Bài giảng Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Yêu cầu về dữ liệu trong CSDL... Yêu cầu về dữ liệu trong CSDL § Schema... Yêu cầu về dữ liệu trong CSDL... Lợi ích của tính độc lập dữ liệu § Độc lập l – Cho phép thêm bớt thuộc tính

LOGO

Nội dung

Yêu cầu về dữ liệu trong CSDL

Yêu cầu về dữ liệu trong CSDL

§  

Schema

Yêu cầu về dữ liệu trong CSDL

Lợi ích của tính độc lập dữ liệu

§   Độc lập l

–   Cho phép thêm bớt thuộc tính, bảng, các mối quan hệ mà không cần phải viết lại chương trình,

§   Độc lập vật lý:

–   Cho phép thay đổi thiết bị lưu trữ, cách thức lưu trữ, các cấu trúc dữ liệu, các tổ chức tập tin khác nhau, các kiểu tổ chức chỉ mục khác nhau,

Schema

PostgreSQL dBASE

Kiến trúc của một HQT CSDL

Ends

Parser Optimizer

Manager Manager

Manager

Engine Control

DATABASES

DBMS

interactions

references

Xử lý truy xuất đồng thời

§   Mục tiêu:

–   Đảm bảo các xử lý có thể được thực hiện đồng thời mà làm không làm cho dữ liệu bị mất tính nhất quán (vi phạm các ràng buộc toàn vẹn)

Manager & Locking Manager)

§   Phương pháp:

–   Sử dụng khái niệm giao tác (transaction) để biểu diễn một đơn vị xử

lý, một giao tác bao gồm các hành động mà được thực hiện tòn bộ hoặc không có hành động nào được thực hiện

–   Bộ lập lịch (scheduler)

–   Sử dụng c lock

à

điểm à Hỗ trợ để lập lịch.

-

-

-

-

T

Điều khiển đồng thời (tt)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

LỊ C H N G H Ờ LỊ C H U Ầ N T1 T2 T3 -

-

-

-

-

-

Điều khiển đồng thời (tt)

§   Vấn đề d

–   Do

– 

– 

– 

Mô hình phân cấp

DEPT

EMP

Phân loại HQTCSDL

§  

TÓM TẮT CHƯƠNG 1

–   Dữ liệu cần được trình bày ở nhiều

mức khác nhau

–   Các đặc trưng cần phải có của dữ liệu

khi lưu trữ trong CSDL

–   Tính chất độc lập dữ liệu

của HQTCSDL

–   Giao diện lập trình –   Xử lý đồng thời –   An ninh và bảo mật –   Khôi phục sau sự cố –   Xử lý truy vấn

–   Quản lý lưu trữ

–   Theo mô hình dữ liệu –   Theo kiến trúc tính toán –   Theo đặc tính

§   Kiến trúc tổng quan của

HQTCSDL

ĐỌC THÊM

BÀI TẬP

(Có thể tham khảo các sách khác & google) và làm

những nội dung sau:

§   A Trình bày lại nội dung phần 1.10 trong sách

§   B Trả lời các câu hỏi trong phần bài tập Exercises 1.1 đến 1.8 (giải thích ngắn gọn, đầy đủ & súc tích):

BÀI TẬP

(Có thể tham khảo các sách khác & google) và làm

những nội dung sau:

§   A Trình bày lại nội dung phần 1.10 trong sách

§   B Trả lời các câu hỏi trong phần bài tập Exercises 1.1 đến 1.8 (giải thích ngắn gọn, đầy đủ & súc tích):

LOGO

Nội dung trình bày

Giới thiệu – Một số tình huống

Giới thiệu – Một số tình huống

§  

– 

à  

Giới thiệu – Một số tình huống

§  

– 

à  

Giới thiệu – Một số tình huống

§  

– 

à  

1.  Đọc số dư của tài khoản A vào X

2.  Cập nhật số dư mới của tài khoản A bằng X – Số tiền

Giới thiệu – Một số tình huống

§  

– 

à  

Nội dung trình bày

Tính chất ACID của giao tác

Ví dụ về tính chất ACID

Atomicity: Hoặc cả 2 bước trên đều thực

hiện hoặc không bước nào được thực hiện Nếu có sự cố bước 2 thì HQT CSDL có cơ chế khôi phục lại dữ liệu như lúc ban đầu.

