Giới thiệu NewSQL Database System

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CƠ SỞ DỮ LIỆU NÂNG CAO
GIẢNG VIÊN: TS. NGUYỄN TRẦN MINH THƯ

ĐỀ TÀI : NEWSQL
DỰA TRÊN TÀI LIỆU : NEWSQL TOWARDS NEXT - GENERATION SCALABLE RDBMS FOR ONLINE TRANSACTION
PROCESSING (OLTP) FOR BIG DATA MANAGEMENT

HỌC VIÊN:
LÊ HỒNG DANH – 16C12005

TP.HCM – 11/2017


NỘI DUNG TRÌNH BÀY

5

2
4

1

KẾT LUẬN
NỀN TẢNG

3

SO SÁNH RDBMS, NOSQL VÀ
GIỚI THIỆU

NEWSQL

2

Lê
Hồ
ng
D

an
h–

16
C1
20
05

NEWSQL DATABASES


1
PH
ẦN

GIỚI THIỆU

4

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

GIỚI THIỆU VÀ ĐỘNG LỰC


GIỚI THIỆU VÀ ĐỘNG LỰC

Các ứng dụng tập trung dữ liệu mới (mạng xã hội, IoT,…);
Cơ sở dữ liệu quan hệ không phù hợp với loại ứng dụng này;
Hệ thống lưu trữ dữ liệu mới – NoSQL:
Cung cấp khả năng mở rộng theo chiều ngang khá linh hoạt cho việc đọc/ghi đơn giản của hệ cơ
sở dữ liệu trên các máy chủ phân tán;

5

Lê

Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

Khả năng phân phối và sao chép dữ liệu,…


GIỚI THIỆU VÀ ĐỘNG LỰC

yếu của NoSQL:

• Không hỗ trợ giao tác ACID nên kém về sự nhất quán dữ

NoSQL có phải là một hệ thống lưu trữ dữ liệu Điểm

16
C1
20
05

Xử lý phân tích trực tuyến (OLAP) sẽ giảm khi CSDL phình

to

an
h–

6

•

Xử lý giao dịch trực tuyến (OLTP) còn hạn chế, người dùng
cần độ chính xác trên từng giao dịch

gD

•

liệu

Lê
Hồ
n

tốt nhất?


GIỚI THIỆU VÀ ĐỘNG LỰC

Hãy thử kết hợp của cả hai mô hình RDBMS và NoSQL
Để đảm bảo đặc tính ACID
Để đảm bảo khả năng mở rộng

Để đảm bảo được hiệu suất cao các giao dịch OLTP
Để đảm bảo dữ liệu phân tích thời gian thực

7

gD

an
h–

16
C1
20
05

…

Lê
Hồ
n

•
•
•
•
•


GIỚI THIỆU VÀ ĐỘNG LỰC

8

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

NewSQ
L


2
PH
ẦN

NỀN TẢNG


BIGDATA

•

Trong thập kỉ qua, trong hầu hết mọi lĩnh vực trong nền
kinh tế đã chuyển định hướng theo dữ liệu.
Sự bùng nổ của dữ liệu đã làm tăng nhu cầu sử dụng các

10

gD

an
h–

16
C1
20
05

hệ thống lưu trữ dữ liệu.

Lê
Hồ
n

•


5 ĐẶC TRƯNG BIGDATA

Velocity
Value

BigData
Volume

Veracity
Variety

16
C1
20
05

BigData chứa nhiều thông tin quý giá

1

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

Chính vì thế, những dữ liệu này phải được thu thập, tổ chức, lưu trữ, tìm kiếm, chia sẻ theo một cách khác so với bình thường


MÔ HÌNH GIAO DỊCH CƠ SỞ DỮ LIỆU

Add Image
Add Image
Add Image
Add Image

Isolation
Atomicity

Consistency

Tính bền vững: dữ liệu được lưu trữ cho cả

an
h–

chuẩn xác

2

gD

Tính nhất quán: một giao dịch sẽ tạo ra một
trạng thái mới khi hợp lệ dữ liệu hoặc chuyển
toàn bộ về trạng thái trước khi giao dịch

16
C1
20
05

trường hợp lỗi hệ thống vẫn đảm bảo trạng thái

Lê
Hồ
n

Tính nguyên tố: một giao dịch có nhiều thao
tác khác biệt thì toàn bộ được thực hiện hoặc
không một thao tác nào thực hiện

Durability

Tính đọc lập: một giao dịch đang thực thi và
chưa được xác nhận phải đảm bảo tách biệt
khỏi giao dịch khác


ĐỊNH LÝ CAP
Các khía cạnh khác nhau trong hệ thống phân tán

Strong Consistency: tính nhất quán mạnh mẽ
High Availability: tính sẵn sàng cao

3

gD

an
h–

16
C1
20
05

Partition Tolerance: tính hoạt động liên tục

Lê
Hồ
n

•
•
•


ACID x BASE
Thuật ngữ BASE [Brewer:2000]

•

Basically Available: về cơ bản đảm bảo được tính sẳn
sàng

•

Soft-state: trạng thái của hệ thống có thể thay đổi theo
thời gian
Eventually consistent: hệ thống sẽ trở nên nhất quán

