Vấn đề cấp phát và cập nhật các mảnh trong hệ phân tán

1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG





Phạm Đình Luật


VẤN ĐỀ CẤP PHÁT VÀ CẬP NHẬT CÁC MẢNH
TRONG HỆ PHÂN TÁN



Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số: 60.48.15

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Lê Huy Thập


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ






HÀ NỘI - 2012
2

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, công nghệ thông tin (CNTT) đã trở
thành một nhân tố không thể thiếu trong mọi lĩnh vực của
đời sống xã hội. Sự bùng nổ nhu cầu xây dựng các hệ
thống thông tin, mà trước hết là các hệ thống thông tin
quản lý đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học.
Các hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) đã lần lượt xuất hiện.
Thập niên 60, xuất hiện Mô hình dữ liệu mạng (Network
Data Model) và Mô hình dữ liệu phân cấp. Mô hình dữ
liệu quan hệ (Relation Data Model) được E.Codd đề xuất
năm 1970 đánh dấu mốc phát triển quan trọng về cơ sở lý
thuyết của các hệ thống CSDL. Thập niên 80, là thập niên
của các hệ thống CSDL hướng đối tượng cùng với sự phát
triển rực rỡ của các bộ vi xử lý đáp ứng được yêu cầu tốc
độ tính toán ngày càng cao. Những máy tính này có khả
năng thực hiện tới hàng tỷ phép tính trong một giây đó là
nhờ công nghệ tích hợp và chế tạo bộ vi xử lý. Song về
mặt vật lý mà nói, chúng ta không thể tích hợp mãi các vi
mạch vào một con chip trên cùng một diện tích được mà
chỉ đến một lúc nào đó khả năng tích hợp không còn nữa,
3

chính vì vậy các nhà sản xuất đã sản xuất ra những con
chip đa xử lý. Vì vậy một chiến lược được đặt ra theo
hướng thứ hai là chia bài toán ra thành những công việc
nhỏ để có thể chạy song song trên một hay nhiều bộ xử lý.
Nghĩa là tăng tốc độ tính toán bằng cách sử dụng đồng

thời nhiều máy tính để bộ xử lý tính toán song song nhằm
nâng cao hiệu năng tính toán, tiết kiệm thời gian, giảm chi
phí, giải quyết được các vấn đề lớn hơn, phức tạp hơn và
tăng khả năng xử lý đồng thời cao hơn.
Lĩnh vực CNTT ở Việt nam tuy còn non trẻ nhưng nó
phát triển nhanh chóng và góp phần không nhỏ trong công
cuộc xây dựng, phát triển đất nước. Nhiệm vụ của những
cán bộ làm công tác trong lĩnh vực CNTT là phải đi trước,
đón đầu những tiến bộ của khoa học kỹ thuật và xu hướng
phát triển của thời đại nhất là trong lĩnh vực CNTT. Chính
vì vậy, tôi đã lựa chọn đề tài:
“Cấp phát và cập nhật các mảnh trong hệ thống phân
tán” để nghiên cứu thực hiện.





4

CHƯƠNG I. HỆ ĐA XỬ LÝ
1.1 Tổng quan hệ đa xử lý
1.1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát của vi xử lý
Tùy thuộc vào các thế hệ khác nhau, các bộ vi xử
lý có thể có cấu trúc bên trong khác đi nhưng vẫn có một
số nguyên tắc hoạt động cơ bản nhất.
Vi xử lý là một mạch số có thể thực hiện nhiều
chức năng số khác nhau. Nó sẽ thực hiện một bài toán,
một công việc khi được cung cấp một chương trình. Một
chương trình là một chuỗi các tín hiệu nhị phân nối tiếp

nhau, mỗi chuỗi nhị phân sẽ yêu cầu (cho phép) một chức
năng của vi xử lý hoạt động. Quá trình làm việc của vi xử
lý bao gồm hai chu kỳ chính lặp lại một cách liên tục đó
là:
- Chu kỳ lấy các mã lệnh.
- Chu kỳ thực hiện các chức năng mà lệnh yêu cầu.
Tương ứng với hai chu kỳ trên có thể chia vi xử lý ra hai
phần chính: Đơn vị thực hiện lệnh EU (Execution Unit),
và đơn vị giao tiếp BUS (Bus Interface).
1.1.2 Đa xử lý CMP (Chip multi processor)
 SIMD (Single Instrucstion stream, Multiple Data
stream - Đơn chỉ thị đa dữ liệu)
5

