: C¸c ®o¹n ph¶i tèi thiÓu ho¸ viÖc bao

trïm lªn nhau.

-X©y dùng l¹i: CSDL cña quan hÖ tæng thÓ cã thÓ ®-îc

lµm l¹i tõ c¸c ®o¹n chøa nã.

b.C¸c ph-¬ng ph¸p ph©n ®o¹n:

Cã hai ph-¬ng ph¸p chÝnh lµ: Ph©n ®o¹n ngang vµ ph©n

®o¹n däc. Ph©n ®o¹n hçn hîp lµ ph-¬ng ph¸p kÕt hîp gi÷a ph©n ®o¹n

ngang vµ ph©n ®o¹n däc.

-Ph©n ®o¹n ngang:

Ph©n ®o¹n ngang c¬ së: Ph©n ®o¹n ngang c¬ së

tËp chung ë c¸c hµng cña b¶ng. Quan hÖ tæng thÓ sÏ ®-îc chia thµnh c¸c

quan hÖ con cã cïng tËp thuéc tÝnh nh-ng sè l-îng c¸c hµng lµ nhá h¬n.

Chó ý lµ mçi hµng cña quan hÖ thuéc mét vµ chØ

mét ®o¹n.

VÝ dô: Cho quan hÖ J cã cÊu tróc nh- sau:

11

J:

JNO

J1

J2

J3

J4

JNAME

Jonh

Mary

Bill

BUDGET

15 000

10 000

12 000

17 000

LOCATION

New York

Paris

Montreal

Paris

Clark

Thùc hiÖn ph©n ®o¹n ngang c¬ së thµnh hai quan

hÖ J1 vµ J2:

J1:

JNO

J1

J4

JNAME

Jonh

Clark

BUDGET

15 000

17 000

LOCATION

New York

Paris

J2:

JNO

J2

J3

JNAME

Mary

Bill

BUDGET

10 000

12 000

LOCATION

Paris

Montreal

Nh- vËy thùc chÊt cña qu¸ tr×nh ph©n ®o¹n ngang

lµ thùc hiÖn c©u lÖnh SELECT víi c¸c ®iÒu kiÖn cô thÓ. Trong vÝ dô trªn

c©u lÖnh SELECT ®-îc thùc hiÖn lµ:

J1 = SELECT _"BUDGET"

J2 = SELECT _"BUDGET"

=

_{"BUDGET > 15 000"}J

_{"BUDGET < 15 000"}J

Ph©n ®o¹n ngang suy diÔn: B¾t nguån tõ kÕt qu¶

cña qu¸ tr×nh ph©n ®o¹n ngang chÝnh, ph©n ®o¹n ngang suy diÔn ®-îc sö

dông ®Ó kÕt nèi c¸c ®o¹n t¹o ra CSDL thÝch hîp cho c¸c øng dông. Qu¸

tr×nh kÕt nèi yªu cÇu ph¶i cã thuéc tÝnh kÕt nèi.

VÝ dô: Cho quan hÖ DIENTHOAI cã cÊu tróc nh-

sau:

DIENTHOAI:

JNO

J1

J2

J3

J4

DIENTHOAI

8.243.654

9.564.734

8.777.253

8.372.564

Thùc hiÖn ph©n ®o¹n ngang suy diÔn gi÷a c¸c

quan hÖ: J1, J2 vµ DIENTHOAI víi tr-êng liªn kÕt lµ JNO kÕt qu¶ cho ta

hai quan hÖ J1_DIENTHOAI vµ J2_DIENTHOAI nh- sau:

12

J1-DIENTHOAI:

JNO JNAME BUDGET

LOCATION

New York

Paris

DIENTHOAI

8.243.654

9.564.734

J1

J4

Jonh

Clark

15 000

17 000

J2-DIENTHOAI:

JNO JNAME BUDGET

LOCATION

Paris

Montreal

DIENTHOAI

8.777.253

8.372.564

J2

J3

Mary

Bill

10 000

12 000

Nh- vËy thùc chÊt cña qu¸ tr×nh ph©n ®o¹n ngang

suy diÔn lµ thùc hiÖn phÐp nöa kÕt nèi tõ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh ph©n ®o¹n

ngang c¬ së cïng quan hÖ mµ ta cÇn kÕt nèi. Trong vÝ dô trªn quan hÖ

SV1_DIEM vµ SV2_DIEM lµ kÕt qu¶ cña hai phÐp thùc hiÖn sau:

