Tài liệu Một số vấn đề về thiết kế cơ sở dữ liệu phân tán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- NGUYỄN PHÚ BÌNH NHẬN DẠNG TIẾNG NÓI TIẾNG VIỆT SỬ DỤNG MỨC DƯỚI TỪ LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Hà Nội – 2004 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- NGUYỄN PHÚ BÌNH NHẬN DẠNG TIẾNG NÓI TIẾNG VIỆT SỬ DỤNG MỨC DƯỚI TỪ LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRỊNH VĂN LOANG Hà Nội – 2004 1 Môc lôc Trang phô b×a Trang Lêi nãi ®Çu Ch-¬ng I: Tæng quan vÒ CSDL ph©n t¸n....................................................1 1.1. CSDL ph©n t¸n vµ h-íng ph¸t triÓn cña CSDL ph©n t¸n...............1 1.1.1.Xu h-íng ph¸t triÓn...........................................................1 1.1.2. CSDL ph©n t¸n ...............................................................2 1.1.3. Nh÷ng ®Æc tr-ng c¬ b¶n cña hÖ ph©n t¸n.........................2 1.2. HÖ qu¶n trÞ CSDL ph©n t¸n...........................................................7 1.2.1 Ph©n líp c¸c hÖ qu¶n trÞ CSDLPT.....................................7 1.2.2. Ph©n lo¹i c¸c CSDLPT kh«ng theo kiÕn tróc..................14 Ch-¬ng II : ThiÕt kÕ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n...............................................17 2.1. Khung thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n ...................................................17 2.1.1. ThiÕt kÕ CSDLPT Top-down vµ Bottom-up....................18 2.1.2.ThiÕt kÕ theo ph©n ®o¹n d÷ liÖu......................................19 2.1.2.1.Tæng quan vÒ ph©n ®o¹n (ph©n m¶nh)...............19 2.1.2.2. Ph©n ®o¹n ngang, däc vµ lai ghÐp....................22 2.1.3.ThiÕt kÕ ph©n ®o¹n d÷ liÖu..............................................27 2.2. Sù s¾p chç c¸c ®o¹n.....................................................................39 2.2.1.§iÒu kiÖn chung cña s¾p chç ®o¹n..................................39 2.2.2.TÝnh to¸n chi phÝ vµ sù tiÖn lîi cña s¾p chç ®o¹n............40 2.3.ThiÕt kÕ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n kh«ng thuÇn nhÊt........................44 2.3.1. Giíi thiÖu thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n kh«ng thuÇn nhÊt.....44 2.3.2. Sù hîp nhÊt s¬ ®å...........................................................45 2.3.3. C¸c vÊn ®Ò liªn quan víi sù hîp nhÊt s¬ ®å....................48 Ch-¬ng III: ThiÕt kÕ CSDLPT víi cÊu tróc Client – Server ba líp ....58 3.1. Giíi thiÖu .....................................................................................58 3.2. KiÕn tróc D-DBS..........................................................................59 2 3.2.1. M« h×nh cÊu tróc D-DBS................................................59 3.2.2. M« h×nh d÷ liÖu logic D-DBS.........................................60 3.2.3. M« h×nh L-DBMS dùa trªn chøc n¨ng...........................62 3.2.4. M« h×nh D-DBS dùa trªn thµnh phÇn..............................63 3.3. KÕt luËn........................................................................................67 Ch-¬ng IV: øng dông xö lý song song trong thiÕt kÕ CSDLPT.............69 4.1. Giíi thiÖu......................................................................................69 4.2. Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n cña thêi gian ®¸p øng m¹ng.................70 4.3. CËp nhËt song song ®a node........................................................72 4.4. M« h×nh cËp nhËt song song........................................................74 4.5. §¸nh gi¸ ph©n tÝch .....................................................................78 4.6. KÕt luËn.......................................................................................85 KÕt qu¶ vµ kiÕn nghÞ vÒ luËn v¨n Tµi liÖu tham kh¶o 3 Lêi nãi ®Çu LÞch sö cña hÖ ph©n t¸n b¾t nguån tõ sù ph¸t triÓn cña m¸y tÝnh ®a ng-êi dïng (MultiUser), c¸c m¹ng m¸y tÝnh vµo nh÷ng n¨m 1960 vµ ®-îc kÝch thÝch ph¸t triÓn nhê nh÷ng tr¹m lµm viÖc c¸ nh©n gi¸ thµnh thÊp, c¸c m¹ng LAN vµ hÖ ®iÒu hµnh UNIX trong nh÷ng n¨m 1970. ViÖc ra ®êi m¹ng LAN tèc ®é cao vµo nh÷ng n¨m 1970 ®· t¸c ®éng ®Õn sù ph¸t triÓn hÖ ph©n t¸n. C¸c tr¹m lµm viÖc vµ c¸c Server ®· quyÕt ®Þnh sù ra ®êi cña hÖ ph©n t¸n. Khuynh h-íng nµy cßn ®-îc thóc ®Èy nhê viÖc ph¸t triÓn phÇn mÒm hÖ ®iÒu hµnh vµ c¸c øng dông ph©n t¸n. HÖ CSDLPT cã ph¹m vi øng dông rÊt réng, tõ cung cÊp c¸c tiÖn Ých tÝnh to¸n dïng cho môc ®Ých chung cña nhiÒu nhãm ng-êi sö dông ®Õn c¸c hÖ thèng truyÒn th«ng ®a ph-¬ng tiÖn, hÖ thèng thu ng©n hµng tù ®éng...HiÖn nay, ®· cã nhiÒu nghiªn cøu ph¸t triÓn vÒ thiÕt kÕ c¸c CSDLPT, vµ c¸c øng dông cña chóng ngµy cµng hiÖu qu¶ h¬n. HÖ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n (Distributed Database Sytsem) ®-îc x©y dùng dùa trªn hai c«ng nghÖ c¬ b¶n lµ c¬ së d÷ liÖu vµ m¹ng m¸y tÝnh. HÖ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n ®-îc m« t¶ nh- lµ tËp hîp nhiÒu c¬ së d÷ liÖu cã liªn quan Logic ®Õn nhau vµ ®-îc ph©n bè trªn m¹ng m¸y tÝnh . Do CSDL (c¬ së d÷ liÖu) cæ ®iÓn chÞu søc Ðp tõ ng-êi sö dông, nªn gi¶i ph¸p lµ x©y dùng hÖ CSDLPT. CSDLPT gi¶m ®-îc chi phÝ truyÒn th«ng, thêi gian ®¸p øng nhanh, ®¶m b¶o tÝnh ®éc lËp d÷ liÖu, tr¸nh d- thõa d÷ liÖu, cho phÐp nhiÒu user dïng chung CSDLPT, chia sÎ tµi nguyªn dïng chung trong hÖ ph©n t¸n... LuËn v¨n cña em xin ®-îc phÐp tr×nh bµy c¬ s¬ lý thuyÕt vµ ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n • Tæng quan vÒ CSDLPT • ThiÕt kÕ CSDLPT 4 • ThiÕt kÕ CSDLPTvíi cÊu tróc Client- Server ba líp • øng dông xö lý song song trong thiÕt kÕ CSDLPT. LuËn v¨n ®-îc hoµn thµnh víi sù h-íng dÉn cña GS.TS NguyÔn Thóc H¶i-Khoa C«ng nghÖ Th«ng tin – Tr-êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n s©u s¾c ThÇy GS.TS NguyÔn Thóc H¶i ®· h-íng dÉn chØ b¶o tËn t×nh, vµ lu«n t¹o mäi ®iÒu kiÖn thuËn lîi víi nh÷ng ý kiÕn quÝ b¸u cho em. Em xin c¶n ¬n c¸c thÇy c« trong Khoa C«ng NghÖ Th«ng Tin vµ Trung t©m §µo t¹o sau §¹i häc ®· gi¶ng dËy vµ t¹o ®iÒu kiÖn tèt trong thêi gian em häc tËp. Hµ Néi, Ngµy 16 th¸ng 12 n¨m 2004 5 Ch-¬ng I : Tæng quan vÒ CSDL ph©n t¸n 1.1 CSDL ph©n t¸n vµ h-íng ph¸t triÓn cña CSDL ph©n t¸n 1.1.1. Xu h-íng ph¸t