Ví dụ về tính chất ACID

Atomicity

Consistency

Ví dụ về tính chất ACID

Isolation:

Đơn vị dữ liệu

gọi là đơn vị dữ liệu

Các thao tác của giao tác

Ví dụ về biểu diễn giao tác

Giao tác: Ví dụ (tt)

Các trạng thái của giao tác

Khai báo giao tác trong T-SQL

Nội dung trình bày

Các cách thực hiện của các giao tác

Lịch xử lý đồng thời

§  

T1

T2

T4

T3

T5

Lịch xử lý đồng thời

S

Lịch đồng thời

Ví dụ:

§   S3 là một lịch xử lý đồng thời vì các giao tác giao thoa với nhau

§   Lịch xử lý đồng thời S3 gây ra sự mất nhất quán dữ liệu

Lịch khả tuần tự

§  

T1

T2

T4

T3

T5

Biểu diễn lịch thao tác

Lịch khả tuần tự

§  

§  

§  

Conflict Serializability (tt)

§   Tóm lại, h

§  

Conflict Serializability (tt)

§  

S6 có khả năng chuyển đổi thành S6’ bằng cách hoán vị các cặp hành động không

xung đột hay không ?

Conflict Serializability (tt)

§  

§  

Conflict Serializability (tt)

Kiểm tra Conflict Serializability

Kiểm tra Conflict Serializability

§  

– 

– 

Kiểm tra Conflict Serializability

Kiểm tra Conflict Serializability

Kiểm tra Conflict Serializability

T

Kiểm tra Conflict Serializability

T T

Bài tập 4

§   Cho lịch S:

§   Vẽ P(S)

§   S có conflict-serializable không ?

S hay S’ được thực hiện thì kết quả đọc A của Tf luôn giống nhau à

T T

View-Serializability (tt)

§   Khả tuần tự View (View-serializability):

–   Một lịch S được gọi là khả tuần tự view nếu tồn tại một lịch tuần tự S’ được tạo từ các giao tác của S sao cho S và S’ đọc và ghi những giá trị giống nhau

–   Lịch S được gọi là khả tuần tự view khi và chỉ khi nó tương đương view

Kiểm tra View Serializability

Kiểm tra View-Serializability (tt)

Kiểm tra View-Serializability (tt)

Kiểm tra View-Serializability (tt)

Ví dụ

T 2

T 1

Write(A) S

Write(A)

T 3 Read(A)

Write(A)

T 2

T 1

Write(A) S’

Ví dụ (tt)

T 2

T 1

Write(A) S’

Ví dụ (tt)

T 2

T 1

Write(A) S’

Ví dụ (tt)

T 2

T 1

Write(A) S’

Ví dụ (tt)

T 2

T 1

Write(A) S’

Ví dụ (tt)

T 2

T 1

Write(A) S’

Bài tập

T 2

T 1

Write(A) S

Read(A)

T 3 Read(B)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LI ỆU THAM KHẢO

§   http://infolab.stanford.edu/~ullman/dscb/vs-­‐old.pdf

§   http://pages.cs.wisc.edu/~dbbook/openAccess/thirdEdition/ slides/slides3ed-­‐english/Ch17_CC-­‐95.pdf

§   http://djitz.com/neu-­‐mscs/how-­‐to-­‐check-­‐for-­‐view-­‐serializable-­‐ and-­‐con¦lict-­‐serializable/

§   http://inst.eecs.berkeley.edu/~cs186/fa05/lecs/18cc-­‐6up.pdf

§   http://folk.uio.no/inf212/handouts/uke19_2.pdf

LOGO

Nội dung trình bày

Nội dung trình bày

Vấn đề đọc dữ liệu rác

– 

Các kỹ thuật điều khiển đồng thời

§  

Kỹ thuật khoá

Kỹ thuật nhãn thời gian

Kỹ thuật xác nhận hợp lệ

Nội dung trình bày

Kỹ thuật khoá đơn giản

Kỹ thuật khóa đơn giản

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

§  

– 

– 

S

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

§  

Cho biết lịch nào hợp lệ? Giao tác nào là đúng đắn ?

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

§  

Cho biết lịch nào hợp lệ? Giao tác nào là đúng đắn ?

