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

§12. CÁC LOẠI KIẾN TRÚC CỦA HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Học sinh phải biết khái niệm về cách tổ chức tập trung và phân tán. - Đánh giá được ưu điểm, nhược điểm của mỗi hình thức tổ chức. 2. Kĩ năng - Không đòi hỏi phải biết các thao tác cụ thể. II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH - Hình vẽ tương tự như các hình 80, 81, 82, 83, 84, 85 (sách giáo khoa, từ trang 96 đến trang 101). - Hình 1, sự tương tác của hệ quản trị cơ sở dữ liệu (sách giáo khoa, trang 28) - Máy tính, máy chiếu. III. HOẠT ĐỘNG DẠY-HỌC 1. Phân biệt hệ cơ sở dữ liệu tập trung và hệ cơ sở dữ liệu phân tán. a. Mục tiêu: - Học sinh biết khác nhau giữa hai loại kiến trúc hệ cơ sở dữ liệu: tập trung và phân tán. b. Nội dung: - Với hệ cơ sở dữ liệu tập trung, toàn bộ dữ liệu được lưu trữ tại một máy hoặc một dàn máy. Người dùng từ xa có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu thông qua các phương tiện truyền thông dữ liệu. - Hệ cơ sở dữ liệu phân tán là những hệ thống cho phép người dùng có thể truy cập dữ liệu được tổ chức lưu trữ ở nhiều máy khác nhau. c. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Yêu cầu học sinh tham khảo sách giáo khoa các khái niệm về hệ cơ sở dữ liệu tập trung và hệ cơ sở dữ liệu phân tán và rút ra khác biệt cơ bản nhất giữa hai kiến trúc đó. - Giới thiệu một số sơ đồ (tương tự hình 80, 81, 82, 83, sách giáo khoa trang 96, 97, 98, 99) để học sinh nhận dạng và phân biệt. - Chuẩn hóa lại kiến thức: Đặc trưng cơ bản để phân biệt kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu là cách tổ chức lưu trữ cơ sở dữ liệu. + Tập trung: cơ sở dữ liệu được lưu ở một dàn máy tính (nhiều máy được điều hành chung như một máy) + Phân tán: cơ sở dữ liệu được chia ra thành các cơ sở dữ liệu con và được lưu trữ ở nhiều máy trên mạng - Hệ cơ sở dữ liệu tập trung: tất cả cơ sở dữ liệu được tổ chức lưu trữ tại một dàn máy. - Hệ cơ sở dữ liệu phân tán: cơ sở dữ liệu được chia ra và lưu trữ trên nhiều máy đặt xa nhau. - Quan sát tranh và nhận dạng được kiến trúc tập trung và phân tán. - Học sinh biết đặc trưng cơ bản để phân biệt kiến trúc tập trung và kiến trúc phân tán. 2. Tìm hiểu các hệ cơ sở dữ liệu tập trung. a. Mục tiêu: - Học sinh biết có ba hệ cơ sở dữ liệu tập trung: Hệ cơ sở dữ liệu cá nhân, hệ cơ sở dữ liệu trung tâm, hệ cơ sở dữ liệu khách-chủ. b. Nội dung: - Hệ cơ sở dữ liệu cá nhân là hệ cơ sở dữ liệu chỉ có một người dùng. Thông thường, người này vừa thiết kế, tạo lập, cập nhật và bảo trì cơ sở dữ liệu, khai thác thông tin và hiển thị báo cáo. Việc phát triển và sử dụng các hệ cơ sở dữ liệu cá nhân khá đơn giản, tuy nhiên tính an toàn thường không cao. - Hệ cơ sở dữ liệu trung tâm là hệ cơ sở dữ liệu được cài đặt trên máy tính trung tâm. Nhiều người dùng từ xa có thể truy cập cơ sở dữ liệu này thông qua các