Các máy tính loại SIMD gồm các bộ xử lý giống
nhau, các bộ vi xử lý này cùng thực hiện một lệnh giống
nhau để xử lý nhiều dòng dữ liệu khác nhau. Mỗi bộ xử lý
có bộ nhớ dữ liệu riêng, nhưng chỉ có chung một bộ nhớ
lệnh và một bộ xử lý điều khiển, bộ nhớ này đọc và thi
hành các lệnh. Tính song song trong các máy SIMD là
tính song song của các dữ liệu.
 MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple
Data Stream)
Một hệ thống MIMD là một hệ thống nhiều bộ xử
lý và nhiều bộ nhớ, trong đó mỗi bộ xử lý có một đơn vị
xử lý riêng và thực hiện chương trình riêng. Các máy
MIMD xử lý phân tán thông qua một số các bộ xử lý độc
lập, chia sẻ tài nguyên chứa trong hệ thống bộ nhớ chính,
mỗi bộ xử lý thực hiện độc lập, đồng thời và thực hiện các
chương trình riêng. Các hệ thống MIMD thực hiện các

phép toán theo dạng song song không đồng bộ, các nút
hoạt động hợp tác chặt chẽ nhưng thực hiện độc lập. Ví dụ
trong hệ thống phục vụ đặt chỗ máy bay, việc đặt chỗ xảy
ra thường xuyên, liên tục và đồng thời, mỗi cuộc đặt chỗ
cần một chương trình để thực hiện, các chương trình này
6

không bắt đầu song song từng lệnh một, do đó chúng ta có
nhiều dòng chảy lệnh và nhiều dòng chảy dữ liệu.
1.2 Ứng dụng đa xử lý dữ liệu
 Database server: Database server là dịch vụ kết nối
trực tiếp đến máy chủ chứa cơ sở dữ liệu. Server là một
máy chủ mà trên đó có cài đặt phần HQTCSDL như: SQL
Server, MySQL, Oracle… dịch vụ Database server hoàn
toàn đạt hiệu quả nếu hệ thống được thiết kê có bộ nhớ
được chia sẻ kiểu kiến trúc MIMD UMA.
 Web server: Web server là dịch vụ mà một máy
tính (máy chủ) trên đó cài đặt phần mềm phục vụ Web hay
còn gọi là Web Server. Dịch vụ Web Server sử dụng hệ
thống bộ nhớ không chia sẻ MIMD NUMA.
 Multimedia: Là kỹ thuật tích hợp trên một nền
thống nhất các dạng dữ liệu khác nhau với sự hỗ trợ của
máy tính.
 CAD/CAM:
CAD là các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ
có sự trợ giúp của máy tính.
CAM là một hoạt động cụ thể trong công nghệ chế
tạo cơ khí. Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ
khí.
7

1.3 Tổng quan về quản trị cơ sở dữ liệu phân tán
1.3.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu phân tán
Hệ CSDL phân tán - DDBS System (DDBS): Là
một tập hợp dữ liệu có liên đới logic và được phân bố trên
các nút của một mạng máy tính.
Hệ quản trị CSDL phân tán (DDBMS) là một hệ
thống phần mềm cho phép quản lý các DDBS và làm cho
việc phân tán trở nên vô hình đối với người sử dụng.
Những gì có thể phân tán? đó là phân tán thiết bị
xử lý, phân tán chức năng, phân tán dữ liệu, và phân tán
quyền điều khiển.
Tại sao phải thực hiện phân tán? việc xử lý phân
tán nhằm thích ứng tốt hơn với việc phân bố ngày càng
rộng rãi của các công ty, tổ chức; ứng dụng được sự phát
triển của công nghệ máy tính hiện tại bao gồm: phần cứng,
phần mềm)
1.3.2 Các đặc điểm chính của hệ cơ sở dữ liệu phân
tán
1.3.2.1 Chia sẻ tài nguyên
1.3.2.2 Tính mở
8

