Giáo án môn Tin học Lớp 12 - Bài 12: Các loại kiến trúc của hệ cơ sở dữ liệu

Tuẩn:
Tiết:
Ngày soạn:
CHƯƠNG IV: KIẾN TRÚC VÀ BẢO MẬT
 CÁC HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU
Bài 12: CÁC LOẠI KIẾN TRÚC CỦA HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU
I. Mục đích, yêu cầu:
	- Biết khái niệm về cách tổ chức CSDL tập trung và CSDL phân tán;
	- Biết ưu, nhược điểm của mỗi cách tổ chức.
II. Chuẩn bị ĐDDH:
	Sách GK tin 12, Sách GV tin 12, tranh ảnh.
III. Phương pháp giảng dạy:
	Thuyết trình, vấn đáp, đặt vấn đề, so sánh.
IV. Hoạt động dạy-học:
	1. Ổn định lớp (1phút)
	2. Kiểm tra bài cũ:
	- Yêu cầu hs nhắc lại các khái niệm cơ bản của hệ CSDL.
	3. Giới thiệu bài mới (2 phút): 
	Bản thân hệ CSDL, dù lớn hay nhỏ đều có thể được tổ chức theo một trong 2 loại kiến trúc: tập trung hoặc phân tán. Tuy nhiên chỉ với những CSDL lớn việc tổ chức phân tán mói có ý nghĩa kinh tế. Trong mỗi loại kiến trúc lại có các cách thực hiện riêng
	Trong môi trường ứng dụng hiện nay, mạng và Internet được triển khai rộng rãi dẫn đến những thay đổi sâu sắc trong cách tổ chức các hệ CSDL lớn. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu các đặc điểm, các yêu cầu cần đảm bảo khi xây dựng hệ CSDL theo từng kiểu kiến trúc để cân nhắc lựa chọn thích hợp cho mục tiêu khai thác.	
	4. Nội dung bài mới:
TG
HĐ CỦA GV VÀ HS
NỘI DUNG
- GV: Đặc trưng cơ bản để phân biệt kiến trúc một hệ CSDL là cách tổ chức lưu trữ CSDL.
- GV hỏi: Với kiến trúc tập trung, toàn bộ CSDL được lưu ở đâu?
- HS trả lời: Được lưu ở 1 dàn máy tính.
- GV: Dàn máy có thể bao gồm 1 hoặc nhiều máy được điều hành chung như 1 máy.
 Việc phân loại phụ thuộc vào cách tổ chức khai thác, cụ thể là:
 + Những ai sẽ truy cập vào CSDL?
 + Việc truy cập được thực hiện từ đâu?
 + Các môđun của hệ QTCSDL được lưu trữ ở đâu?
- GV hỏi: Dựa vào các tiêu chí trên, người ta chia các hệ CSDL tập trung thành mấy loại?
- HS trả lời: Ba loại: 
 + Hệ CSDL cá nhân;
 + Hệ CSDL trung tâm;
 + Hệ CSDL khách-chủ.
- GV hỏi: Ngoài việc dữ liệu tập trung ở 1 máy, hệ CSDL cá nhân còn có 1 số đặc điểm nào?
- HS trả lời: 1 số đặc điểm đó là:
 + Chỉ có 1 người hoặc 1 nhóm người truy cập theo nguyên tắc lần lượt;
 + Hệ QTCSDL được cài đặt tại máy có chứa CSDL;
 + Việc truy cập vào CSDL được thực hiện tại máy đó.
- GV: Việc bảo mật, an toàn dữ liệu của hệ CSDL cá nhân tương đối dễ dàng vì số người dùng ít và toàn bộ hệ CSDL tập trung ở 1 nơi.
- GV hỏi: Nêu các đặc điểm của hệ CSDL trung tâm?
- HS trả lời: + Dữ liệu được lưu trữ trên máy tính trung tâm;
 + Nhiều người dùng từ xa có thể truy cập CSDL.
- GV: Tuỳ thuộc vào quy mô của tổ chức, máy tính trung tâm này thường là 1 máy tính hay 1 dàn máy.
 Việc truy cập từ xa được thực hiện thông qua các thiết bị đầu cuối và các phương tiện truyền thông. Các hệ CSDL trung tâm thường rất lớn và có nhiều người dùng.
- GV: Các em đã từng làm quen với thuật ngữ khách-chủ ở SGK Tin học 10, ở tiểu mục mô hình mạng, liên quan đến máy khách, máy chủ. Trong tiểu mục này giới thiệu hệ CSDL khách chủ, quan tâm đến CSDL và vị trí các thành phần của hệ QTCSDL được cài đặt.