thiết bị đầu cuối và các phương tiện truyền thông. Các hệ cơ sở dữ liệu kiểu này thường rất lớn và có nhiều người dùng. - Hệ cơ sở dữ liệu khách-chủ: Trong kiểu kiến trúc này, các thành phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu tương tác với nhau tạo nên hệ thống gồm thành phần yêu cầu tài nguyên và thành phần cung cấp tài nguyên. Hai thành phần này không nhất thiết phải cài đặt trên cùng một máy tính. + Thành phần cấp tài nguyên thường được cài đặt trên máy chủ trên mạng. Thành phần quản trị cơ sở dữ liệu trên máy chủ tiếp nhận và xử lý các yêu cầu về cơ sở dữ liệu sau đó gửi kết quả về lại cho máy khách. + Thành phần yêu cầu tài nguyên có thể cài đặt tại nhiều máy khách trên mạng. Phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu trên máy khách quản lý các giao diện khi thực hiện các chương trình ứng dụng cơ sở dữ liệu. +Ưu điểm: Nâng cao khả năng thực hiện. Chi phí cho phần cứng có thể giảm. Bổ sung máy khách dễ dàng. c. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Giới thiệu các tiêu chí phân loại: + Những ai sẽ truy cập vào cơ sở dữ liệu? + Việc truy cập được thực hiện từ đâu? + Các modul của hệ quản trị cơ sở dữ liệu được lưu trữ ở đâu? - Yêu cầu học sinh phân loại. - Yêu cầu học sinh tham khảo các nội dung về hệ cơ sở dữ liệu cá nhân, hệ cơ sở dữ liệu trung tâm và hệ cơ sở dữ liệu khách chủ. - Chiếu lên bảng một số sơ đồ biểu diễn cho ba loại kiến trúc. - Yêu cầu học sinh: + Nhận dạng được một sơ đồ tương ứng với mỗi kiến trúc. Chọn được ví dụ thực tế các tổ chức sử dụng các kiến trúc cơ sở dữ liệu. + Giải thích được ý nghĩa của mỗi sơ đồ. - Chia lớp làm ba nhóm, mỗi nhóm trình bày ưu-nhược điểm của mỗi loại kiến trúc. - Chính xác hóa kiến thức cho học sinh như ở phần nội dung. - Quan sát các tiêu chí. - Có thể học sinh không thể phân loại được. - Đọc sách giáo khoa trang 96 - Quan sát hình vẽ để nhận dạng các sơ đồ thuộc một trong ba kiến trúc tập trung. + Hệ cơ sở dữ liệu cá nhân: Ưu điểm: phát triển và sử dụng đơn giản. Nhược điểm: tính an toàn thường không cao. + Hệ cơ sở dữ liệu trung tâm: Ưu điểm: Có tính bảo mật cao hơn. Nhược điểm: xây dựng khó hơn. + Hệ cơ sở dữ liệu khách chủ: Ưu điểm: Chi phí cho phần cứng có thể giảm. Bổ sung máy khách dễ dàng. Nhược điểm: xây dựng khó. 3. Tìm hiểu các hệ cơ sở dữ liệu phân tán. a. Mục tiêu: - Học sinh biết khái niệm cơ sở dữ liệu phân tán. b. Nội dung: - Cơ sở dữ liệu phân tán là một tập hợp dữ liệu có liên quan về logic được dùng chung và phân tán về mặt vật lý trên một mạng máy tính. - Một hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán là một hệ thống phần mềm cho phép quản trị cơ sở dữ liệu phân tán và làm cho người dùng không nhận thấy sự phân tán. - Người dùng truy cập vào cơ sở dữ liệu phân tán thông qua chương trình ứng dụng. Có hai loại chương trình ứng dụng: + Chương trình không yêu cầu dữ liệu từ nơi khác. + Chương trình có yêu cầu dữ liệu từ nơi khác. c. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Nêu câu hỏi: dựa vào khái niệm cơ sở dữ liệu tập trung, em hiểu thế nào về hệ cơ sở dữ liệu phân tán. - Giáo viên chuẩn hóa lại khái niệm - Chiếu hình vẽ 81, 84 lên bảng. - Yêu cầu học sinh giải thích ý nghĩa của hình và cho biết sự khác biệt chính giữa hai hình vẽ đó. - Cơ sở dữ liệu được chia nhỏ lưu trữ trên nhiều máy khác nhau. - Quan sát hình vẽ. + Hình 81: cơ sở dữ liệu được tổ chức lưu trữ tại một dàn máy. Kiến trúc tập trung. + Hình 84: cơ sở dữ liệu được tổ chức lưu trữ trên nhiều máy. Kiến trúc phân tán. 4. Tìm hiểu ưu điểm, nhược điểm của hệ cơ sở dữ liệu phân tán so với hệ cơ sở dữ liệu tập trung . a. Mục tiêu: - Học sinh đánh giá được ưu điểm, nhược điểm của cơ sở dữ liệu phân tán. b. Nội dung: Ưu điểm: - Cấu trúc phân tán dữ liệu phù hợp với bản chất phân tán của nhiều người dùng. - Dữ liệu được chia sẻ trên mạng nhưng vẫn cho phép quản trị dữ liệu địa phương. - Dữ liệu có tính tin cậy cao. - Cho phép mở rộng các tổ chức một cách linh hoạt. Nhược điểm: - Hệ thống phức tạp. - Việc thiết kế cơ sở dữ liệu phân tán phức tạp. - Đảm bảo an ninh khó khăn. - Khó đảm bảo tính nhất quán dữ liệu. c. Các bước tiến hành: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH - Giới thiệu một số tiêu chí đánh giá: + Độ phức tạp thiết kế. + Khả năng truy cập. + Tính nhất quán dữ liệu. + Khả năng bảo mật. + Giá thành cài đặt. - Yêu cầu học sinh thảo luận để đánh giá ưu/nhược điểm của mỗi loại kiến trúc. - Cho học sinh tham khảo nội dung: Một số ưu điểm và hạn chế của các hệ cơ sở dữ liệu phân tán và so sánh với hệ cơ sở dữ liệu tập trung. - Nhấn mạnh những ưu/nhược điểm cơ bản + Ưu: Một dữ liệu có thể được lưu trữ ở một số cơ sở dữ liệu con. Để trả lời một truy vấn có thể sử dụng dữ liệu ở nhiều nơi khác nhau. + Nhược: Xây dựng phức tạp. Chi phí xây dựng cao. - Quan sát các tiêu chí đánh giá ưu nhược điểm. - Ưu điểm của hệ phân tán + Phù hợp với thực tế: người dùng luôn phân tán. + Dữ liệu có độ tin cậy cao. + Mở rộng mạng dễ dàng. - Hạn chế của hệ phân tán: + Hệ thống phức tạp, chi phí cao. + Đảm bảo an ninh, tính nhất quán khó khăn. - Ghi nhớ những ưu điểm và nhược điểm cơ bản. 5. Củng cố kiến thức - Giáo viên: Hãy nêu ba kiểu kiến trúc tập trung. - Học sinh: Hệ cơ sở dữ liệu cá nhân, hệ cơ sở dữ liệu trung tâm, hệ cơ sở dữ liệu khách-chủ. - Giáo viên: Chiếu hình vẽ hệ thống hóa các hệ cơ sở dữ liệu: Các hệ CSDL Hệ CSDL tập trung Hệ CSDL phân tán Hệ CSDL cá nhân Hệ CSDL trung tâm Hệ CSDL khách chủ Hệ CSDL thuần nhất Hệ CSDL hỗn hợp 2. Câu hỏi và bài tập ở nhà - Khái niệm hệ cơ sở dữ liệu phân tán? - So sánh ưu nhược điểm của các hệ cơ sở dữ liệu phân tán với hệ cơ sở dữ liệu tập trung. - Trả lời các câu hỏi và bài tập 1, 2, 3, sách giáo khoa, trang 102. - Xem trước nội dung bài: Bảo mật thông tin trong các hệ cơ sở dữ liệu.