Là dễ ràng mở rộng nâng cấp phần cứng và các
thiết bị phần mềm với điều kiện là các thành phần này
phải theo một tiêu chuẩn chung.
1.3.2.3 Khả năng song song
+ Nhiều người sử dụng đồng thời ra các lệnh hay các
tương tác với các chương trình ứng dụng.
+ Nhiều tiến trình server chạy đồng thời, mỗi tiến trình

đáp ứng yêu cầu từ các tiến trình Client khác.
1.3.2.4 Khả năng mở rộng
Khả năng mở rộng được đặc trưng bởi tính không
thay đổi phần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụng khi
hệ thống được mở rộng.
1.3.2.5 Khả năng thứ lỗi
+ Dùng khả năng thay thế để đảm bảo sự hoạt động liên
tục và hiệu quả.
+ Dùng các chương trình hồi phục khi gặp sự cố.
1.3.2.6 Tính trong suốt
Được hiểu như là sự che khuất đi các thành phần
riêng biệt của hệ đối với người sử dụng và những người
lập trình ứng dụng: +Tính trong suốt về vị trí;+ Tính trong
suốt trong việc sử dụng;+ Tính trong suốt của việc phân
chia;+ Tính trong suốt trong sự trùng lặp.
9

1.3.2.7 Đảm bảo tính tin cậy và nhất quán
Sự bí mật của dữ liệu phải được bảo vệ, các chức
năng khôi phục hư hỏng phải được đảm bảo, ngoài ra yêu
cầu nhất quán của dữ liệu cũng rất quan trọng trong thể
hiện (Khi các thuộc tính dữ liệu là khác nhau thì các thao
tác phải nhất quán).
1.3.3 Mục đích của việc sử dụng dữ liệu phân tán
- Đáp ứng nhu cầu nhanh nhất, hiệu quả nhất trong
việc cập nhật và chia sẻ thông tin, cũng như các yêu cầu
làm việc trong môi trường mạng Internet, tintranet phát
triển rực rỡ như hiện tại, rất phù hợp cho các Công ty và
các Tập đoàn mở rộng và phát triển trong xu thế toàn cầu
hóa và hội nhập hóa.

- Độ tin cậy và khả năng sử dụng nâng cao
- Khả năng phục hồi nhanh chóng
1.3.4 Kiến trúc cơ bản của hệ phân tán
1.3.5 Các yếu tố phức tạp của hệ quản trị cơ sở dữ
liệu phân tán
Có ba yếu tố phức tạp chính như sau:
+ Dữ liệu có thể được nhân bản.
+ Khi có sự cố làm gián đoạn, hư hỏng thì hệ thống
phải đảm bảo rằng các tác dụng đó sẽ có ở trên dữ liệu và
10

tại (những) vị trí bị mất liên lạc sau khi hệ thống đã khôi
phục lại hoạt động.
+ Đồng bộ hoá các giao dịch trên nhiều vị trí sẽ khó
khăn hơn so với hệ thống tập trung.
1.3.6 Các vấn đề cần giải quyết khi xây dựng hệ cơ sở dữ
liệu phân tán
+ Xử lý vấn tin phân tán;+ Quản lý thư mục phân
tán;+ Điều khiển đồng thời phân tán;+ Quản lý khóa gài
phân tán;+ Độ khả tín của hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân
tán;+ Hỗ trợ điều hành;+ Cơ sở dữ liệu đa chủng loại
1.4 Kết luận
Do sự phát triển mạnh mẽ của các hệ đa xử lý ngày
càng nhanh, đòi hỏi người lập trình cũng có những hướng
phát triển phần mềm một cách phù hợp đáp ứng việc tính
toán giải quyết công việc nhanh, nâng cao được hiệu năng
xử lý của các hệ đa xử lý, tiết kiệm thời gian công sức,
giảm nhiều chi phí, giải quyết được các vấn đề lớn hơn,
phức tạp hơn và tăng khả năng xử lý đồng thời cao hơn…
Đòi hỏi phải xây dựng được các cơ sở dữ liệu trong

