Bài giảng Cơ sở dữ liệu phân bố: Chương 4 - Th.S Lê Thị Minh Nguyện

Chương 4 trình bày về thiết kế cơ sở dữ liệu phân bố. Các nội dung chính trong chương này gồm có: Các bước thiết kế CSDL phân bố, mục tiêu của thiết kế CSDL phân bố, các cách tiếp cận thiết kế CSDL, thiết kế phân mãnh ngang, thiết kế phân mãnh ngang chính, thiết kế phân mãnh ngang dẫn xuất, thiết kế phân mãnh dọc. Mời các bạn tham khảo.

Trang 1

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ CƠ SỞ

DỮ LIỆU PHÂN BỐ TP.HỒ CHÍ MINH

Giảng Viên: Th.S Lê Thị Minh Nguyện Email: nguyenltm@hotmail.com

NỘI DUNG

Các bước thiết kế CSDL phân bố

Mục tiêu của thiết kế CSDL phân bố

Các cách tiếp cận thiết kế CSDL

Thiết kế phân mãnh ngang

Thiết kế phân mãnh ngang chính

Thiết kế phân mãnh ngang dẫn xuất

Thiết kế phân mãnh dọc

Trang 2

Các bước thiết kế CSDL phân bố

Thiết kế CSDL phân tán: Cần phải hiểu

biết thật chính xác về các yêu cầu của ứng

dụng, nhất là đối với các ứng dụng quan

Trang 3

5 Các bước thiết kế CSDL phân bố

NỘI DUNG

Trang 4

Mục tiêu của thiết kế CSDL PB

Tính cục bộ xử lý - processing locality

 Phân tán dữ liệu để cực đại hóa cục bộ xử lý

– đặt dữ liệu càng gần các ứng dụng sử dụng

các dữ liệu này càng tốt

 Một quan hệ không là một đơn vị phân tán

 Tính cục bộ xử lý dựa vào các tham chiếu cục

Điều phối tải làm việc

 Cực đại hóa mức độ song song các ứng dụng

 Điều phối tải làm việc có thể ảnh hưởng

ngược lại với tính cục bộ xử lý

 Tính đồng thời nội truy vấn

Chi phí lưu trữ và khả năng lưu trữ có sẵn

 Khả năng lưu trữ có sẵn tại mỗi nơi

 Chi phí lưu trữ dữ liệu là không đáng kể so

với các chi phí CPU, nhập/xuất và truyền

thông của các ứng dụng

8 Mục tiêu của thiết kế CSDL PB

Trang 5

NỘI DUNG

9

Các cách tiếp cận thiết kế CSDL

Thiết kế từ trên xuống – Top-down design

 Thiết kế lược đồ toàn cục

 Thiết kế phân mảnh CSDL

 Định vị các mảnh tại các nơi

 Thiết kế dữ liệu vật lý đặt tại mỗi nơi

Trang 6

11 Cách tiếp cận từ trên xuống

Cách tiếp cận từ dưới lên

Thiết kế từ dưới lên – Bottom-up design

 Chọn một mô hình CSDL chung để mô tả

lược đồ toàn cục của CSDL

 Chuyển đổi mỗi lược đồ cục bộ thành mô

hình dữ liệu chung

 Tích hợp các lược đồ cục bộ thành một lược

đồ toàn cục chung

12

Trang 7

NỘI DUNG

Phân mảnh ngang chính là phân chia một

quan hệ dựa vào các vị từ định tính được

định nghĩa trên quan hệ này

Phân mảnh ngang dẫn xuất là phân chia

một quan hệ dựa vào các vị từ định tính

được định nghĩa trên một quan hệ khác

Trang 8

 Thông tin về CSDL

 Trong lược đồ ý niệm toàn cục, các quan hệ

được kết nối với nhau

 Trong mô hình liên kết thực thể (ER model)

• Quan hệ chủ hoặc quan hệ nguồn

• Quan hệ bộ phận hoặc quan hệ đích

• Các hàm OWNER(L) và MEMBER(L)

15 Thiết kế phân mãnh ngang

Biểu diễn các mối liên kết giữa các quan hệ dùng

Thiết kế phân mãnh ngang

Trang 9

Thông tin về ứng dụng (application)

 Các vị từ được sử dụng trong các truy vấn

 Chỉ phân tích các ứng dụng quan trọng để

xác định các vị từ này

 Giả sử phân mảnh ngang quan hệ

R(A 1 ,A 2 ,…,A n ), với A i là thuộc tính được định

nghĩa trên miền D i : Chúng ta có các định

nghĩa sau đây:

 Vị từ đơn giản (simple predicate) pj được định

nghĩa trên R có dạng

A i θ value

 θ là một trong các phép so sánh =, #, <, ≤, >, ≥

 value được chọn từ miền giá trị của Ai (value € Di)