triÓn Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, CSDL ph©n t¸n ®· trë thµnh mét lÜnh vùc quan träng cña c«ng nghÖ th«ng tin. Cã nhiÒu nguyªn nh©n thóc ®Èy dÉn ®Õn sù ph¸t triÓn cña c¸c hÖ CSDL ph©n t¸n. C¬ cÊu tæ chøc vµ kinh tÕ còng lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n cña sù ph¸t triÓn CSDL ph©n t¸n. Thùc tÕ mét sè øng dông mang tÝnh ®Þa ph-¬ng sÏ lµm gi¶m chi phÝ truyÒn th«ng. Bëi vËy cùc ®¹i ho¸ tÝnh ®Þa ph-¬ng cña c¸c øng dông lµ mét trong c¸c môc tiªu chÝnh cña viÖc thiÕt kÕ CSDL ph©n t¸n. Sù tån t¹i mét sè bé xö lý ®Þa ph-¬ng ®-îc th«ng qua viÖc xö lý song song. VÊn ®Ò nµy cã thÓ thÝch hîp víi bÊt kú hÖ ®a xö lý nµo chø kh«ng chØ víi CSDL ph©n t¸n. MÆc dï vËy CSDL ph©n t¸n cã thuËn lîi trong ph©n tÝch d÷ liÖu ph¶n ¸nh ®iÒu kiÖn phô thuéc cña øng dông. C«ng viÖc ®-îc ph©n chia gi÷a c¸c bé xö lý kh¸c nhau, vµ tr¸nh ®-îc nh÷ng t¾c nghÏn nguy hiÓm trong m¹ng truyÒn th«ng hoÆc c¸c dÞch vô chung cña toµn hÖ thèng. Sù ph©n t¸n d÷ liÖu ph¶n ¸nh hiÖu qu¶ lµm t¨ng tÝnh ®Þa ph-¬ng cña c¸c øng dông. C¸ch tiÕp cËn víi CSDL ph©n t¸n, ®Æt biÖt víi d÷ liÖu d- thõa, còng ®-îc sö dông ®Ó cã ®é tin cËy vµ sù s½n dïng cao h¬n. Nh÷ng háng hãc trong CSDL ph©n t¸n cã thÓ xÈy ra nhiÒu h¬n v× cã sè thµnh phÇn cÊu thµnh lín h¬n, nh-ng ¶nh h-ëng cña mçi háng gãc ®ã chØ giíi h¹n ë nh÷ng øng dông cã dïng d÷ liÖu cña tr¹m bÞ h- háng. CSDL ph©n t¸n lµ sù tËp hîp c¸c d÷ liÖu thuéc cïng mét hÖ thèng vÒ mÆt logic nh-ng tr¶i ra ë c¸c tr¹m cña m¸y tÝnh. 6 1.1.2. C¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n. C«ng nghÖ CSDL ph©n t¸n lµ sù kÕt hîp cña hai vÊn ®Ò : Ph©n t¸n vµ hîp nhÊt • Ph©n t¸n : ph©n t¸n d÷ liÖu trªn c¸c tr¹m cña m¹ng. • Hîp nhÊt : Hîp nhÊt vÒ mÆt logic c¸c d÷ liÖu ph©n t¸n sao cho chóng xuÊt hiÖn víi ng-êi sö dông nh- CSDL ®¬n lÎ thuÇn nhÊt. CSDL tËp chung yªu cÇu sù kÕt hîp c¶ vÒ mÆt logic lÉn vËt lý. CSDL ph©n t¸n cã thÓ ®-îc ®Þnh nghÜa nh- mét bé s-u tËp, hîp nhÊt vÒ mÆt logic cña c¸c d÷ liÖu ph©n t¸n ®-îc dïng chung trªn c¸c tr¹m cña m¹ng Cã thÓ ®Þnh nghÜa CSDL ph©n t¸n mét c¸ch ®iÓn h×nh nh- sau: CSDL ph©n t¸n lµ mét tËp c¸c d÷ liÖu vÒ mÆt logic thuéc cïng mét hÖ thèng nh-ng tr¶i ra trªn c¸c tr¹m cña m¹ng m¸y tÝnh. Trong ®ã: TÝnh ph©n t¸n, thùc tÕ d÷ liÖu kh«ng c- tró ë cïng mét tr¹m, v× vËy ta cã thÓ thÊy ®-îc ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña CSDL ph©n t¸n. Sù t-¬ng quan logic, c¸c d÷ liÖu cã mét sè tÝnh chÊt r»ng buéc lÉn nhau, vµ nh- vËy cã thÓ ph©n biÖt CSDL ph©n t¸n víi c¸c CSDL ®ia ph-¬ng hoÆc víi c¸c tÖp c- tró ë c¸c tr¹m kh¸c nhau trªn m¹ng. 1.1.3. Nh÷ng ®Æc tr-ng c¬ b¶n cña hÖ ph©n t¸n. HÖ ph©n t¸n mang tÝnh h÷u dông lµ nhê 6 ®Æc tÝnh chñ yÕu ®ã lµ : Chia sÎ tµi nguyªn, tÝnh më, tÝnh ®ång thêi, tÝnh quy m«, tÝnh chÞu lçi vµ tÝnh trong suèt. Trong ®ã nh÷ng ®Æc tÝnh nµy kh«ng ph¶i lµ kÕt qu¶ tù nhiªn cña sù ph©n t¸n, mµ lµ do thiÕt kÕ cña hÖ thèng vµ phÇn mÒm øng dông. • Chia sÎ tµi nguyªn Tµi nguyªn bao gåm nh÷ng thµnh phÇn phÇn cøng nh-: §Üa, m¸y in, vµ nh÷ng thµnh phÇn phÇn mÒm nh-: file, c¬ së d÷ liÖu vµ nh÷ng ®èi t-îng kh¸c... §©y