Bài giảng slide cơ sở dữ liệu_BKA_C6:Thiết kế cơ sở dữ liệu vật lý và hiệu suất

Bài giảng slide cơ sở dữ liệu_BKA_C6:Thiết kế cơ sở dữ liệu vật lý và hiệu suất

Chương 6

Thiết kế cơ sở dữ liệu vật lý

Hiệu suất

Nội dung

Thiết kế cơ sở dữ liệu vật lý

™ Mục đích: chuyển mô tả dữ liệu luận lý thành các mô tả kỹ thuật để lưu trữ và truy xuất dữ liệu.

đạt hiệu quả thích đáng và bảo đảm tính toàn vẹn CSDL, bảo mật và tính phục hồi.

Quá trình thiết kế vật lý

• Normalized relations

• Volume estimates

• Attribute definitions

• Response time expectations

• Data security needs

• File organizations

• Indexes and database architectures

• Query optimization Leads to

Decisions

Hình 6.1 Quá trình thiết kế vật lý.

Quá trình thiết kế vật lý

Quá trình thiết kế vật lý

Hình 6.2b Sơ đồ sử dụng phức hợp.

Quá trình thiết kế vật lý

Data volumes

Quá trình thiết kế vật lý

Access Frequencies

(per hour)

Hình 6.2d Sơ đồ sử dụng phức hợp.

Quá trình thiết kế vật lý

Usage analysis: 140 purchased parts accessed per hour Î80 quotations accessed from these 140

purchased part accesses Î70 suppliers accessed from these 80 quotation accesses

Quá trình thiết kế vật lý

Usage analysis: 75 suppliers accessed per hour Î40

quotations accessed from these 75 supplier accesses Î 40

purchased parts accessed from these

40 quotation accesses

Hình 6.2f Sơ đồ sử dụng phức hợp.

Chọn kiểu dữ liệu

đổi.

âm thanh, …).

Chọn kiểu dữ liệu

Code saves space, but costs

an additional lookup to obtain actual value

Hình 6.3 Ví dụ về bảng tra cứu mã.

Toàn vẹn dữ liệu của vùng tin

™ Giá trị mặc định (default value) – giá trị qui

định nếu không chỉ định giá trị khác.

™ Kiểm tra miền – các giới hạn của giá trị cho phép (các ràng buộc hoặc qui tắc hợp lệ).

™ Kiểm tra giá trị rỗng – cho phép hoặc không cho phép các vùng tin rỗng.

™ Ràng buộc tham chiếu (referential

integrity) – kiểm tra miền (có thể có giá trị

rỗng) của khóa ngoại so khớp với khóa chính.

thiếu trừ khi giá trị này có ý nghĩa.

được sử dụng để thực hiện các tác vụ này.

Giải chuẩn hóa

các mẩu tin chưa chuẩn hóa.

™ Lợi ích

f Có thể cải tiến hiệu quả (tốc độ), làm giảm số lượng bảng cần truy xuất (giảm số lượng các truy vấn kết bảng).

™ Chi phí (do trùng lặp dữ liệu)

f Tốn vùng nhớ lưu trữ.

f Duy trì tính toàn vẹn / nhất quán dữ liệu.

Giải chuẩn hóa

™ Các trường hợp giải chuẩn hóa

f Mối liên kết một - một.

f Mối liên kết nhiều - nhiều có các thuộc tính.

f Tham chiếu dữ liệu (mối liên kết một – nhiều

mà dữ liệu bên phía một không được sử dụng trong các mối liên kết khác).

Extra table access required

Data duplication

Phân mảnh

™ Phân mảnh ngang

nhiều tập tin riêng biệt.

f Có ích trong trường hợp nhiều người sử dụng truy xuất đến các hàng khác nhau.

f Có ba loại: phân mảnh theo miền khóa, phân mảnh băm, phân mảnh hỗn hợp.

các lược đồ của người sử dụng (khung

Phân mảnh

™ Ưu điểm của phân mảnh

f Hiệu quả: các mẩu tin được sử dụng thành nhóm.

f Tối ưu hóa cục bộ: mỗi mảnh có thể được tối

ưu hóa để tăng hiệu quả.

Phân mảnh

™ Nhược điểm của phân mảnh

f Tốc độ truy xuất không nhất quán: các truy xuất trên nhiều mảnh sẽ bị chậm.

f Phức tạp: phân mảnh không trong suốt.

f Tốn nhiều vùng nhớ và thời gian cập nhật: trùng lặp dữ liệu; truy xuất trên nhiều mảnh.