J1_DIENTHOAI = DIENTHOAI SJ _{" JNO = JNO "}J1

J2_DIENTHOAI = DIENTHOAI SJ _{" MASV = MASV "}J2

-Ph©n ®o¹n däc: Ph©n ®o¹n tËp chung ë c¸c thuéc tÝnh,

trong c¸c thuéc tÝnh cña quan hÖ chän ra thuéc tÝnh kÕt nèi. KÕt qu¶ thu

®-îc lµ mét tËp c¸c quan hÖ con, chóng cã thÓ kÕt nèi l¹i t¹o thµnh quan hÖ

tæng thÓ.

VÝ dô: Thùc hiÖn ph©n ®o¹n däc víi thuéc tÝnh liªn kÕt

lµ JNO tõ quan hÖ J2-DIENTHOAI, ta thu ®-îc hai quan hÖ QH1 vµ QH2

nh- sau:

QH1:

JNO JNAME

BUDGET

10 000

12 000

J2

J3

Mary

Bill

QH2:

JNO LOCATION DIENTHOAI

J2

J3

Paris

Montreal

8.777.253

8.372.564

Qu¸ tr×nh ph©n ®o¹n däc thùc chÊt lµ thùc hiÖn phÐp

chiÕu (Project) c¸c thuéc tÝnh cña quan hÖ tæng thÓ thµnh c¸c quan hÖ con.

Trong vÝ dô trªn cã hai phÐp chiÕu ®-îc thùc hiÖn lµ:

QH1 = PJ _{" JNO, JNAME, BUDGET "}J2-DIENTHOAI

QH2 = PJ _{" JNO, LOCATION, DIENTHOAI "}J2-DIENTHOAI

-Ph©n ®o¹n hçn hîp: Ph©n ®o¹n hçn hîp lµ sù kÕt hîp

gi÷a ph©n ®o¹n ngang vµ ph©n ®o¹n däc. Cã hai ph-¬ng ph¸p ph©n ®o¹n

hçn hîp lµ:

13

1. Thùc hiÖn ph©n ®o¹n ngang tr-íc sau ®ã ph©n

®o¹n däc.

2. Thùc hiÖn ph©n ®o¹n däc tr-íc sau ®ã ph©n

®o¹n ngang.

Qu¸ tr×nh ®-îc thùc hiÖn tuÇn tù, kÕt qu¶ thu ®-îc tõ

phÐp ph©n ®o¹n cuèi cïng.

III/Qu¶n lý giao t¸c

Kh¸i niÖm giao t¸c ®-îc sö dông trong lÜnh vùc CSDL nh- ®¬n vÞ

c¬ b¶n cña tÝnh to¸n nhÊt qu¸n vµ ®¸ng tin cËy (x¸c thùc). (CSDL trong tr¹ng

th¸i nhÊt qu¸n nÕu tu©n thñ theo c¸c rµng buéc kÓ ®Õn ë ch-¬ng 6).

Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn giao t¸c CSDL cã thÓ t¹m thêi kh«ng nhÊt qu¸n

nh-ng CSDL ph¶i nhÊt qu¸n khi giao t¸c kÕt thóc. TÝnh tin cËy dùa vµo c¶

hai kh¶ n¨ng sau:

Kh¶ n¨ng phôc håi nhanh cña hÖ thèng khi nhiÒu kiÓu lçi xÈy

ra. (Khi c¸c lçi xÈy ra hÖ thèng cã thÓ chÞu ®ùng ®-îc vµ cã thÓ tiÕp tôc cung

cÊp c¸c dÞch vô.)

Kh«i phôc: ®¹t ®-îc tr¹ng th¸i nhÊt qu¸n. Trë vÒ tr¹ng th¸i

nhÊt qu¸n tr-íc ®ã hoÆc tiÕp tíi tr¹ng th¸i nhÊt qu¸n míi sau khi xÈy ra lçi.).

NhÊt qu¸n giao t¸c liªn quan tíi sù thùc hiÖn c¸c truy nhËp trïng nhau.