- GV hỏi: Nêu các đặc điểm của hệ CSDL khách-chủ?
- HS trả lời: Các đặc điểm:
 + Với các thành phần của hệ QTCSDL:
 ~ Bộ phận cung cấp tài nguyên được cài đặt ở máy chủ;
 ~ Bộ phận yêu cầu cấp phát tài nguyên – cài đặt ở máy khách.
 + CSDL cài đặt ở máy chủ.
- GV: Khác với hệ CSDL trung tâm, trong hệ CSDL khách-chủ các xử lí do hệ QTCSDL đảm nhiệm được chia sẻ cho cả máy khai thác CSDL (máy khách) và cả máy quản lí, cung cấp tài nguyên (máy chủ).
 Như vậy, các hệ QTCSDL cho hệ CSDL này sẽ có phiên bản cài trên máy chủ và có phiên bản cài trên máy khách. Hai tp của hệ QTCSDL nằm trên máy chủ và máy khách tương tác với nhau, cùng chia sẻ những xử lí để đáp ứng yêu cầu khai thác CSDL. Trong hệ CSDL trung tâm, máy tính trung tâm lưu trữ và quản lí CSDL, đồng thời tất cả các xử lí của hệ QTCSDL chỉ tập trung ở máy tính trung tâm đó, các máy khai thác không chia sẻ, thực hiện những xử lí này.
- GV hỏi: Hãy nêu một số ưu điểm của hệ CSDL khách-chủ?
- HS trả lời: Một số ưu điểm của hệ CSDL khách-chủ:
+ Nâng cao khả năng thực hiện;
+ Chi phí cho phần cứng giảm;
+ Bổ sung thêm máy khách 
- GV hỏi: Nêu đặc điểm của các hệ CSDL phân tán?
- HS trả lời: Dữ liệu không lưu trữ tập trung ở 1 máy mà được lưu trữ ở nhiều máy trên mạng và tại đó chúng được tổ chức thành những CSDL con.
- GV nhấn mạnh đặc điểm cơ bản của các hệ CSDL phân tán. 
- Về ưu điểm của hệ CSDL phân tán, GV chỉ cần lưu ý đặc biệt ở hai điểm sau:
 + Một dữ liệu có thể được lưu trữ ở vài CSDL con;
 + Để trả lời 1 yêu cầu truy vấn có thể sử dụng dữ liệu ở nhiều nơi khác nhau.
- Về nhược điểm của hệ CSDL phân tán, GV chỉ cần giảng để HS nắm được 2 ý tổng quát:
 + Phức tạp;
 + Chi phí cao.
- GV cần lưu ý cho HS mấy đặc điểm sau về đặc điểm tổ chức và xử lí:
 + Không phải nút nào của mạng cũng có hệ CSDL con, có những nơi đơn thuần chỉ thực hiện truy vấn;
 + Mỗi hệ CSDL con có thể được khai thác cục bộ tại nút đó như 1 hệ CSDL độc lập;
 + Có những phần dũ liệu có thể được lưu giũ ở nhiều nơi;
 + Cần phải quy hoạch việc phân bố các CSDL con cũng như các bản sao của chúng để đảm bảo hiệu quả kinh tế trong thiết kế xây dựng và khai thác.
- GV đưa ra các tiêu chí về: độ phức tạp thiết kế, khả năng truy cập, khả năng bảo mật hệ thống, khả năng phát triển hệ thống, giá thành cài đặt, để HS dễ nhớ các so sánh, đánh giá ưu nhược điểm.
- HS thảo luận, trao đổi với nhau, đề xuất ý kiến nêu các ưu nhược điểm cơ bản của các hệ CSDL phân tán. 
1. Các hệ CSDL tập trung:
 Trong hệ CSDL tập trung: Dữ liệu được lưu trữ tập trung tại 1 máy hoạc 1 dàn máy. Có 3 kiểu kiến trúc tập trung, đó là:
a. Hệ CSDL cá nhân: là hệ CSDL chỉ có 1 người dùng: Thiết kế, tạo lập, cập nhật và bảo trì CSDL, khai thác thông tin, tự lập và hiển thị các báo cáo. Cá nhân này đóng vai trò của người quản trị CSDL, của người viết chương trình úng dụng và là người đầu cuối của hệ thống.
- Ưu điểm: Việc sử dụng, phát triển khá đơn giản và dễ dàng.