lµ ®Æc tr-ng c¬ b¶n nhÊt cña hÖ ph©n t¸n vµ nã cã ¶nh h-ëng m¹nh mÏ ®Õn c¸c kiÕn tróc phÇn mÒm ®-îc sö dông trong hÖ ph©n t¸n. Tµi nguyªn 7 trong hÖ ph©n t¸n ®-îc l-u tr÷ trong mét sè m¸y tÝnh vµ c¸c m¸y tÝnh kh¸c chØ cã thÓ truy nhËp chóng th«ng qua truyÒn th«ng (communication). HÖ thèng ch-¬ng tr×nh qu¶n lý viÖc chia sÎ tµi nguyªn ®-îc gäi lµ Reource Mannager. M« h×nh Client/Server hiÖn lµ m« h×nh tèt nhÊt ®-îc sö dông réng r·i cho hÖ ph©n t¸n. Trong ®ã, Server lµm nhiÖm vô qu¶n lý tµi nguyªn phôc vô c¸c yªu cÇu truy nhËp cña Client. C¬ chÕ ®Þnh danh tµi nguyªn hoµn toµn phô thuéc vµ dÞch vô qu¶n lý chóng. • TÝnh më (Openness) TÝnh më cña hÖ thèng m¸y tÝnh lµ ®Æc tr-ng ®Ó x¸c ®Þnh xem hÖ thèng cã thÓ më réng theo nhiÒu cÊp ®é kh¸c nhau hay kh«ng. TÝnh më hoÆc ®ãng cña hÖ thèng ®-îc xÐt dùa vµo kh¶ n¨ng hç trî viÖc më réng cña thiÕt bÞ phÇn cøng (vÝ dô: Bæ sung c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi, bé nhí vµ c¸c giao diÖn truyÒn th«ng) vµ hç trî viÖc më réng c¸c phÇn mÒm, nh- : Bæ sung thªm c¸c tÝnh n¨ng cña hÖ ®iÒu hµnh, c¸c giao thøc truyÒn th«ng vµ c¸c dÞch vô chia sÎ tµi nguyªn. TÝnh më th«ng qua truyÒn th«ng: Nh÷ng tµi nguyªn mµ lâi cña UNIX ®Çu tiªn cung cÊp lµ file vµ tiÕn tr×nh. File cïng víi cÊu tróc ®Æt tªn cña chóng rÊt h÷u dông cho viÖc l-u tr÷ cè ®Þnh vµ chóng cßn ®-îc dïng ®Ó truy cËp trùc tiÕp vµo mét sè lo¹i thiÕt bÞ ngo¹i vi kh¸c. C¸c tiÕn tr×nh cung cÊp c¬ chÕ thùc hiÖn ®ång thêi c¸c ch-¬ng tr×nh Tãm l¹i :Trong c¸c hÖ thèng më, nh÷ng giao diÖn chÝnh cña chóng ®Òu ®-îc c«ng bè. TÝnh më cña hÖ ph©n t¸n dùa trªn viÖc cung cÊp c¬ chÕ truyÒn th«ng gi÷a c¸c tiÕn tr×nh mét c¸ch thèng nhÊt vµ c«ng khai c¸c giao diÖn truy cËp vµ tµi nguyªn chung. HÖ ph©n t¸n cã thÓ x©y dùng tõ c¸c phÇn cøng vµ phÇn mÒm kh«ng ®ång nhÊt. Tuy nhiªn, cÇn ph¶i kiÓm tra c¸c thµnh phÇn ®ã cã tu©n theo tiªu 8 chuÈn ®· c«ng bè hay kh«ng, gióp ng-êi sö dông kh«ng ph¶i gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò hîp nhÊt cña hÖ thèng. • TÝnh ®ång thêi (Concurrency) Khi mét sè tiÕn tr×nh cïng tån t¹i trong mét m¸y, ta nãi r»ng, chóng ®-îc thùc hiÖn ®ång thêi. NÕu m¸y tÝnh chØ cã mét bé xö lý trung t©m, th× tÝnh ®ång thêi x¶y ra khi thùc hiÖn xen kÏ c¸c phÇn cña mét tiÕn tr×nh. NÕu m¸y cã N bé xö lý, th× sÏ cã N tiÕn tr×nh ®-îc thùc hiÖn ®ång thêi, t¨ng hiÖu suÊt tÝnh to¸n lªn N lÇn. HÖ ph©n t¸n dùa trªn m« h×nh chia sÎ tµi nguyªn nh- m« t¶ ë trªn, cã nhiÒu c¬ héi ®Ó thùc hiÖn song song víi hai lý do : NhiÒu ng-êi sö dông ®ång thêi gäi tíi lÖnh hoÆc t-¬ng t¸c víi c¸c ch-¬ng tr×nh øng dông . NhiÒu tr×nh chñ ch¹y ®ång thêi, mçi tr×nh chñ ®¸p øng víi yªu cÇu mµ tr×nh kh¸ch ®-a ra. Tr-êng hîp (1) xuÊt hiÖn do mét hoÆc nhiÒu tiÕn tr×nh øng dông ®ang ch¹y ®¹i diÖn cho mét ng-êi sö dông ®ang ho¹t ®éng. Trong phÇn lín c¸c kiÕn tróc cña hÖ ph©n t¸n, c¸c tiÕn tr×nh øng dông ch¹y trong tr¹m lµm viÖc cña ng-êi sö dông vµ chóng kh«ng xung ®ét víi tiÕn tr×nh øng dông cña nh÷ng ng-êi sö dông kh¸c ®Ó xö lý tµi nguyªn. NÕu tr¹m lµm viÖc chØ cã mét bé xö lý nh-ng cã nhiÒu tiÕn tr×nh øng dông, th× c¸c