ViÖc qu¶n lý giao t¸c tiÕp xóc víi c¸c vÊn ®Ò lu«n gi÷ CSDL trong tr¹ng th¸i

nhÊt qu¸n khi xÈy ra c¸c truy nhËp trïng nhau vµ c¸c lçi.

1/§Þnh nghÜa:

Giao t¸c lµ mét d·y c¸c hµnh ®éng ®-îc thùc hiÖn bëi mét ch-¬ng

tr×nh øng dông hay bëi mét ng-êi sö dông, mµ hoÆc ph¶i ®-îc thùc hiÖn

hoµn toµn hoÆc lµ kh«ng ®-îc thùc hiÖn mét hµnh ®éng nµo.

a.C¸c ®iÒu kiÖn kÕt thóc cña giao t¸c:

Mét c¸c giao t¸c lu«n lu«n kÕt thóc. NÕu giao t¸c cã thÓ

hoµn thµnh toµn bé c«ng viÖc cña nã thµnh c«ng chóng ta nãi giao

t¸c chuyÓn giao (Commit), ng-îc l¹i nÕu mét giao t¸c dõng l¹i

kh«ng víi sù hoµn thµnh c¸c c«ng viÖc cña nã chóng ta nãi giao

-Mét giao t¸c bÞ lo¹i bá bëi chÝnh nã v× mét ®iÒu

kiÖn kh«ng tho¶ m·n cÊm kh«ng cho giao t¸c hoµn thµnh c¸c c«ng

viÖc cña nã.

-DBMS lo¹i bá giao t¸c, vÝ dô kho¸ chÕt hoÆc c¸c

®iÒu kiÖn kh¸c.

14

Khi mét giao t¸c bÞ lo¹i bá c¸c viÖc thùc hiÖn cña nã bÞ

dõng l¹i vµ toµn bé viÖc ®· thùc hiÖn ®-îc lo¹i bá ®Ó ®-a CSDL vÒ

tr¹ng th¸i tr-íc khi thùc hiÖn giao t¸c. §iÒu nµy còng ®-îc hiÓu

nh- rollback.

b.C¸c ®Æc ®iÓm cña giao t¸c:

ReadSet (RS): tËp hîp c¸c môc d÷ liÖu mét giao t¸c ®äc.

WriteSet (WS): tËp hîp c¸c môc d÷ liÖu mét giao t¸c

ghi.

BaseSet ( BS) = RS U WS.

RS vµ WS kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lo¹i trõ lÉn nhau. RS,

WR sö dông nh- c¬ së ®Ó m« t¶ ®Æc ®iÓm cña mét giao t¸c.

2/C¸c thuéc tÝnh cña giao t¸c :

a.TÝnh nguyªn tè: hoÆc lµ tÊt c¶ c¸c hµnh ®éng, hoÆc lµ kh«ng

mét hµnh ®éng nµo cña giao t¸c ®-îc thùc hiÖn. TÝnh nguyªn tè qui ®Þnh

r»ng mét giao t¸c bÞ ng¾t bëi mét sù cè nµo ®ã th× nh÷ng kÕt qu¶ cña c¸c

lÖnh thùc thi giao t¸c ®ã ®· vµ ®ang ®-îc thùc hiÖn ph¶i bÞ lo¹i bá. Cã hai lý

do chÝnh khiÕn mét giao t¸c kh«ng ®-îc thùc hiÖn hoµn toµn ®ã lµ giao t¸c bÞ

th«ng tin ®Çu vµo bÞ sai, mét sè ®iÒu kiÖn kh«ng ®-îc tho¶ m·n.) vµ cã thÓ

do yªu cÇu cña hÖ thèng (do qu¸ t¶i, t¾c nghÏn).

b.NhÊt qu¸n:

Bèn møc nhÊt qu¸n:

Møc 3: Giao t¸c T nh×n møc nhÊt qu¸n 3 nÕu:

T kh«ng ghi ®Ì d÷ liÖu nh¸p cña giao t¸c kh¸c

T kh«ng chuyÓn giao bÊt cø mét viÖc ghi nµo ®Õn khi nã

hoµn thµnh hoµn toµn viÖc ghi cña nã (®Õn khi kÕt thóc giao t¸c EOT).

T kh«ng ®äc d÷ liÖu nh¸p tõ c¸c giao t¸c kh¸c.