Ký hiệu Pr là tập hợp các vị từ đơn giản được

định nghĩa trên quan hệ R Các phần tử của

Pr được ký hiệu là pj

Thiết kế phân mãnh ngang

Trang 10

 Vị từ giao tối thiểu (minterm predicate) m j đối

với tập các vị từ đơn giản P r ={p 1 , p 2 ,…, p m } là

một tổ hợp giao của tất cả các vị từ xuất hiện

trong P r (ở dạng thông thường hoặc ở dạng

phủ định) sao cho m j không bị mâu thuẫn

m j = ᴧp* i , 1 ≤ i ≤ m

 Gọi tập các vị từ giao tối thiểu:

M={m1, m2,…, mz}

Thông tin về ứng dụng (application)

 Độ chọn giao tối thiểu sel(m j ) (mintern

selectivity) – số bộ quan hệ sẽ được truy xuất

bởi một truy vấn tương ứng với một vị từ giao

tối thiểu cho trước

 Tần số truy xuất acc(q i ) (access frequency) –

tần số của các ứng dụng truy xuất dữ liệu

Q={q 1 , q 2 , , q q } tập hợp các truy vấn, acc(q i )

cho biết tần số truy vấn

Trang 11

NỘI DUNG

 Fi điều kiện chọn của mảnh Ri

 Nếu Fi ở dạng chuẩn giao thì nó là một vị từ

giao tối thiểu mi

 Tính đúng đắn của phân mảnh ngang chính:

mỗi bộ của quan hệ chủ được đưa vào trong

một và chỉ một mảnh

Trang 12

Xác định phân mảnh ngang chính của một

quan hệ chủ là xác định một tập các vị từ

chọn (selection predicate) đầy đủ và tách

biệt

Các bộ thuộc cùng một mảnh phải được

tham chiếu giống nhau trong tất cả các

ứng dụng

Mảnh ngang hoặc mảnh giao tối thiểu R i

bao gồm tất cả các bộ của R thỏa mãn vị

từ giao tối thiểu m i

23 Thiết kế phân mãnh ngang chính

Các bước thiết kế phân mảnh ngang

 Bước 1: Tìm tập các vị từ chọn P r’ là đầy đủ

và tối thiểu

 Bước 2: Tìm tập các vị từ giao tối thiểu có thể

đuợc định nghĩa trên các vị từ của P r’

Trang 13

Một vị từ đơn giản pi được gọi là thích hợp

(relevant) đối với một tập P r, nếu tồn tại ít

nhất hai vị từ giao tối thiểu mi và mj của

P r mà các biểu thức của chúng chỉ khác

nhau ở p i (m i chứa p i , m j chứa ¬p j) và tồn

tại ít nhất một ứng dụng tham chiếu khác

nhau đến 2 mảnh f i và f j (tương ứng với m i

và m j)

Một tập vị từ đơn giản Pr được gọi là đầy

đủ (complete) nếu và chỉ nếu 2 bộ nào

thuộc bất kỳ mảnh giao tối thiểu nào được

định nghĩa theo P r , thì bất kỳ ứng dụng

nào đều tham chiếu đến hai bộ này cùng

với một xác suất

Một tập các vị từ đơn giản P r được gọi là

tối thiểu (minimal) nếu tất cả các vị từ của

Thiết kế phân mãnh ngang chính

Trang 14

Pr = (p1, p2,…, pm) – tập các vị từ đơn giản

Để cho Pr biểu diễn phân mảnh đúng đắn

và hiệu quả thì Pr phải đầy đủ và tối thiểu

Trang 15

EMP(EMPNUM,NAME,SAL,TAX,MGRNUM,DEPTNUM,JOB)

DOM(DEPTNUM)={1,2}

Ứng dụng quan trọng:

 Thông tin thành viên là nhân viên các dự án

 Dữ liệu các nhân viên là người lập trình

Q: Qui tắc cơ bản về tính đầy đủ và tối

thiểu: Một quan hệ hoặc một mảnh được

phân mảnh "thành ít nhất hai phần và

chúng được truy xuất khác nhau bởi ít

nhất một ứng dụng“

Xét thuât tóan COM_MIN

Thiết kế phân mãnh ngang chính

Trang 16

Trang 17

Trang 18

Thiết kế phân mãnh ngang dẫn xuất

Phân mảnh ngang dẫn xuất được định

nghĩa trên các quan hệ bộ phận của đường

liên kết theo phép chọn trên quan hệ chủ

của đường liên kết này

Đường liên kết giữa quan hệ chủ và quan

Trang 19

Để thực hiện phân mảnh ngang dẫn xuất

Phép kết phân bố (distributed join) là một

phép kết giữa các quan hệ được phân

Trang 20

Đồ thị kết được gọi là hoàn toàn (total)

nếu nó chứa tất cả các cạnh có thể có giữa

các mảnh của R và S

Đồ thị kết được gọi là suy giảm (reduced)

nếu không có một số cạnh giữa các mảnh

của R và S

 Đồ thị kết suy giảm phân hoạch (partitioned)