14

gD

an
h–

16
C1
20
05

theo thời gian

Lê
Hồ
n

•


3
PH
ẦN

NEWSQL DATABASES


ĐỊNH NGHĨA NEWSQL

MATT ASSLET – 451 GROUP (APRIL 4th, 2011)

Các hệ thống cung cấp khả năng mở rộng và tính linh hoạt của NoSQL trong
khi vẫn giữ được hỗ trợ cho các truy vấn SQL và ACID hoặc để cải thiện hiệu

6

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

suất cho khối lượng công việc thích hợp


ĐỊNH NGHĨA NEWSQL

MICHAEL STONEBRAKER – BLOG@CACM (JUNE 16th, 2011)

Một định nghĩa hẹp hơn cho việc triển khai hệ thống của NewSQL:
Sử dụng lock-free kiểm soát truy cập đồng thời của lược đồ

Sử dụng shared-nothing kiến trúc phân tán
Hỗ trợ truy vấn SQL
Hỗ trợ ACID cho các giao dịch
Hiệu năng cao cho mỗi node

7

gD

an
h–

16
C1
20
05

Khả năng mở rộng

Lê
Hồ
n

•
•
•
•
•
•

ĐỊNH NGHĨA NEWSQL

WIKIPEDIA ARTICLE

NewSQL là một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ hiện đại
nhằm cung cấp hiệu năng khả thi tương tự cho các hệ thống
NoSQL để xử lý giao dịch trực tuyến (OLTP) trong khi vẫn đảm

8

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

bảo duy trì ACID của một hệ thống cơ sở dữ liệu truyền thống.


MÔ HÌNH KIẾN TRÚC

19

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

Shared Nothing Architecture


PHÂN LOẠI

New Architecture databases

NouDB, Clustrix, VoltDB, Drizzle, MenSQL

Các hệ thống này được thiết kế mới để đạt được khả năng mở rộng và hiệu năng hoạt động của Share Nothing của các nodes.

New MySQL storage engines

InnoDB, Akiban, TokuDB (commercial), InfiniDB, Xeround, GenieDB

Công cụ lưu trữ được tối ưu hóa cao cho SQL với giao diện lập trình tương tự như SQL.

Transparent clustering/ sharding

16
C1
20
05

dbShards (commercial), ScaleBase (commercial), ScalArc, Schooner MySQL

20

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

Hệ thống này tự động chia CSDL trên nhiều nodes.


NEW ARCHITECTURE DATABASES

21

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

 Cung cấp kiểm soát truy xuất đồng thời.
 Quản lý kiểm soát truy xuất đồng thời trong cơ sở dữ liệu truyền thống:
 2PL (2 phase locking)
 MVCC (Milti Version Concurrency Control)
 Basic Timestamp Concurrency Control
 Optimistic Concurrency Control
 T/O with Partion-Level Locking


NEW MYSQL STORAGE ENGINES

 Cung cấp lưu trữ tối ưu hóa cho SQL.
 Sử dụng MySQL Cluster
 Trong node riêng biệt phân thành 3 loại như sau:
 Data node: lưu trữ data;
 Management node: cấu hình và giám sát các cụm;

 Application node or SQL node: kết nối tất cả các node dữ liệu thực hiện lưu trữ và
phục hồi dữ liệu

22

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

 Tính nhất quán sẽ được kiểm soát bởi application node


TRANSPARENT CLUSTERING / SHARDING

23

Lê
Hồ
n

gD

an
h–

16
C1
20
05

 Sử dụng middleware sharding
 Tất cả các node có thể kết nối với middleware
 Middleware sẽ kiểm soát tất cả các quá trình để đảm bảo tính nhất quán


ĐẶC ĐIỂM NEWSQL

16
C1
20
05
an
h–

24

gD

o

SQL là cơ chế chính cho tương tác các ứng dụng
Đảm bảo các giao dịch được thực hiện một cách đáng tin cậy
Cơ chế kiểm soát đồng thời không khóa để đọc theo thời gian thực sẽ không xung đột với ghi
Cung cấp một kiến trúc hiệu suất cao hơn cho mỗi nút so với các giải pháp RDBMS
Kiến trúc phân tán
Cấu trúc chia nhỏ, kiến trúc shared-nothing, có khả năng chạy trên một số lượng lớn các node
mà không bị tắc nghẽn
Cơ sở dữ liệu quan hệ dự trên bộ nhớ

Lê
Hồ
n

o
o
o
o
o
o


SO SÁNH RDBMS, NOSQL VÀ NEWSQL

Tính năng

Traditional RBDMS

NoSQL

NewSQL

Ngôn ngữ truy vấn SQL

Hỗ trợ

Không hỗ trợ

Hỗ trợ

Một server

Đa server/phân tán

Đa server/phân tán

Quan hệ

Không quan hệ

Quan hệ

Hỗ trợ tính năng

store, document store

Cả hai

Trên đĩa và bộ nhớ

Trên đĩa và bộ nhớ

Trên đĩa và

cache

cache

bộ nhớ cache

ACID

CAP through BASE

ACID

25

Lưu trữ

Bảng

16
C1
20
05

Schema

Key-value, column

an
h–

Kiểu DBMS

gD

server

Lê
Hồ
n

Tính phụ thuộc vào