C¸c giao t¸c kh¸c kh«ng nh¸p vµo bÊt cø d÷ liÖu nµo ®äc

bëi T tr-íc khi T hoµn thµnh.

Møc 2:

T kh«ng ghi ®Ì lªn d÷ liÖu nh¸p cña giao t¸c kh¸c.

T kh«ng chuyÓn giao bÊt kú viÖc ghi nµo tr-íc EOT.

T kh«ng ®äc d÷ liÖu nh¸p tõ giao t¸c kh¸c.

Møc 1:

T kh«ng ghi ®Ì lªn d÷ liÖu nh¸p cña giao t¸c kh¸c.

T kh«ng chuyÓn giao bÊt kú viÖc ghi nµo tr-íc EOT.

Møc 0:

T kh«ng ghi ®Ì lªn d÷ liÖu nh¸p cña giao t¸c kh¸c.

15

c.TÝnh tr×nh tù: NÕu nhiÒu giao t¸c ®-îc thùc hiÖn ®ång thêi

th× kÕt qu¶ cña mçi giao t¸c ph¶i nh- thÓ lµ c¸c giao t¸c ®ã ®-îc thùc hiÖn

mét c¸c tuÇn tù (nh- thÓ lµ mét giao t¸c ®-îc thùc hiÖn mét c¸ch liªn tôc).

C¸c hµnh ®éng ®¶m b¶o tÝnh tr×nh tù cña c¸c giao t¸c ®-îc gäi lµ ®iÒu khiÓn

t-¬ng tranh.

d.TÝnh biÖt lËp: Mét giao t¸c khi ®ang ®-îc thùc hiÖn(ch-a

®-îc chuyÓn giao) th× c¸c giao t¸c kh¸c kh«ng thÓ sö dông c¸c kÕt qu¶ trung

gian cña c¸c giao t¸c nµy. TÝnh chÊt nµy lµ cÇn thiÕt ®Ó tr¸nh vÊn ®Ò mÊt kÕt

VÝ dô vÒ vÊn®Ò mÊt kÕt qu¶ cËp nhËt: Gi¶ sö cã hai giao

t¸c nh- sau:

T₁: Read(x)

x  x+1

Write(x)

T₂: Read(x)

x  x+1

Write(x)

Commit

DÉy thùc hiÖn c¸c thao t¸c nµy cã thÓ nh- sau:

T₁: Read(x)

T₁: x  x+1

T₁: Write(x)

T₁: Commit

T₂: Read(x)

T₂: x  x+1

T₂: Write(x)

T₂: Commit

Víi gi¸ trÞ cña x ban ®Çu lµ 20 T₂®äc gi¸ trÞ 21 vµ kÕt

qu¶ cuèi cïng (nÕu c¶ hai gia t¸c chuyÓn giao thµnh c«ng) lµ 22.

HoÆc:

T₁: Read(x)

T₁: x  x+1

T₂: Read(x)

T₁: Write(x)

T₂: x  x+1

T₂: Write(x)

T₁: Commit

T₂: Commit

Còng víi gi¸ trÞ x ban ®Çu lµ 20 T₂®äc gi¸ trÞ kh«ng

chÝnh x¸c lµ 20 vµ kÕt qu¶ cuèi cïng (nÕu c¶ hai giao t¸c chuyÓn giao thµnh

c«ng) lµ 21 (§iÒu nµy ®ång nghÜa víi viÖc kÕt qu¶ cËp nhËt cña T₁bÞ mÊt.).

TÝnh ®éc lËp tuú theo møc nhÊt qu¸n:

Møc 0: Giao t¸c chuyÓn giao tr-íc khi tÊt c¶ c¸c

viÖc ghi chuyÓn giao do ®ã nÕu xÈy ra lçi th× ®ßi hái ph¶i cËp nhËt l¹i.

16

Møc 3: Cung cÊp ®Çy ®ñ tÝnh biÖt lËp cho phÐp c¸c

giao t¸c xung ®ét ®îi ®Õn khi mét giao t¸c trong sè chóng kÕt thóc.

e.TÝnh bÒn v÷ng: Mçi khi giao t¸c ®-îc chuyÓn giao (®-îc

thùc hiÖn hoµn toµn) th× hÖ thèng ph¶i ®¶m b¶o ch¾c ch¾n kÕt qu¶ sÏ kh«ng

bÞ ¶nh h-ëng bëi c¸c lçi ®Õn sau.

