Tối ưu hóa truy vấn trong cơ sở dữ liệu phân tán

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN THỊ LOAN TỐI ƯU HOÁ TRUY VẤN

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN THỊ LOAN

TỐI ƯU HOÁ TRUY VẤN TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA H ỌC M ÁY T ÍNH

Thái nguyên, 2011

Trang 2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ĐOÀN VĂN BAN

Thái nguyên, 2011

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, kết quả của luận văn hoàn toàn là kết quả của tự bản thân tôi tìm hiểu, nghiên cứu Các tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn và chú thích đầy đủ

Tác giả

NGUYỄN THỊ LOAN

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy

PGS.TS Đoàn Văn Ban đã định hướng và nhiệt tình hướng dẫn,

giúp đỡ tôi rất nhiều về mặt chuyên môn trong quá trình làm luận văn

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến các thầy, các cô đã dạy dỗ

và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho chúng tôi trong suốt hai năm cao học ở trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông

Cuối cùng tôi xin dành tình cảm thân thiết nhất cho bạn bè, đồng nghiệp, cha mẹ và gia đình, những người luôn gần gũi để động viên, chia sẻ cùng tôi trong suốt thời gian qua

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2011

Nguyễn Thị Loan

Trang 5

MỤC LỤC

Trang phụ bìa Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị vi

PHẦN MỞ ĐẦU ………1

1 Đặt vấn đề……….1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 1

3 Hướng nghiên cứu của đề tài……… 1

4 Phương pháp nghiên cứu………2

5 Ý nghĩa khoa học của đề tài………2

6 Các kết quả dự kiến……….2

Chương 1 CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN……… 3

1.1 Khái niệm về hệ cơ sở dữ liệu phân tán……… 3

1.1.1 Khái niệm……… 3

1.1.2 Các đặc điểm chính của cơ sở dữ liệu phân tán………4

1.1.3 Mục đích của việc sử dụng cơ sở dữ liệu phân tán……… 8

1.2 Các đặc trưng trong suốt của cơ sở dữ liệu phân tán……… 9

1.2.1.Trong suốt phân tán………9

1.2.2 Trong suốt giao dịch……….10

1.2.3.Trong suốt các sự cố……… 10

1.2.4 Trong suốt thao tác……… 10

1.2.5.Trong suốt về tính không thuần nhất……… 10

1.3.Kiến trúc cơ bản của cơ sở dữ liệu phân tán………10

1.3.1.Sơ đồ tổng thể………11

1.3.2 Sơ đồ phân đoạn……… 11

1.3.3 Sơ đồ định vị……….12

1.3.4 Sơ đồ ánh xạ địa phương……….12

Trang 6

1.3.5 Chia sẻ tài nguyên……… 14

1.4 Các kỹ thuật xây dựng cơ sở dữ liệu phân tán……… 14

1.4.1.Phân tán………14

1.4.1.1 Phân đoạn ngang……… …14

1.4.1.2 Phân đoạn ngang dẫn tiếp……… 15

1.4.1.3 Phân đoạn dọc……….16

1.4.1.4 Phân đoạn hỗn hợp……… 17

1.4.2.Nhân bản dữ liệu……… 18

1.4.3 Định vị dữ liệu……….19

1.4.4 Hệ quản trị CSDL phân tán……….19

1.5 Kết luận……….20

Chương 2 TỐI ƯU HÓA TRUY VẤN TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 2.1 Các chiến lược tối ưu hóa cơ bản……… 21