Phân mảnh trong Oracle9i

™ Phân mảnh theo miền khóa

Nhân bản dữ liệu

trí khác nhau của CSDL.

nhiều người sử dụng truy xuất đồng thời cùng dữ liệu mà ít bị tranh chấp.

nhân bản dữ liệu.

cập nhật.

Thiết kế tập tin vật lý

™ Tập tin vật lý

f physical file

f Tập tin vật lý là một phần được đặt tên của

bộ nhớ ngoài để lưu trữ các mẩu tin vật lý.

f Vùng bảng (tablespace) – tập hợp được đặt

tên gồm các phần tử lưu trữ của đĩa để chứa các tập tin vật lý mà các tập tin này chứa các bảng của CSDL.

f Vùng mở rộng (extent) – vùng đĩa kế tiếp.

Hình 6.5 Các thuật ngữ tập tin vật lý trong môi trường Oracle.

Tổ chức tập tin

tập tin trong vùng nhớ thứ cấp.

™ Các yếu tố để chọn tổ chức tập tin

f Thông lượng và truy hồi dữ liệu nhanh.

f Sử dụng hiệu quả vùng lưu trữ.

f Tránh hư hỏng và mất dữ liệu.

f Giảm tối thiểu yêu cầu tái tổ chức.

f Phù hợp với sự gia tăng.

f Bảo mật đối với việc sử dụng không có thẩm quyền.

™ Các loại tổ chức tập tin

f Tuần tự (sequential).

Chỉ mục (indexed).

Tổ chức tập tin

1 2

n

Records of the file are stored in sequence by the primary key field values

If not sorted Average time to find desired

record = n/2

If sorted – every insert or delete requires resort

Hình 6.6 Tổ chức tập tin

tuần tự.

f Chỉ mục B-cây (B-tree index)

f Chỉ mục bitmap (bitmap index)

f Chỉ mục băm (hash index)

Tổ chức tập tin chỉ mục

uses a tree search

Average time to find desired

record = depth of the tree

Leaves of the tree are all

at same level Æ consistent access time

Hình 6.7 Chỉ mục B-cây.

Tổ chức tập tin chỉ mục

Hash algorithm

Usually uses remainder to determine record position Records with same position are grouped in lists

division-Tổ chức tập tin chỉ mục

Bitmap saves on space requirements

Rows - possible values of the attribute Columns - table rows

Bit indicates whether the attribute of a row has the values

Hình 6.9 Chỉ mục bitmap.

Tổ chức tập tin chỉ mục

Hình 6.11 So sánh các đặc điểm của các tổ chức tập tin khác nhau.

Gom cụm các tập tin

liên quan với nhau trong các bảng khác nhau có thể được lưu trữ chung trong cùng một vùng đĩa.

các phép kết.

được lưu trữ kế tiếp các mẩu tin khóa ngoại của bảng phụ thuộc.

™ Oracle sử dụng lệnh CREATE CLUSTER để

gom cụm các tập tin.

Các qui tắc sử dụng chỉ mục

(các vùng tin thường xuất hiện trong mệnh

đề WHERE).

GROUP BY của lệnh SELECT.

nhưng không nên sử dụng chỉ mục khi có

ít hơn 30 giá trị.

đơn đối với người sử dụng.

song (nâng cao tốc độ truy xuất).

Here, pages 1-4

can be read/written

simultaneously

™ Raid 0

f Cực đại hóa cơ chế song song.

f Không dư thừa.

f Không sửa sai.

f Không có khả năng chịu sai (fault-tolerance).

™ Raid 1

f Dư thừa dữ liệu.

f Có khả năng chịu sai.

f Dạng chung nhất.

™ Raid 2

f Không dư thừa.

f Một mẩu tin được chứa ở nhiều đĩa dữ liệu.

f Sửa sai trên nhiều đĩa – phục hồi dữ liệu bị

hư hỏng.

™ Raid 3

f Sửa sai trên một đĩa.

f Một mẩu tin được chứa ở nhiều đĩa dữ liệu (nhiều hơn RAID2).

f Không tốt cho các môi trường nhiều người

sử dụng.

™ Raid 4

f Sửa sai trên một đĩa.

f Nhiều mẩu tin trên một sọc.

f Cơ chế song song, nhưng cập nhật chậm do sửa sai.

™ Raid 5

f Quay vòng dãy chẵn lẻ (parity array).

f Sửa sai xảy ra trên cùng các đĩa.

f Cơ chế song song, hiệu suất tốt hơn so với RAID4.

Kiến trúc cơ sở dữ liệu

Legacy Systems

Current Technology

Data Warehouses