đó có cơ sở dữ liệu phân tán đáp ứng được việc hội nhập
kinh tế toàn cầu, đáp ứng được việc phát triển mở rộng
của các tổ chức kinh tế toàn cầu khi có các văn phòng, chi
11

nhánh khác nhau về địa lý nên việc lưu trữ thông tin trên
cơ sở dữ liệu phân tán là hiệu quả hơn cả. Cơ sở dữ liệu
phân tán là giải pháp tự nhiên khi tổ chức đã có sẵn cơ sở
dữ liệu và cần mở rộng cho các phổ dụng phổ quát hơn và
giảm các chi phí truyền thông so với dữ liệu tập trung,
đồng thời đáp ứng được việc truy nhập cơ sở dữ liệu của
người sử dụng (được phép) đối với các vị trí khác. Do vậy
việc quản trị cơ sở dữ liệu có thể được thực hiện tự quản
tại mỗi vị trí khác nhau.
CHƯƠNG II. CƠ SỞ DỮ LIỆU – DỮ LIỆU
PHÂN TÁN
2.1 CSDL phân tán và Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
phân tán
2.1.1 Hệ quản trị cở sở dữ liệu
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu bao gồm một tập các phần mềm
(chương trình) sau:
+ Các chương trình quản lý dữ liệu phân tán.
+ Chứa các chương trình để quản trị việc truyền thông dữ
liệu.
+ Các chương trình để quản trị cơ sở dữ liệu địa phương.
+ Các chương trình quản trị từ điển dữ liệu.

12

2.1.2 Kiến trúc hệ cơ sở dữ liệu phân tán

Hệ Client/Server
Chia chức năng thành hai lớp: Chức năng chủ và
chức năng khách. Server chịu trách nhiệm thực hiện mọi
xử lý và tối ưu hóa vấn tin, quản lý giao dịch và quản lý
thiết bị,… Tại các Client ngoài các ứng dụng giao diện,
còn có riêng một DBMS chịu trách nhiệm quản lý dữ liệu
nhận từ Server và có thể quản lý cả các phiên giao dịch.
Hệ Peer-To-Peer
Trong Peer-To-Peer, việc tổ chức dữ liệu vật lý trên
mỗi Workstation có thể khác nhau, như vậy phải có một
định nghĩa riêng cho mỗi Workstation mà ta gọi là lược đồ
nội tại cục bộ LIS (Local Internal Schema). Bức trang
toàn cục về dữ liệu của cả công ty hay cả xí nghiệp,…
được mô tả bởi lược đồ khái niệm toàn cục GCS (Global
Conceptual Schema), nó được dùng để mô tả cấu trúc
logic của dữ liệu được lưu tại các Workstation.
2.1.3 Thiết kế cơ sở dữ liệu phân tán
Thiết kế một hệ thống máy tính phân tán cần phải
chọn những vị trí đặt dữ liệu và chương trình trên một
mạng máy tính, rất có thể phải kể luôn cả việc thiết kế hệ
13

thống mạng. Đối với DDBMS, việc phân tán các ứng
dụng đòi hỏi hai vấn đề:
- Phân tán hệ quản trị CSDL và phân tán các chương
trình ứng dụng chạy trên hệ quản trị đó.
- Phân tán dữ liệu.
Việc tổ chức các hệ phân tán có thể được nghiên
cứu dựa theo ba trục không gian vuông góc [Levin and
Morgan, 1975].