2.2 Các phép biến đổi đại số………22

2.2.1 Các yêu cầu của phép biến đổi tối ưu hóa câu truy vấn………….22

2.2.2 Biểu thức tương đương………23

2.2.3 Các qui tắc liên quan đến phép kết nối và tích Decartes……… 23

2.2.4 Các qui tắc liên quan đến phép chọn và phép chiếu……… 24

2.2.5 Thuật toán cải tiến cây biểu diễn biểu thức quan hệ………… 25

2.3 Phân rã câu truy vấn thành những câu truy vấn con……….30

2.3.1 Đồ thị nối các quan hệ………30

2.3.2 Tách câu truy vấn thành các câu truy vấn con……… 31

2.3.3 Dùng phép nửa kết nối để giảm kích thước quan hệ……….32

2.3.4 Phương pháp thay thế n –bộ……… 32

2.4 Các kỹ thuật tối ưu hóa tập trung……….33

2.4.1 Thuật toán INGRES……… …33

2.4.2 Thuật toán System R……… 37

2.5 Phân rã cây truy vấn……… 40

2.5.1 Chuẩn hóa……….40

2.5.2.Phân tích……… 42

Trang 7

2.5.3 Loại bỏ dư thừa………44

2.5.4 Viết lại……… 45

2.6 Định vị dữ liệu phân tán……… 48

2.6.1 Rút gọn phân đoạn ngnang nguyên thủy………48

2.6.2 Rút gọn phân đoạn dọc……… 51

2.6.3 Rút gọn phân đoạn gián tiếp……… 52

2.6.4 Rút gọn phân đoạn hỗn hợp……… 54

2.7 Khái quát về xử lý câu truy vấn……… 55

2.7.1 Vấn đề xử lý truy vấn……….56

2.7.2 Các mục tiêu của xử lý câu truy vấn……… 56

2.7.3 Các giai đoạn xử lý câu truy vấn………57

2.7.4 Tối ưu hóa các truy vấn phân tán……… 57

2.7.4.1 Đầu vào bộ tối ưu hóa câu truy vấn………58

2.7.4.2 Thứ tự kết nối trên các câu truy vấn đoạn……… 63

2.7.4.3.Thứ tự kết nối……… 63

2.7.4.4 Các thuật toán dựa trên phép nửa kết nối……… 65

2.8 Các thuật toán tối ưu hóa truy vấn phân tán……….69

2.8.1 Thuật toán INGRES phân tán………70

2.8.2 Thuật toán R*……….72

2.8.3 Thuật toán SDD -1……….76

2.8.4 Các thuật toán AHY ( Apers – Hevner – Yao)………80

2.9 Kết luận……….86

Chương 3 CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM THUẬT TOÁN………89

3.1 Xác định thuật toán……… 89

3.2 Cài đặt thử nghiệm thuật toán……… 89

3.2.1 Cấu trúc cơ sở dữ liệu……….89

3.2.2 Xây dựng ứng dụng………90

3.2.3 Thử nghiệm 1……….92

3.2.4 Thử nghiệm 2……….94

3.3 Kết luận ……… 95

Trang 8

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI………96

TÀI LIỆU THAM KHẢO………97

CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Trong suốt phân đoạn………6

Hình 1.2 Sự trong suốt về vị trí………7

Hình 1.3 Sự trong suốt ánh xạ cục bộ……… 8

Hình 1.4 Kiến trúc cơ sở dữ liệu phân tán………11

Hình 1.5 Các đoạn và hình ảnh vật lý của một quan hệ tổng thể…………12

Hình 1.6 Cây phân tán của quan hệ……….18

Hình 2.1 Cây biểu diễn biểu thức hỏi……… 27

Hình 2.2 Cây với tổ hợp phép chọn………29

Hình 2.3 Cây kết quả với sự phân nhóm các phép toán……… 30

Hình 2.4 Đồ thị nối quan hệ………31

Hình 2.5 Đồ thị nối các quan hệ……… 32

Hình 2.6 Đồ thị các quan hệ có chu trình………33

Hình 2.7 Gỡ bỏ chu trình bằng cách thay thế n- bộ………33

Hình 2.8 Đồ thị kết nối của cây truy vấn………39

Hình 2.9 Các đồ thị quan hệ……… 43

Hình 2.10 Đồ thị cây truy vấn không liên thông……….44

Hình 2.11 Cây đại số quan hệ……….46

Hình 2.12 Cây đại số quan hệ tương đương……… 47

Hình 2.13 Cây đại số quan hệ viết lại……… 48

Hình 2.14 Rút gọn cho phân đoạn ngnang với phép chọn……… 49

Hình 2.15 Rút gọn phân đoạn ngang cho phép kết nối………50

Hình 2.16 Rút gọn đối với việc phân đoạn dọc……… 52

Hình 2.17 Rút gọn phân đoạn gián tiếp.……… 54

Trang 9

Hình 2.18 Rút gọn phân đoạn hỗn hợp……… 55

Hình 2.19 Sơ đồ phân lớp cho việc xử lý truy vấn phân tán……… 57

Hình 2.20 Truyền các toán hạng trong phép toán hai ngôi……….64

Hình 2.21 Đồ thị kết nối của câu truy vấn phân tán……… 64

Hình 2.22 Biến đổi của câu truy vấn chu trình……… 68

Hình 2.23 Câu truy vấn ví dụ và các thống kê……… 79

Hình 2.24 Ví dụ một câu truy vấn đơn và các thống kê……….82

Hình 2.25 Schedule tối ƣu……… 83 Hình 2.26 Các giai đoạn của việc đánh giá một câu truy vấn phân tán….87

Trang 10

cơ sở dữ liệu phân tán là phù hợp với xu hướng hiện nay

Cơ sở dữ liệu phân tán đã, đang được nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế Việc cần làm là nghiên cứu và làm sáng tỏ thêm khả năng ứng dụng thực tiễn của

cơ sở dữ liệu phân tán

Lợi ích cơ bản nhất của cơ sở dữ liệu phân tán là dữ liệu của các cơ sở dữ liệu vật lý riêng biệt được tích hợp logic với nhau làm cho nhiều người sử dụng trên mạng có thể truy nhập được

Cơ sở dữ liệu phân tán với cấp độ tự trị cao ở mỗi điểm Trong hệ phân tán các câu truy vấn có thể sử dụng kỹ thuật tối ưu hoá làm giảm thời gian tính toán, khối lượng truyền thông tin giữa các trạm và giảm không gian bộ nhớ, tránh được các công việc dư thừa, loại bỏ những phần vô ích

Khi khối lượng thông tin phải xử lý ngày càng lớn, phong phú và đa dạng thì vấn đề đặt ra là xử lý thông tin như thế nào để giảm chi phí đến mức tối thiểu Một trong các giải pháp có tính khả thi là phải tối ưu hoá các câu lệnh khi

truy vấn dữ liệu nên tôi chọn nghiên cứu “Tối ưu hoá truy vấn trong cơ sở dữ

liệu phân tán” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là cơ sở dữ liệu phân tán

- Phạm vi nghiên cứu là một số các kỹ thuật tối ưu hoá truy vấn trong cơ sở

dữ liệu

3 Hướng nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu tối ưu hoá truy vấn trong cơ sở dữ liệu phân tán, các nguyên lý chung, các kỹ thuật, các thuật toán liên quan đến vấn đề tối ưu hoá truy vấn và nghiên cứu cải tiến về tối ưu hoá truy vấn lồng trong cơ sở dữ liệu phân tán

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	445,26 KB