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

18

S

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

Nghi thức khoá 2 giai đoạn

Tại sao lại cần nghi thức khoá 2 giai đoạn ?

§  

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

Write(A) Unlock(A)

Giao tác nào thoả nghi thức

2 giai đoạn ?

Lock(B) Read(B) B=B-­‐50 Write(B) Unlock(B) Lock(A) Read(A) A:=A+50 Write(A) Unlock(A)

Lock(A) Read(A) Unlock(A) Lock(B) Read(B) Unlock(B)

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

Unlock(B)

Lock(A)

Read(A) A:=A+50 Write(A)

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

25

T2

T1

Read(A,s) s:=s*2

Write(B,t); Unlock(B) Read(B,t); t:=t+100

t:=t+100; Write(A,t) Lock(A); Read(A,t)

Lock(B); Unlock(A)

Lock(B) ; Ulock(A)

Read(B,t); t:=t*2 Write(B,t); Unlock(B)

s:=s*2; Write(A,s) Lock(A); Read(A,s)

Lock(B) Không phát khóa

được, phải chờ đến lúc này

Kỹ thuật khóa đơn giản (tt)

Kỹ thuật khoá đơn giản (tt)

Nội dung trình bày

Kỹ thuật khóa đọc ghi

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

35

Ví dụ

36

Ví dụ

37

Ví dụ

38

Ví dụ

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

§  

39

T T

S

↓

↓

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

Kỹ thuật khóa đọc ghi (tt)

§  

T T

S

Nội dung trình bày

44

Kỹ thuật khóa đa hạt (tt)

Bộ (Tuple)

Khối (Block) Khối (Block)

Bộ (Tuple) Bộ (Tuple) Bộ (Tuple) Bộ (Tuple)

Bộ (Tuple)

Bộ (Tuple) Bộ (Tuple)

47

Kỹ thuật khóa đa hạt (tt)

48

Kỹ thuật khóa đa hạt (tt)

Kỹ thuật khóa đa hạt (tt)

Nội dung trình bày

Giới thiệu

§   Ý tưởng:

– 

gán nhãn thời gian (timestamping)

– 

Giới thiệu

§  

– 

59

Nhãn thời gian toàn phần

nhận lại thời điểm phát sinh của T

lại TS(T) của giao tác T đã thao tác read/write thành công sau cùng lên X

§   Khi đến lượt giao tác T thao tác trên dữ liệu X, so sánh TS(T)

Nhãn thời gian toàn phần

Read(B) A=A*2

Write(A)

B=B+20 Write(B)

Read(B)

Nhãn thời gian toàn phần

Nội dung trình bày

Nhãn thời gian riêng phần

Nhãn thời gian riêng phần

Nhãn thời gian riêng phần

(

l  

→

Nhãn thời gian riêng phần

l  

→

Nhãn thời gian riêng phần

§  

l  

l  

à  

Nhãn thời gian riêng phần

Nhãn thời gian riêng phần

§  

l  

l  

à

Nhãn thời gian riêng phần

Nhãn thời gian riêng phần

Nhãn thời gian riêng phần (tt)

Write(B) Read(C) TS(T 1 )=100 WT(A)=0 WT(B)=0 RT(C)=0 WT(C)=0

Read(C)

T TS=175

T TS=255

Read(A)

Nội dung trình bày

Nhãn thời gian nhiều phiên bản

Nhãn thời gian nhiều phiên bản (tt)

Nhãn thời gian nhiều phiên bản (tt)

Ví dụ

82

RT=150 WT=0

RT=0 WT=200

T 1

Read(A)

T 2 TS=200

A 0 RT=0

Read(A)

Write(A) Write(A)

Read(A)

T 3 TS=175

T 4 TS=255

Read(A)

RT=0 WT=150

RT=200 WT=150

RT=200 WT=150

A 1 A 2

RT=255 WT=200

RT=100 WT=0

A 1

RT=0 WT=200

B 0 RT=0 WT=0

B 1

RT=0 WT=200

RT=100 WT=0

A 1

RT=0 WT=100

A 2

RT=0 WT=200

Nhãn thời gian nhiều phiên bản (tt)

Tài liệu tham khảo

§  

– 

LOGO

Timestamp vs Locking

§  

§  

Strict Timestamp Based Concurrency Control

§  

– 

§  

Timestamp-based approach

§  

– 

LOGO

Nội dung trình bày

Sự cố do nhập liệu sai ( Erroneous Data Entry )