 Mức độ chia sẻ (level of sharing): Có ba khả năng
là : 1- không chia sẻ, 2-chia sẻ dữ liệu, và 3- chia sẻ
dữ liệu lẫn chương trình.
 Kiểu mẫu truy xuất (behavior of access pattern): Có
hai chọn lựa là kiểu truy xuất tĩnh và kiểu truy xuất
động.
 Mức độ hiểu biết về kiểu mẫu truy xuất: Đòi hỏi
người thiết kế hiểu càng rõ về thông tin truy xuất
càng tốt, có hai trường hợp là: Biết một phần thông
tin và biết thông tin một cách đầy đủ.
Có hai chiến lược chính được xác định trong việc
thiết kế các CSDL phân tán là tiếp cận từ trên xuống (top-
down approach) và tiếp cận từ dưới lên (bottom-up
approach).
14

a) Quán trình tiếp cận từ trên xuống
b) Quá trình thiết kế từ dưới lên
c) Các xu hướng hiện đại của hệ cơ sở dữ liệu phân
tán
2.2 Cách phân mảnh và tái cấu trúc cơ sở dữ liệu
phân tán
Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, chúng ta xét cơ
sở dữ liệu quan hệ của công ty điện toán như sau:
Quan hệ EMP(ENO,ENAME,TITLE):
Trong đó EMP là Employee, ENO là Employee Number (
Mã số nhân viên), ENAME là Employee Name (tên nhân
viên), TITLE(Chức vụ) và dữ liệu định nghĩa như sau:
ENO ENAME TITLE
E1

E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8
J.Doe
M.Smith
A.Lee
J.Mmith
B.Casey
L.Chu
R.David
J.Jones
Elect.Eng
Syst.Anal
Mech.Eng
Programmer
Syst.Anal
Elect.Eng
Mech.Eng
Syst.Anal
Bảng 2.2a: Quan hệ EMP.
15

- Quan hệ PROJ(PNO,PNAME, BUDGET):
Trong PNO là Project Number (mã số dự án); Pname-
Project Name( Tên dự án) và BUDGET (Ngân sách dự
án), LOC(Location = vị trí). Và dữ liệu giả định sau:

PNO PNAME BUDGET

LOC
P1
P2
P3
P4
Intrumentation
Database
Develop
CAD/CAM
Maintenance
150000
135000
250000
310000
Montreal
NewYork
NewYork
Paris
Bảng 2.2b: Quan hệ PROJ
- Quan hệ PAY(TITLE,SAL):
Trong đó SAL – salary (Tiền lương). Và dữ liệu giả
định như sau:
TITLE SAL
Elect.Eng
Syst.Anal
Mech.Eng
Programmer
40000

34000
27000
24000
Bảng 2.2c: Quan hệ PAY
- Quan hệ ASG (ENO,PNO,DUR,RESP)
Trong đó ASG Assignment (Phân công nhiệm vụ): nhân
viên làm tại dự án, thời gian làm, với nhiệm vụ, DUR
16

(Duration=thời gian). RESP (Responsibility=nhiệm vụ).
Và dữ liệu giả định như sau:
ENO PNO RESP DUR
E1
E2
E2
E3
E3
E4
E5
E6
E7
E8
P1
P1
P2
P3
P4
P2
P2
P4

P3
P3
Manager
Analyst
Analyst
Consultant
Engineer
Progammer
Manager
Manager
Enginner
Manager
12
24
6
10
48
18
24
48
36
40
Bảng 2.2d: Quan hệ ASG.
2.2.1 Tại sao cần phải phân mảnh
Trước tiên, khi tạo khung nhìn của các ứng dụng
thường chỉ là tập con của mối quan hệ, đơn vị truy xuất
không phải là toàn bộ quan hệ. Vì vậy đưa tập con của
quan hệ ra khung nhìn là tốt nhất cho lên phân mảnh các
quan hệ và phân tán đến nơi sử dụng khung nhìn sẽ là điều
thích hợp nhất.