tiÕn tr×nh ®ã ®-îc thùc hiÖn theo c¸ch xen kÏ. Tr¹m lµm viÖc cã nhiÒu bé xö lý cho phÐp ng-êi sö dông thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh mét c¸ch song song hoÆc cho phÐp thùc hiÖn c¸c tr×nh øng dông cã kh¶ n¨ng khai th¸c nhiÒu bé xö lý. Tr-êng hîp (2) n¶y sinh do mçi lo¹i tµi nguyªn ®Òu cã mét hoÆc nhiÒu tiÕn tr×nh chñ. C¸c tiÕn tr×nh chñ ®-îc xö lý song song víi nhau vµ víi c¸c tiÕn tr×nh kh¸ch ®ang ch¹y trªn c¸c tr¹m lµm viÖc. Nh÷ng yªu cÇu truy nhËp tµi nguyªn cña mét Server ph¶i s¾p hµng ë Server vµ ®-îc gi¶i quyÕt mét c¸ch tuÇn tù hoÆc gi¶i quyÕt ®ång thêi mét sè yªu cÇu b»ng tiÕn tr×nh qu¶n lý tµi 9 nguyªn. Khi mét sè ch-¬ng tr×nh sö dông tµi nguyªn ®ång thêi truy cËp cïng mét tµi nguyªn, th× tr×nh chñ ph¶i ®ång bé ho¸ c¸c ho¹t ®éng cña chóng, b¶o ®¶m ®Ó chóng kh«ng xung ®ét víi nhau. ViÖc ®ång bé ho¸ ph¶i ®-îc lËp kÕ ho¹ch cÈn thËn, ®Ó kh«ng lµm mÊt ®i tÝnh h÷u Ých cña viÖc thùc hiÖn ®ång thêi. Tãm l¹i, tÝnh ®ång thêi n¶y sinh mét c¸ch tù nhiªn trong c¸c hÖ ph©n t¸n, xuÊt ph¸t tõ c¸c ho¹t ®éng riªng biÖt cña ng-êi sö dông, tÝnh ®éc lËp cña tµi nguyªn vµ vÞ trÝ cña c¸c tr×nh chñ n»m ë c¸c m¸y kh¸c nhau. Sù t¸ch biÖt cña c¸c ho¹t ®éng cho phÐp viÖc xö lý ®-îc tiÕn hµnh song song ë c¸c m¸y kh¸c nhau. • TÝnh co gi·n (Scalability) Nhu cÇu vÒ tÝnh quy m« kh«ng chØ lµ vÊn ®Ò cña phÇn cøng hay ho¹t ®éng cña m¹ng. Yªu cÇu vÒ tÝnh quy m« trong c¸c hÖ ph©n t¸n ®ßi hái mét thiÕt kÕ mµ trong ®ã kh«ng cã tµi nguyªn nµo (phÇn cøng hoÆc phÇn mÒm) bÞ coi lµ tµi nguyªn cung cÊp h¹n chÕ. Nh- vËy ph¶i më réng hÖ thèng ®Ó ®¸p øng yªu cÇu ph¸t triÓn tµi nguyªn. Cã thÓ ph¶i bæ sung thªm c¸c Server ®Ó tr¸nh t×nh tr¹ng t¾c nghÏn x¶y ra khi mét file Server ph¶i xö lý tÊt c¶ c¸c yªu cÇu truy nhËp file. Mét sè file cã thÓ ®-îc truy cËp th-êng xuyªn ®Õn møc chØ xö lý nh÷ng yªu cÇu truy nhËp file còng cã thÓ g©y ra t¾c nghÏn. Trong tr-êng hîp ®ã, c¸c file ph¶i ®-îc sao chÐp l¹i ë nhiÒu Server vµ hÖ thèng ph¶i ®-îc thiÕt kÕ ®Ó sao cho khi c¸c file sao chÐp ®-îc cËp nhËt, th× cËp nhËt ®ã ®-îc ¸p dông cho toµn bé c¸c b¶n sao. VËy tÝnh co gi·n lµ kh¶ n¨ng thay ®æi quy m«: më réng hoÆc co l¹i (kh¶ n¨ng thªm, bít ®Ó ®¸p øng yªu cÇu ng-êi sö dông) • TÝnh chÞu lçi C¸c hÖ m¸y tÝnh ®«i khi vÉn bÞ háng. Khi phÇn cøng hoÆc phÇn mÒm xuÊt hiÖn h- háng, c¸c ch-¬ng tr×nh sÏ cho kÕt qu¶ sai, hoÆc bÞ dõng tr-íc khi 10 hoµn thµnh phÐp xö lý ®· ®Þnh. C¸c thiÕt kÕ cña c¸c hÖ m¸y tÝnh chÞu lçi hiÖn nay th-êng sö dông c¸c ph-¬ng ph¸p sau: + Dïng d- phÇn cøng : Sö dông c¸c thµnh phÇn d- ®Ó kh¾c phôc lçi. + Kh«i phôc b»ng phÇn mÒm: ThiÕt kÕ c¸c phÇn mÒm söa h- háng. §Ó t¹o ra c¸c hÖ thèng cã kh¶ n¨ng chÞu lçi b»ng phÇn cøng, ng-êi ta th-êng sö dông hai m¸y cho mét øng dông, mét trong hai m¸y ®ãng vai trß lµ m¸y dù phßng cho m¸y kia. §©y lµ gi¶i ph¸p kh¸ tèn kÐm, ®Ó cã thÓ cung cÊp gÊp ®«i phÇn cøng, gi¸ thµnh sÏ t¨ng gÊp ®«i. Trong c¸c hÖ ph©n t¸n, phÇn ddù tr÷ nh- vËy cã rÊt Ýt chØ nh÷ng Server riªng lÎ cÇn thiÕt cho viÖc tiÕp tôc ho¹t ®éng cña c¸c øng dông quan träng míi th-êng ph¶i cã phÇn d- ®Ó cã thÓ thay thÕ. Kh¶ n¨ng chÞu lçi, cho phÐp hÖ thèng khi gÆp nh÷ng lçi th«ng th-êng th× cã thÓ v-ît qua ®-îc. TÝnh chÞu lçi g¾n liÒn víi kh¶ n¨ng phôc håi (kh«i phôc hÖ thèng sau khi gÆp lçi). §Ó hÖ thèng quay trë l¹i ho¹t ®éng b×nh th-êng. §Ó phôc håi nhanh trãng, chóng ta ph¶i ghi l¹i ®-îc nh÷ng vÕt cña hÖ thèng ë nh÷ng thêi ®iÓm kh¸c nhau, ®Ó khi gÆp lçi chóng ta cã thÓ quay l¹i ®-îc tr¹ng th¸i kh«ng cã lçi ngay tr-íc ®ã. • TÝnh trong suèt (Transparency) TÝnh trong suèt chÝnh lµ viÖc che dÊu kh«ng cho ng-êi sö dông hoÆc ng-êi lËp tr×nh øng dông thÊy sù t¸ch biÖt gi÷a c¸c thµnh phÇn trong hÖ ph©n t¸n, vµ nh- vËy ng-êi sö dông chØ thÊy hÖ ph©n t¸n nh- mét tæng thÓ, chø kh«ng ph¶i lµ tËp hîp c¸c thµnh phÇn ®éc lËp. TÝnh trong suèt cã ¶nh h-ëng lín ®Õn thiÕt kÕ c¸c phÇn mÒm cña hÖ ph©n t¸n. Kh¶ n¨ng “che giÊu” sù t¸ch rêi cña hÖ thèng ®èi víi ng­êi sö dông vµ ng-êi lËp tr×nh øng dông (kh«ng che dÊu ®èi víi ng-êi lËp tr×nh hÖ thèng). TÝnh trong suèt gåm : Trong suèt truy cËp(Access Transpacency): 11 Kh¶ n¨ng cho phÐp c¸c ®èi t-îng th«ng tin, dï lµ côc bé hay ë xa ®Òu ®-îc truy cËp b»ng c¸c thao t¸c th«ng tin. - Trong suèt ®Þnh vÞ (Location Transparency): Kh¶ n¨ng cho phÐp c¸c ®èi t-îng th«ng tin ®-îc phÐp truy cËp hoµn toµn ®éc lËp víi vÞ trÝ ®Þa lý. - Trong suèt t-¬ng tranh (Concurency Transparency) : Kh¶ n¨ng cho phÐp nhiÒu tiÕn tr×nh ho¹t ®éng ®ång thêi b»ng c¸ch chia sÎ c¸c tµi nguyªn chung mµ kh«ng lµm c¶n trë, xung ®ét lÉn nhau. - Trong suèt lÆp (Replication Transparency): Cho phÐp nhiÒu b¶n sao cña ®èi t-îng th«ng tin ®-îc sö dông ®Ó t¨ng ®é tin cËy vµ hiÖu n¨ng cña hÖ thèng. NghÜa lµ cho phÐp ng-êi sö dông lµm viÖc víi c¸c ®èi t-îng th«ng tin mµ kh«ng biÕt ®ã lµ b¶n sao hay b¶n gèc. - Trong suèt lçi: (Failure Transparency) : Lçi cã thÓ xÈy ra nh-ng hÖ thèng cã kh¶ n¨ng chÞu lçi vµ phôc håi nhanh chãng mµ ng-êi sö dông kh«ng ph¸t hiÖn ra. - Trong suèt di tró (Migration Transparency): Cho phÐp di chuyÓn c¸c ®èi t-îng th«ng tin trong hÖ thèng. - Trong suèt hiÖu n¨ng (Performance Transparency): Cho phÐp hÖ thèng cã kh¶ n¨ng cÊu h×nh l¹i ®Ó t¨ng hiÖu n¨ng ®¸p øng ®èi víi t¶i cña hÖ thèng (t¶i = tæng l-u l-îng cña hÖ thèng truyÒn ®i) - Trong suèt quy m« (Scaling Transparency): Cho phÐp hÖ thèng vµ c¸c ch-¬ng tr×nh øng dông më réng cÊp bËc mµ kh«ng thay ®æi cÊu tróc hÖ thèng hoÆc c¸c thuËt to¸n øng dông. 1.2. HÖ qu¶n trÞ CSDL ph©n t¸n Lµ hÖ thèng phÇn mÒm cho phÐp qu¶n lý c¸c hÖ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n vµ lµm cho sù ph©n t¸n trë nªn trong suèt ®èi víi ng-êi sö dông. 1.2.1 Ph©n líp c¸c hÖ qu¶n trÞ CSDLPT KiÕn tróc ba tÇng ANSI-STARC cña c¸c hÖ qu¶n trÞ c¬ së d÷ liÖu tËp trung. 