3/C¸c lo¹i giao t¸c: Theo mét sè chuÈn

-Vïng øng dông:

Giao t¸c th«ng th-êng (regular): cËp nhËt d÷ liÖu trªn

mét vÞ trÝ.

Giao t¸c compensating:

Giao t¸c kh«ng thuÇn nhÊt: trong m«i tr-êng kh«ng

thuÇn nhÊt.

-Kho¶ng thêi gian lµm viÖc:

Giao t¸c trùc tuyÕn (on-line): thêi gian tr¶ lêi lµ rÊt ng¾n.

Giao t¸c gãi (batch): thêi gian tr¶ lêi dµi (hµng phót,

hµng ngµy).

Giao t¸c ®µm tho¹i: ®-îc thùc hiÖn b»ng viÖc t¸c ®äng

qua l¹i víi ng-êi sö dông.

-CÊu tróc:

t¸c, mét ®iÓm kÕt thóc (chuyÓn giao hoÆc huû bá).

Giao t¸c lång nhau:

4/KiÕn tróc:

Bé qu¶n lý giao t¸c (TM): Thùc hiÖn c¸c thao t¸c CSDL thay

mÆt cho øng dông.

Bé lËp lÞch (Scheduler_SC): Lµ tr¸ch nhiÖm cho viÖc thùc

hiÖn mét thuËt to¸n ®iÒu khiÓn t-¬ng tranh cho ®ång bé c¸c truy nhËp vµo

CSDL.

Tham dù viÖc qu¶n lý giao t¸c lµ hÖ qu¶n lý phôc håi giao t¸c

®Þa ph-¬ng trªn mçi vÞ trÝ.

5 lÖnh cña mét giao t¸c:

Begin_Transaction, Read, Write, Commit, Abort.

17

Begin_transaction,

Read, Write,

Commit, Abort

C¸c kÕt qu¶

Bé gi¸m s¸t thùc

hiÖn ph©n t¸n

C¸c SC kh¸c

Bé qu¶n lý

giao t¸c (TM)

C¸c bé xö lý d÷

liÖu kh¸c

C¸c yªu cÇu

lËp lÞch/huû lÞch

C¸c TM kh¸c

Bé lËp lÞch (SC)

Tíi c¸c bé xö lý d÷ liÖu

§iÒu khiÓn t-¬ng tranh giao thiÖp víi tÝnh ®éc lËp vµ nhÊt qu¸n

cña giao t¸c. §iÒu khiÓn t-¬ng tranh ®¶m b¶o tÝnh nhÊt qu¸n. C¸c thuËt to¸n

®iÒu khiÓn t-¬ng tranh chia lµm hai lo¹i: Pessimistic vµ Optimistic.

Optimistic: Sè giao t¸c xung ®ét kh«ng nhiÒu l¾m. TrÔ viÖc

®ång bé c¸c giao t¸c ®Õn khi kÕt thóc chóng.

Pessimistic: SÏ cã nhiÒu giao t¸c xung ®ét. §ång bé viÖc thùc

hiÖn c¸c giao t¸c t-¬ng tranh sím trong chu kú sèng viÖc thùc hiÖn chóng.

Dùa vµo kho¸ (Lock based): ViÖc ®ång bé c¸c giao t¸c

®¹t ®-îc b»ng c¸ch kho¸ logic hay vËt lý trªn phÇn hoÆc h¹t nhá cña CSDL.

KÝch th-íc cña c¸c phÇn nµy lµ mét vÊn ®Ò quan träng. Tuy nhiªn, trong c¸c

bµn luËn tiÕp sau chóng ta sÏ bá qua ®iÒu nµy vµ coi h¹t chän lµ mét ®¬n vÞ

kho¸ (lock unit). Líp nµy chia nhá theo viÖc qu¶n lý kho¸:

Kho¸ tËp trung: Mét vÞ trÝ trªn m¹ng ®-îc thiÕt kÕ

nh- vÞ trÝ chÝnh n¬i c¸c b¶ng kho¸ cho toµn bé CSDL ®-îc cÊt gi÷ vµ g¸nh

Kho¸ b¶n sao chÝnh: Mét b¶n sao trong c¸c b¶n sao

(nÕu cã nhiÒu b¶n sao) cña mçi ®¬n vÞ kho¸ sÏ ®-îc thiÕt kÕ nh- b¶n sao

chÝnh, vµ nã gi÷ kho¸ cho c¸c ý ®Þnh truy nhËp vµo phÇn nµy (muèn truy

nhËp vµo bÊt kú b¶n sao nao cña ®¬n vÞ kho¸ nµy ph¶i giµnh ®-îc kho¸ cña

b¶n sao chÝnh). NÕu CSDL lµ kh«ng sao b¶n (chØ cã duy nhÊt mét b¶n cho

18

lý kho¸ gi÷a mét sè vÞ trÝ.