17

Thứ hai là nếu các ứng dụng có các khung nhìn
được định nghĩa trên một quan hệ cho trước, quan hệ đó
lại nằm tại các vị trí khác thì có hai cách lựa chọn: Hoặc
đơn vị phân tán là toàn bộ quan hệ không được nhân bản
và được lưu ở một vị trí; hoặc quan hệ được nhân bản cho
tất cả các vị trí hoặc một số vị trí có chạy ứng dụng. Chọn
lựa đầu gây ra một số lượng lớn các truy xuất không cần
thiết đến dữ liệu ở xa. Còn ngược lại chọn lựa sau thực
hiện nhân bản không cần thiết, gây ra nhiều vấn đề truy
nhập và có thể làm lãng phí nhiều không gian lưu trữ.
Cuối cùng, việc phân rã một quan hệ thành nhiều
mảnh, mỗi mảnh được xử lý như một đơn vị, sẽ cho phép
thực hiện nhiều lần giao dịch đồng thời và cho phép thực
hiện song song một câu vấn tin bằng cách chia nó thành
một tập các câu vấn con hoạt tác trên các mảnh. V́ ì thế
việc phân mảnh sẽ làm tăng mức độ hoạt động đồng thời
và như thế làm tăng lưu lượng hoạt động của hệ thống.
Kiểu hoạt động đồng thời này chúng ta gọi là đồng thời
nội vấn tin (intraquery nocurrency)



18

2.2.2 Làm thế nào để thực hiện phân mảnh
Thể hiện của các quan hệ chính là các bảng, vì thế
vấn đề là tìm những cách khác nhau để chia một bảng
thành nhiều bảng con khác nhau.

2.2.3 Phân mảnh cơ sở dữ liệu phân tán thực hiện
đến mức độ nào?
Phân mảnh dữ liệu thực hiện đến mức nào là một
quyết định rất quan trọng, có ảnh hưởng tới hiệu năng vấn
tin. Mức độ phân mảnh có thể là thái cực không phân
mảnh thành từng bộ phận (trường hợp phân mảnh ngang)
hoặc thành từng thuộc tính ( trường hợp phân mảnh dọc).
2.2.4 Phương pháp phân mảnh cơ sở dữ liệu phân
tán
2.2.4.1 Phân mảnh ngang và phân mảnh ngang dẫn
xuất
a) Phân mảnh ngang nguyên thủy
b) Phân mảnh dọc
2.3 Bài toán qui hoạch toán học
2.3.1 Bài toán tối ưu tổng quát
Bài toán tối ưu tổng quát có dạng:
19

f(x) max (min) (2.3.1)
Với các điều kiện:
g
i
(x) = (, , , ) b
i
, i = 1, 2, , m (2.3.2)
x  X  R
n
(2.3.3)
Bài toán (2.3.1) (2.3.3) được gọi là bài toán quy hoạch
toán học, f(x) được gọi là hàm mục tiêu, các hàm g

i
(x)
được gọi là các ràng buộc, mỗi một quan hệ ở (2.3.2) được
gọi là một ràng buộc.
Tập D = { x  X | g
i
(x) = (, , , ) b
i
, i = 1, 2, , m }
(2.3.4)
Được gọi là miền ràng buộc (hay tập các phương án chấp
nhận được). Mỗi điểm x = (x
1
, x
n
)  D được gọi là một
phương án (hay một lời giải chấp nhận được). Một
phương án x*  D đạt cực đại (hay cực tiểu) nếu:
f(x*)  f(x), x  D (hay f(x*)  f(x), x 
D tương ứng.
Khi đó x* được gọi là phương án tối ưu. Giá trị f(x*) được
gọi là giá trị tối ưu của bài toán.
2.3.2 Phân loại bài toán quy hoạch toán học
2.3.3 Bài toán quy hoạch tuyến tính
2.3.3.1 Bài toán tổng quát
20

2.3.4 Thuật toán Gomory giải bài toán quy hoạch
nguyên tuyến tính
2.4 Bài toán cấp phát

2.4.1 Bài toán cấp phát
Giả sử rằng có một tập các mảnh F= {F
1
,F
2
,…,F
n
}
và một mạng bao gồm các vị trí S= {S
1
,S
2
,…,S
m
} trên đó
có các tập ứng dụng Q = {q
1
,q
2
,…,q
n
} đang chạy. Bài toán
cấp phát là tìm ra đầu mối “tối ưu” của F cho S. Một trong
các điểm quan trọng cần được được thảo luận là định
nghĩa tính tối ưu.
1. Chi phí nhỏ nhất: Hàm chi phí gồm có chi phí lưu
mảnh F
i
tại vị trí S
j ,