Sự cố trên thiết bị lưu trữ ( Media Failures )

Sự cố giao tác ( Transaction Failures )

Mục tiêu của khôi phục sự cố

Log Data

Các thao tác đọc ghi dữ liệu trong DBMS

Nội dung trình bày

Nhật ký giao tác (tt)

§  

Điểm kiểm tra (Check point)

Điểm kiểm tra đơn giản

Điểm kiểm tra đơn giản (tt)

Điểm kiểm tra linh động

Điểm kiểm tra linh động (tt)

Nội dung trình bày

Undo-Logging & Checkpoint

Undo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo-Logging & Checkpoint (tt)

§  

– 

– 

Undo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo-Logging & Checkpoint (tt)

Nội dung trình bày

Ví dụ

Read(A,t) t:=t*2

Write(A,t)

Read(B,t) t:=t*2

Write(B,t)

Output(A) Output(B)

lại

Ví dụ

Read(A,t)

t:=t*2 Write(A,t)

Read(B,t)

t:=t*2 Write(B,t)

Redo-Logging & Checkpoint

§  

– 

Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Redo-Logging & Checkpoint (tt)

– –

Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Nhận xét

Nội dung trình bày

Ví dụ

lại

Ví dụ

<commit T> đã được ghi xuống đĩa, thực hiện lại T, A=16 và B=16

T chưa kết thúc, khôi phục A=8

Undo/Redo-Logging & Checkpoint

Undo/Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo/Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo/Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Undo/Redo-Logging & Checkpoint (tt)

Nội dung trình bày

Cơ chế phân quyền

Cơ chế phân quyền (tt)

§  

Các đối tượng Dữ liệu Các đối tượng Người dùng

group

group role

role

Cơ chế phân quyền (tt)

§  

Các đối tượng Dữ liệu Các đối tượng Người dùng

group

group role

role

Cơ chế phân quyền (tt)

Cơ chế phân quyền (tt)

Tài liệu tham khảo

§  

– 

Backup & Recovery in SQL Server

LOGO

LOGO

VẤN

Nội dung chi tiết

Giới thiệu (tt)

§  

Nội dung chi tiết

Phân tích cú pháp và ngữ nghĩa

SELECT FROM WHERE

Ví dụ 1 (tt)

Ví dụ 2 (tt)

Phân tích cú pháp và ngữ nghĩa

Kiểm tra ngữ nghĩa giữa

Nội dung chi tiết

Biến đổi sang ĐSQH

Dạng biểu diễn trong :

Chính là Biểu thức Đại số

Quan hệ

Biểu diễn dưới dạng Cây :

Cây Đại số Quan hệ

(logical query plan)

§  

– – 

– – 

– 

Biến đổi sang ĐSQH (tt)

Xét ví dụ 2

π σ

Biến đổi sang ĐSQH (tt)

§  

– 

– 

σ

Xét ví dụ 1 (Lồng phân cấp)

π

πσ

Biến đổi sang ĐSQH (tt)

§  

– 

•  σ C

Xét ví dụ 1 (Lồng phân cấp)

π

πσ

Xét ví dụ 1 (tt)

π σ

π σ

à

Xét ví dụ 1 (tt)

π σ

Ví dụ 3 (tt)

π σ

ℑ

σc.custID=a.cusID

Ph

Ví dụ 3 (tt)

π σ

ℑ

σc.custID=a.cusID

S

X

?

Nội dung chi tiết

Tối ưu hóa cây truy vấn

Tối ưu hóa cây truy vấn (tt)

Áp dụng quy tắc (tt)

§  

Nội dung chi tiết

Ước lượng kích thước cây truy vấn

Ước lượng kích thước

Ước lượng kích thước (tt)

Ước lượng kích thước (tt)

Ước lượng kích thước (tt)

§  

– 

– 

1 2

Ước lượng kích thước (tt)

Ước lượng kích thước (tt)

Ước lượng kích thước (tt)

§  

– 

Chi phí ở nút lá không có ý nghĩa

1150

1100

Nội dung chi tiết

Tối ưu hóa cây truy vấn

Phát sinh mã (tt)

§  

– 

– 

Tài liệu tham khảo

§  

–