Kho¸ kh«ng tËp trung: NhiÖm vô kho¸ ®-îc chia sÎ

cho toµn bé c¸c vÞ trÝ cña mét m¹ng. Trong tr-êng hîp nµy, viÖc thùc hiÖn

mét giao t¸c bao gåm viÖc tham dù vµ cïng phèi hîp cña c¸c bé lËp lÞch t¹i

nhiÒu h¬n mét vÞ trÝ. Mçi mét bé lËp lÞch ®Þa ph-¬ng cã tr¸ch nhiÖm cho c¸c

®¬n vÞ kho¸ côc bé t¹i vÞ trÝ ®ã. (Mét truy nhËp vµo CSDL ph¶i dµnh ®-îc

kho¸ trªn toµn bé c¸c vÞ trÝ trong tr-êng hîp sao b¶n.).

Thø tù nh·n thêi gian (TO): Bao gåm viÖc tæ chøc thø tù

thùc hiÖn c¸c giao t¸c ®¶m b¶o tÝnh nhÊt qu¸n t¸c ®éng qua l¹i lÉn nhau. Thø

vµ c¸c môc d÷ liÖu ®-îc l-u tr÷ trong CSDL. C¸c thuËt to¸n nµy cã thÓ lµ:

Basic TO, multiversion TO, conservative TO.

C¸c thuËt to¸n ®iÒu

khiÓn t-¬ng tranh

Pessimistic

Optimistic

Kho¸

Thø tù nh·n thêi gian Lai (Hybrid)

TËp trung

C¬ b¶n

Thø tù nh·n

thêi gian

B¶n sao chÝnh

Multiversion

(Primary Copy)

B¶o thñ

Conservative

Ph©n t¸n

2/Kho¸ hai pha (Two-phase locking):

Pha më réng: Giai ®o¹n giao t¸c dµnh kho¸ vµ truy nhËp

c¸c môc d÷ liÖu.

Pha thu hÑp: Giai ®o¹n gi¶i phãng kho¸.

LuËt:

Mét giao t¸c kh«ng ®ßi mét kho¸ khi ®· gi¶i phãng

mét kho¸.

Mét giao t¸c kh«ng gi¶i phãng mét kho¸ khi nã

ch-a ch¾n lµ kh«ng ®ßi kho¸ nµo n÷a.

19

Sè kho¸

Giµnh kho¸

Gi¶i phãng kho¸

Begin

Lock point

End

Kho¶ng thêi gian

§å thÞ kho¸ hai pha

Khã kh¨n:

X¸c ®Þnh thêi ®iÓm gi÷a hai pha.

ph¶i lo¹i bá v× sö dông dò liÖu kho¸ sau khi giao t¸c nµy gi¶i phãng vµ bÞ

lo¹i bá.

Kho¸ hai pha nghiªm ngÆt: ChØ gi¶i phãng kho¸ khi giao t¸c

kÕt thóc.

Sè kho¸

Begin

Giµnh kho¸

Gi¶i phãng kho¸

Gian ®o¹n End

sö dông

Kho¶ng thêi gian

giao t¸c tån t¹i

môc d÷ liÖu

§å thÞ kho¸ hai pha nghiªmngÆt

a.Kho¸ hai pha tËp trung:

Mét vÞ trÝ cã tr¸ch nhiÖm qu¶n lý kho¸ uû quyÒn. C¸ch

tiÕp cËn nµy còng cã thÓ hiÓu nh- thuËt to¸n Primary 2PL.

ChØ mét vÞ trÝ cã hÖ qu¶n lý kho¸, c¸c hÖ qu¶n lý giao t¸c

t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c giao tiÕp víi nã.

20