Chi phí cập nhật F
i
tại tất cả
mọi vị trí có chứa nó và chi phí truyền dữ liệu.
2. Hiệu năng: Tức là hạ thấp thời gian đáp ứng và
tăng tối đa lưu lượng hệ thống tại mỗi vị trí.
2.4.2 Yêu cầu về thông tin
Thông tin về CSDL
Thông tin về mạng
2.5 Mô hình cấp phát
Mô hình cấp phát có mục tiêu là giảm thiểu tổng
chi phí xử lý và lưu trữ trong khi vẫn cố gắng đáp ứng
được các đòi hỏi về thời gian đáp ứng
21

2.6 Kết luận
Trong phần này luận văn đã đề cập đến việc thiết kế cơ sở
dữ liệu phân tán và các khó khăn khi triển khai một hệ cơ
sở dữ liệu phân tán như: Tính phức tạp, chi phí, quyền
điều khiển cũng như về an toàn dữ liệu. Trọng tâm của
chương là việc phân mảnh và tái cấu trúc cơ sở dữ liệu
đồng thời kiểm tra tính đúng đắn của cơ sở dữ liệu. Việc
cập nhật và cấp phát các mảnh thu được một lời giải tối ưu
không hẳn đã là một phương pháp tối ưu trong tính toán.
Các nghiên cứu chỉ được ra rằng việc đặt vấn đề đơn giản
hóa để thiết kế CSDL phân tán là không thích hợp vì vậy
các nhà nghiên cứu chỉ tìm được ra các giải thuật heuristic
tốt để có một lời giải gần tối ưu nhất.
CHƯƠNG III. XÂY DỰNG CHƯƠNG
TRÌNH THỬ NGHIỆM

3.1 Bài toán cấp phát và vấn đề cập nhật dữ liệu
3.1.1 Cập nhật các quan hệ trung gian
3.1.2 Cập nhật các mảnh
Tác nhân chính ảnh hưởng đến hiệu qủa hoạt động của
một chiến lược thực hiện là kích thước các mảnh được tạo
ra. Khi cấp phát các mảnh đến các vị trí khác, kích thước
các quan hệ trung gian và mảnh phải được tính toán. Vì
22

các mảnh thường xuyên được cập nhật nên chúng ta luôn
luôn phải ước lượng lại kích thước của các kết quả trung
gian của các phép toán đại số và các mảnh. Việc ước
lượng này dựa trên thông tin thống kê về các quan hệ cơ
sở và các công thức để dự đoán lực lượng của các kết qủa.
Dĩ nhiên là có những được mất giữa tính chính xác của
các số liệu thống kê và chi phí quản lý chúng, số liệu càng
chính xác, chi phí càng cao.
Kích thước của một mảnh F(A) | A = {A
1
, A
2
, …, A
n
} phụ
thuộc vào các yếu tố sau:
i. Đối với mỗi thuộc tính A
l
, chiều dài theo số bytes được
ký hiệu là lengh(A
l

) | l =1,…,n và đối với mỗi thuộc tính
A
l
của mảnh F
i
số lượng các giá trị phân biệt của A
l
là lực
lượng khi chiếu mảnh F
i
lên A
l
được ký hiệu là
card(
Al
(F
j
)).
ii. Với thuộc tính A
l
, trên một tập giá trị sắp thứ tự, giá trị
lớn nhất được ký hiệu là max(A
l
), nhỏ nhất là min(A
l
).
iii. Miền của thuộc tính A
l
là dom(A
l

), lực lượng của miền
là card(dom(A
l
). Giá trị này cho biết số lượng các giá trị
duy nhất trong dom[A
l
]
iv. Số lượng bộ của mỗi mảnh F
i
được ký hiệu là card(F
i
).
Như vậy kích thước của mảnh F
i
(tính bằng byte) là:
23




n
k
kii
AlengthFCardF
1
)(*)(||

Thực ra các mảnh có thể được sinh ra từ các quan hệ trung
gian vì vậy chúng ta có thể phải ước lượng kích thước của
chúng.