 Đồ thị kết suy giảm đơn giản (simple)

39 Thiết kế phân mãnh ngang dẫn xuất

Đồ thị kết suy giảm phân hoạch – bao

gồm hai hoặc nhiều đồ thị con và không

có các cạnh giữa chúng

Đồ thị kết suy giảm đơn giản – phân

hoạch và mỗi đồ thị con có đúng 1 cạnh

40 Thiết kế phân mãnh ngang dẫn xuất

Trang 21

41

Đồ thị kết

Đồ thị kết phân hoạch

Đồ thị kết đơn giản

Có thể có nhiều đường liên kết đến một

quan hệ R và có nhiều cách phân mảnh

ngang dẫn xuất cho R dựa trên 2 tiêu

chuẩn:

 Sự phân mảnh có các đặc điểm kết tốt hơn

 Sự phân mảnh được sử dụng trong nhiều

ứng dụng hơn

Trang 22

NỘI DUNG

43

Phân mãnh dọc

Phân mảnh tách biệt (Vertical partitioning

fragmentation): các tập thuộc tính không

giao nhau

Phân mảnh nhóm gom tụ (Vertical

clustering fragmentation): các tập thuộc

tính có thể giao nhau

 Lưu ý có nhân bản, không nên cập nhật

thường xuyên thuộc tính bị phủ lấp

Phân mảnh tối ưu (Optimal fragmentation)

 Tạo lược đồ phân mảnh, tối thiểu hóa thời

gian thực hiện của các ứng dụng

44

Trang 23

Cách tiếp cận phân tách (split approach)

 QH toàn cục được tách dần dần để tạo mảnh dựa

trên cách phân mảnh có lợi dựa trên truy suất của

các applications

Cách tiếp cận gom nhóm (grouping approach)

 Thuộc tính kết hợp dần để tạo mảnh Gắn mỗi

attribute cho mỗi mảnh và sau đó kết hợp dần dần

thỏa một tiêu chuẩn nào đó

45 Phân mãnh dọc

Tự lực/ái lực/lực hút (affinity)

 Là số đo lực hút của các thuộc tính

 Chỉ ra mức độ liên đới giữa các thuộc tính

Các khái niệm

 Tập vấn tin người dùng (ứng dụng): Q=(qi q);

 Quan hệ R(Ai n)

 Giá trị sử dụng thuộc tính của qi với Aj:

use(qi,Aj)=0/1

Phân mãnh dọc

Trang 24

Xét quan hệ:

 PROJ(Pno, pname,budget,loc)

 q1: Select budget from PROJ

where pno=value

 q2: Select pname,budget from PROJ

 q3: Select pname from PROJ where loc =value

 q4: Select sum(budget)

from PROJ where loc=value

 Đặt: PROJ(A1,A2,A3,A4)

Ma trận sử dụng thuộc tính:

Trang 25

Kiểm tra

Cho các quan hệ toàn cục:

 NV(MaNV, Hoten, MaNQL, Phong, Luong, Diachi)

 DA(MaDA, TenDA, Diadiem, KP)

 Phancong(MaNV,MaDA)

Các quan hệ được phân đoạn như sau:

Trang 26

Kiểm tra

NV1(MaNV, Hoten,MaNQL, Diachi, Phong): Gồm các

nhân viên có lương 5tr USD trở lên

NV2(MaNV, Hoten,MaNQL, Diachi, Phong): Gồm các

nhân viên có lương dưới 5tr USD

NV3(MaNV, Hoten, Lương): Gồm các nhân viên có

lương 5tr USD trở lên

NV4(MaNV, Hoten, Lương): Gồm các nhân viên có

lương dưới 5tr USD

 DA1: Danh sách dự án ở TP.HCM có KP từ 1 tỉ trở lên;

 DA2: Danh sách dự án ở TP.HCM có KP dưới 1 tỉ;

Vì một nguyên nhân giả định, nhân viên

có MaNV NV01005 vi phạm kỷ luật Quyết

định phạt hành chính được thành lập trừ

lương mỗi tháng 2tr., thuyên chuyển công

tác nhân viên này về làm bảo vệ ở dự án

Đồng Nai và rút kinh phí ở dự án nhân

viên này đang công tác 100tr đồng đưa

vào ngân sách cty Viết truy vấn xử lý

trường hợp trên (mức trong suốt định vị

dữ liệu)

52

Trang 27

53

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	1,01 MB