12 Ng-êi sö dông Ng-êi sö dông S¬ ®å ngoµi S¬ ®å ngoµi S¬ ®å quan niÖm S¬ ®å møc trong Database Database Database H×nh 1.1. KiÕn tróc ba tÇng ANSI-STARC §èi víi c¸c hÖ qu¶n trÞ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n kiÕn tróc nµy kh«ng cã hiÖu qu¶. C«ng nghÖ vµ mÉu thö cña c¸c hÖ qu¶n trÞ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n ph¸t triÓn Ýt nhiÒu ®éc lËp ®èi víi mçi hÖ vµ mçi hÖ lµm theo kiÕn tróc riªng cña m×nh. C¸c hÖ c¬ së d÷ liÖu ph©n t¸n chia lµm hai lo¹i: - HÖ QTCSDLPT(DDBMSs) thuÇn nhÊt. - HÖ QTCSDLPT kh«ng thuÇn nhÊt * HÖ QTCSDLPT thuÇn nhÊt: Gåm nhiÒu bé s-u tËp d÷ liÖu. Nã hîp nhÊt c¸c nguån d÷ liÖu. NhiÒu hÖ thèng quan träng thuéc lo¹i nµy. Tuú møc mµ nã cã thÓ ph©n thµnh tù trÞ vµ kh«ng tù trÞ. 13 HÖ d÷ liÖu ph©n t¸n HÖ d÷ liÖu ph©n t¸n thuÇn nhÊt HÖ ph©n t¸n tù trÞ HÖ ph©n t¸n kh«ng tù trÞ HÖ d÷ liÖu ph©n t¸n kh«ng thuÇn nhÊt Hîp nhÊt theo hÖ thèng §Çy ®ñ c¸c ®Æc tÝnh DBMS Hîp nhÊt theo cæng nèi Bé phËn c¸c ®Æc tÝnh DBMS Kh«ng liªn hiÖp Liªn hiÖp Liªn hiÖp láng Liªn hiÖp chÆt §¬n §a H×nh 1.2. Ph©n lo¹i cña c¸c hÖ ph©n t¸n KiÕn tróc cña hÖ QTCSDLPT thuÇn nhÊt. Mét hÖ CSDLPT cã thÓ ®-îc x©y dùng dùa trªn sù ph¸t triÓn cña kiÕn tróc ANSI-SPARC, khi ®ã ta ph¶i thªm CSDLPT ®Þa ph-¬ng vµ c¸c s¬ ®å ®Þa ph-¬ng. Bëi v× phÇn lín c¸c hÖ thuÇn nhÊt kh«ng cã s¬ ®å côc bé vµ cã giíi h¹n phÇn mÒm ®iÒu khiÓn d÷ liÖu ë møc côc bé. 14 Khung nh×n tæng thÓ1 Khung nh×n tæng thÓ 2 S¬ ®å quan niÖm tæng thÓ S¬ ®å ph©n ®o¹n S¬ ®å s¾p chç S¬ ®å quan niÖm ®Þa ph-¬ng 1 S¬ ®å quan niÖm ®Þa ph-¬ng n S¬ ®å møc trong ®Þa ph-¬ng 1 S¬ ®å møc trong ®Þa ph-¬ng n CSDL CSDL ®Þa ph-¬ng 1 ®Þa ph-¬ng n H×nh 1.3: KiÕn tróc s¬ ®å cña hÖ DDBMs thuÇn nhÊt §Ó ®iÒu khiÓn ph©n t¸n ta cã thÓ thªm hai møc nh- h×nh 1-3 vµo kiÕn tróc ba møc cña ANSI-SPARC. §ã lµ s¬ ®å ph©n ®o¹n vµ s¬ ®å s¾p chç. S¬ ®å ph©n ®o¹n m« t¶ c¸c quan hÖ tæng thÓ ®-îc ph©n cho mçi c¬ së d÷ liÖu ®Þa ph-¬ng nh- thÕ nµo. VÝ dô: vÒ ph©n ®o¹n cña quan hÖ tæng thÓ: Mét quan hÖ tæng thÓ ®-îc chia thµnh n¨m ®o¹n riªng biÖt, mçi ®o¹n cã thÓ ®-îc l-u tr÷ ë mét tr¹m riªng. §Ó xuÊt hiÖn quan hÖ tæng thÓ (X©y dùng l¹i tõ c¸c ®o¹n) cã phÐp to¸n sau: F=(A JOINT A1) UNION (A2 JOINT A3 ) UNION A4 15 A A1 A2 A3 A4 ë ®©y JOINT vµ UNION cã nghÜa lµ kÕt nèi b×nh th-êng. Ta cã thÓ x©y dùng l¹i mèi quan hÖ tæng thÓ F tõ c¸c ®o¹n cña nã b»ng c¸c phÐp to¸n cña ®¹i sè quan hÖ. §iÒu nµy cã nghÜa lµ kho¸ chÝnh cña quan hÖ F cã thÓ ®-îc thªm vµo tÊt c¶ c¸c ®o¹n däc. Do ®ã, c¶ A, A1, A2 vµ A3 cã thÓ kÕt nèi ( A JOINT A1 ), ( A2 JOINT A3 ) vµ A4 tÊt c¶c ®Òu lµ kh¶ hîp. ViÖc tËp hîp c¸c quan hÖ ®-îc vËt chÊt ho¸ t¹i mét thêi ®iÓn nµo ®ã gäi lµ Snapshort. S¬ ®å s¾p chç ®Æc t¶ mçi ®o¹n ®-îc l-u tr÷ ë tr¹m nµo, th× c¸c ®o¹n cã thÓ di tró tõ tr¹m nµy sang tr¹m kh¸c. Ngoµi ra viÖc sao chÐp c¸c ®o¹n dÔ ®-îc chÊp nhËn b»ng viÖc s¾p chç mét ®o¹n ®Õn nhiÒu h¬n mét tr¹m. * HÖ CSDLPT kh«ng thuÇn nhÊt: Gåm cã hai líp con chÝnh, hîp nhÊt chóng hoµn toµn theo hÖ thèng vµ cung cÊp nh÷ng mãc nèi hoÆc nh÷ng phÇn phô ngoµi gäi lµ cæng nèi, cho phÐp liªn kÕt víi c¸c hÖ thèng kh¸c (theo cæng nèi). Líp thø nhÊt- hîp nhÊt trong hÖ thèng ®-îc chia thµnh hai líp con: mét líp cung cÊp mét tËp con c¸c ®Æc tÝnh cã thÓ dù kiÕn tõ bÊt kú mét hÖ QTCSDL nµo. Mét líp lµm næi bËt khÝa c¹nh cña viÖc thu thËp d÷ liÖu ®iÒu khiÓn nh- sù chuyÓn ®æi gi÷a c¸c hÖ thèng vµ mét sè ho¹t ®éng c¬ së, gäi lµ hÖ ®a CSDL. HÖ ®a CSDL cã nhiÒu hÖ DBMSs nhiÒu lo¹i kh¸c nhau, vµ nhiÒu CSDL (DBs) ®· tån t¹i tr-íc do vËy