3.1.3 Cập nhật khả năng tại các nút mạng
Khả năng lưu trữ, cập nhật và xử lý tại các vị trí là
một trong những hạn chế trong xử lí vấn tin nói chung và
bài toán cấp phát nói riêng
3.1.4 Cập nhật truyền thông giữa các nút mạng
Chi phí truyền thông từ vị trí i đến vị trí j được kí
hiệu là c
ij
là một đại lượng thay đổi theo thời gian. Tuy
nhiên trong hầu hết các bài toán cấp phát chúng ta đều giả
thiết là hằng số, nhưng chỉ giả thiết trong một khoảng thời
gian nào đó.
Thông lượng đường truyền cũng là một hạn chế về
truyền thông. Thông thường chúng ta chỉ nhận được cận
trên của khả năng này, còn cận dưới là một đại lượng thay
đổi. Đó là do mật độ truy cập phụ thuộc vào thời điểm
tham gia của các users tham gia truy cập mạng.


24

3.2 Các bài toán cấp phát
3.3 Kết luận
Trong chương III chúng ta đề cấp đến bài toán cấp phát,
chúng ta cần xác định các thông tin định lượng về cơ sở
dữ liệu và các ứng dụng chạy trên đó, về cấu trúc mạng
hiện có, về khả năng xử lý và giới hạn lưu trữ tại mỗi vị trí
trên mạng do hiện nay chúng ta chưa có một mô hình
heuristic tổng quát nào nhận một tập các mảnh và sinh ra
một chiến lược cấp phát gần tối ưu, ứng với các ràng buộc

cho trước mà mới chỉ đưa ra một số giả thiết đơn giản hóa
và dễ áp dụng cho một số cách cài đặt đơn giản.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
KẾT LUẬN
Hiện nay cùng với việc phát triển vượt bậc về công
nghệ thông tin, các bộ chip xử lý liên tục phát triển đáp
ứng được việc tính toán ngày càng cao, do giới hạn về mặt
vật lý các nhà sản xuất không thể tích hợp mãi các vi
mạch vào một con chíp trên cùng một diện tích được,
chính vì vậy các nhà sản xuất đã cho ra đời các chíp đa xử
lý. Để tận dụng ưu điểm đó các nhà lập trình sẽ hướng
chia các bài toán lớn thành các bài toán nhỏ hơn, đơn giản
đi để có thể chạy song song trên một hay nhiều bộ vi xử
25

lý. Việc cấp phát và cập nhật các mảnh trong hệ thống
phân tán, chia sẻ dữ liệu và thu thập dữ liệu trong môi
trường phân tán như Internet/Intranet đòi hỏi phải tiếp tục
nghiên cứu sâu thêm các phương phán hiện hành nhằm
đáp ứng tính xác thực, hiệu quả của các hệ thống thông tin
đăng ký trên mạng như: Việc đăng ký các tua du lịch, mua
bán trong các giao dịch thương mại điện tử, đăng ký giữ
chỗ trong giao thông vận tải, đăng ký dự thi trong các hệ
thống thông tin đào tạo, đăng ký sim thẻ, các dịch vụ gia
tăng của các nhà khai thác di động
Luận văn đã nêu được khái niệm tổng quát nhất về cơ
sở dữ liệu phân tán, qua đó chúng ta nhận thấy sự khác
biệt giữa cơ sở dữ liệu phân tán và cơ sở dữ liệu tập trung,
đồng thời chỉ ra các lợi ích của việc phát triển cơ sở dữ
liệu tại mỗi công ty đặc biệt với các công ty lớn có nhiều

văn phòng, xí nghiệp khác nhau về mặt địa lý nhằm đáp
ứng việc kiểm soát dữ liệu địa phương theo hướng hoàn
thiện sự tích hợp và quản trị cơ sở dữ liệu từ xa cũng như
tăng cường các ứng dụng mà không cản trở người sử dụng
hiện tại, đáp ứng được hầu hết việc sử dụng cơ sở dữ liệu
tại các nút. Tại Chương II chúng ta đề cập đến việc thiết
kế cơ sở dữ liệu phân tán và các khó khăn khi triển khai
một hệ cơ sở dữ liệu phân tán như: Tính phức tạp, chi phí,