- Nhược điểm: Tính an toàn không cao.
b. Hệ CSDL trung tâm: là hệ CSDL được cài đặt trên máy tính trung tâm (1 hay 1 dàn máy), người dùng khi cần lấy dữ liệu phai truy cập vào máy trung tâm này.
 Việc truy cập từ xa được thực hiện thông qua các thiết bị đầu cuối và các phương tiện truyền thông. Các hệ CSDL trung tâm thường rất lớn và có nhiều người dùng.
Ví dụ: Hệ thống bán vé máy bay của hãng hàng không Quốc gia Việt Nam, hệ thống thông tin Ngân hàng,
c. Hệ CSDL khách - chủ:
 Trong kiến trúc khách-chủ, các thành phần (của hệ QTCSDL) tương tác với nhau tạo nên hệ thống gồm thành phần yêu cầu tài nguyên và thành phần cấp tài nguyên. Haithành phần này không nhất thiết phải cài đặt trên cùng máy tính.
- Thành phần cấp tài nguyên: Được cài đặt tại máy chủ trên mạng (cục bộ). Thành phần quản trị CSDL trên máy chủ tiếp nhận và xử lí các yêu cầu về CSDL, sau đó gửi kết quả lại cho máy khách.
 Các xử lí ở máy chủ: Kiểm tra quyền truy cập dữ liệu, đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu, bảo trì hệ thống, thực hiện truy vấn và cập nhật dữ liệu. Cung cấp các dịch vụ điều phối cập nhật và khôi phục dữ liệu.
- Thành phần yêu cầu tài nguyên: Có thể cài đặt tại nhiều máy khác nhau trên mạng (máy khách).
 Phần mềm QTCSDL trên máy khách quản lí các giao diện khi thực hiện các chương trình ứng dụng CSDL. Nó tiếp nhận yêu cầu của người dùng, xử lí rồi thông báo đến máy chủ yêu cầu tài nguyên, chờ nhận trả lời từ máy chủ và định dạng dữ liệu đưa ra cho người dùng.
 Một số ưu điểm của hệ CSDL khách-chủ:
+ Nâng cao khả năng thực hiện;
+ Chi phí cho phần cứng giảm;
+ Bổ sung thêm máy khách dễ dàng.
2. Các hệ CSDL phân tán:
 a. Khái niệm: 
 CSDL phân tán là 1 tập hợp dữ liệu có liên quan (về mặt lôgic) được dùng chung và phân tán về mặt vật lí trên 1 mạng máy tính.
 Một hệ QTCSDL phân tán là một hệ thống phần mềm cho phép quản trị CSDL phân tán và làm cho người dùng không nhận thấy sự phân tán.
 Người truy cập vào CSDL phân tán thông qua chương trình ứng dụng, được phân thành 2 loại, đó là:
- Chương trình không yêu cầu dữ liệu từ nơi khác;
- Chương trình có yêu cầu dữ liệu từ nơi khác.
Ví dụ: Một ngân hàng quốc gia có nhiều chi nhánh, ở mỗi thành phố có 1 chi nhánh, CSDL tại mỗi chi nhánh quản lí các tài khoản của cư dân và đơn vị kinh doanh tại thành phố này.
b. Một số ưu điểm và hạn chế của các hệ CSDL phân tán:
- Ưu điểm: 
+ Cấu trúc phân tán dữ liệu thích hợp với nhiều người dùng;
+ Dữ liệu được chia sẻ trên mạng nhưng vẫn cho phép quản lí địa phương;
+ Dữ liệu có tính tin cậy cao;
+ Cho phép mở rộng các tổ chức 1 cách linh hoạt.
- Hạn chế: 
+ Hệ thống phức tạp hơn hệ tập trung và làm ẩn đi sự phân tán dữ liệu đối với người dùng;
+ Thiết kế CSDL phức tạp, chi phí cao;
+ Đảm bảo an ninh khó khăn.
V. Củng cố:
	Cần nắm vững những nội dung sau đây:
- Các hệ CSDL tập trung: Hệ CSDL cá nhân, hệ CSDL tập trung và hệ CSDL khách-chủ;
- Các hệ CSDL phân tán: Khái niệm CSDL phân tán, một số ưu điểm và hạn chế của hệ CSDL phân tán.
VI. Dặn dò: 
Ôn lại bài học hôm nay;
Trả lời các câu hỏi và bài tập trong SGK trang 100;
Chuẩn bị trước bài 13: “Bảo mật thông tin trong các hệ CSDL”./.