viÖc hîp nhÊt ®-îc thùc hiÖn b»ng nhiÒu hÖ thèng phÇn mÒm con. 16 User Tæng thÓ User ®Þa ph-¬ng HÖ qu¶n trÞ CSDL 1 CSDL1 HÖ QT nhiÒu CSDL HÖ qu¶n trÞ CSDL 2 CSDL2 HÖ qu¶n trÞ CSDL n CSDLn H×nh 1.4. KiÕn tróc cña mét hÖ QTCSDL nhiÒu CSDL. T-¬ng ph¶n víi hÖ QTCSDLPT thuÇn nhÊt, ë ®©y cã c¶ ng-êi sö dông ®Þa ph-¬ng vµ ng-êi sö dông tæng thÓ. C¸c MDBMs hîp nhÊt c¸c nguån d÷ liÖu kh«ng thuÇn nhÊt, mÆc dï c¸c hÖ thuÇn nhÊt còng cã thÓ tù ®iÒu tiÕt ®-îc. §iÒu quan träng cña c¸c hÖ nµy lµ ng-êi sö dông ®Þa ph-¬ng tiÕp tôc truy nhËp CSDL (DBs) ®Þa ph-¬ng mét c¸ch b×nh th-êng bëi sù tån t¹i cña hÖ ®a CSDL. Tån t¹i cña MDBMSs liªn hiÖp vµ kh«ng liªn hiÖp. ë c¸c hÖ kh«ng liªn hiÖp kh«ng cã ng-êi sö dông ®Þa ph-¬ng vµ ®©y lµ mét líp con kh¸ mï mÞt. HÖ liªn hiÖp ®-îc ph©n thµnh hÖ cã s¬ ®å tæng thÓ, gäi lµ liªn hiÖp ghÐp nèi chÆt; vµ hÖ kh«ng cã s¬ ®å tæng thÓ, gäi lµ liªn hiÖp ghÐp nèi láng. S¬ ®å quan niÖm tæng thÓ lµ khung nh×n l«gÝc cña tÊt c¶ c¸c d÷ liÖu trong MDB. Nã lµ tËp con hîp nhÊt c¸c s¬ ®å quan niÖm ®Þa ph-¬ng. C¸c DBMs ®Þa ph-¬ng cã quyÒn quyÕt ®Þnh c¸c bé phËn nµo cña CSDL ®Þa 17 ph-¬ng mµ chóng muèn ®ãng gãp vµo s¬ ®å tæng thÓ (quyÒn tù trÞ ®Þa ph-¬ng). Mçi bé phËn cña DB ®Þa ph-¬ng ®ãng gãp vµo s¬ ®å tæng thÓ ®-îc thÓ hiÖn qua s¬ ®å tham gia ®Þa ph-¬ng, ®ã lµ khung nh×n ®Þa ph-¬ng. Ba møc, s¬ ®å tham gia ®Þa ph-¬ng, s¬ ®å quan niÖm tæng thÓ vµ khung nh×n tæng thÓ ®-îc thªm vµo kiÕn tróc ANSI-SPARC. Khung nh×n tæng thÓ1 Khung nh×n tæng thÓ n S¬ ®å quan niÖm tæng thÓ S¬ ®å hç trî S¬ ®å tham gia ®Þa ph-¬ng1 S¬ ®å tham gia ®Þa ph-¬ng n Khung nh×n ®Þa ph-¬nng1 S¬ ®å hç trî Khung nh×n ®Þa ph-¬ng 3 S¬ ®å quan niÖm ®Þa ph-¬ng 1 S¬ ®å quan niÖm ®Þa ph-¬ng n Khung nh×n tæng thÓ2 Khung nh×n ®Þa ph-¬ng 4 S¬ ®å trong ®Þa ph-¬ng 1 CSDL1 S¬ ®å trong ®Þa ph-¬ng n CSDLN H×nh1.5. S¬ ®å kiÕn tróc cña c¸c MDBMs liªn hiÖp ghÐp nèi chÆt. S¬ ®å bæ trî, nÕu cã ®-îc chØ ra trong phÇn trªn m« t¶ c¸c luËt ®iÒu khiÓn ¸nh x¹ gi÷a c¸c møc ®Þa ph-¬ng vµ tæng thÓ. 18 Khung nh×n tæng thÓ1 Khung nh×n tæng thÓ n Khung nh×n ®Þa ph-¬nng1 S¬ ®å quan niÖm ®Þa ph-¬ng 1 S¬ ®å quan niÖm ®Þa ph-¬ng n Khung nh×n tæng thÓ2 S¬ ®å trong ®Þa ph-¬ng 1 S¬ ®å trong ®Þa ph-¬ng n CSDL1 CSDLN H×nh1.6. MDBMs liªn hiÖp ghÐp nèi láng kh«ng cã s¬ ®å export Mét sè MDBMs còng cã s¬ ®å ph©n ®o¹n mÆc dï kh«ng cã s¬ ®å s¾p chç, viÖc s¾p chç c¸c ®o¹n ®Õn c¸c tr¹m ®· ®-îc x¸c ®Þnh nh- c¸c MDBMs hîp nhÊt c¸c DB tån t¹i tr-íc. MDBMs liªn hiÖp ghÐp nèi láng ®ang lµ mèi quan t©m vµ ®-îc gäi lµ hÖ CSDL kh¶ t-¬ng t¸c. §Æc ®iÓm quan träng cña c¸c hÖ nµy lµ chóng kh«ng cã s¬ ®å quan niÖm tæng thÓ. ViÖc x©y dùng s¬ ®å quan niÖm tæng thÓ lµ c«ng viÖc phøc t¹p khã kh¨n, bao gåm c¶ ph©n tÝch sù kh¸c nhau vÒ ng÷ nghÜa vµ có ph¸p gi÷a c¸c tr¹m. 1.2.2. Ph©n lo¹i c¸c CSDLPT kh«ng theo kiÕn tróc CSDL ph©n t¸n tËp chung vµo c¸c vÊn ®Ò liªn kÕt, hîp nhÊt c¸c m« h×nh d÷ liÖu kh«ng thuÇn nhÊt. C¸ch gi¶i quyÕt c¬ b¶n hoÆc ph¶i thùc hiÖn theo m« h×nh ®¬n gi¶n ë møc tæng thÓ vµ chuyÓn tÊt c¶ c¸c m« h×nh ®Þa ph-¬ng vÒ m« h×nh nµy; hoÆc cung cÊp sù chuyÓn dÞch gi÷a c¸c cÆp m« h×nh.