Kiến trúc lấy dữ liệu làm trung tâm

Trong kiến trúc lấy dữ liệu làm trung tâm, dữ liệu được tập trung và được truy cập thường xuyên bởi các thành phần khác, điều này sẽ sửa đổi dữ liệu. Mục đích chính của phong cách này là đạt được tính toàn vẹn của dữ liệu. Kiến trúc lấy dữ liệu làm trung tâm bao gồm các thành phần khác nhau giao tiếp thông qua các kho dữ liệu được chia sẻ. Các thành phần truy cập một cấu trúc dữ liệu được chia sẻ và tương đối độc lập, trong đó, chúng chỉ tương tác thông qua kho dữ liệu.

Các ví dụ nổi tiếng nhất của kiến trúc lấy dữ liệu làm trung tâm là kiến trúc cơ sở dữ liệu, trong đó lược đồ cơ sở dữ liệu chung được tạo bằng giao thức định nghĩa dữ liệu - ví dụ: một tập hợp các bảng liên quan với các trường và kiểu dữ liệu trong RDBMS.

Một ví dụ khác về kiến trúc lấy dữ liệu làm trung tâm là kiến trúc web có một lược đồ dữ liệu chung (tức là siêu cấu trúc của Web) và tuân theo mô hình dữ liệu siêu phương tiện và các quy trình giao tiếp thông qua việc sử dụng các dịch vụ dữ liệu dựa trên web được chia sẻ.

Các loại thành phần

Có hai loại thành phần -

A central datacấu trúc hoặc kho dữ liệu hoặc kho dữ liệu, nơi chịu trách nhiệm cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn. Nó đại diện cho trạng thái hiện tại.
A data accessor hoặc một tập hợp các thành phần độc lập hoạt động trên kho dữ liệu trung tâm, thực hiện các phép tính và có thể đưa lại kết quả.

Sự tương tác hoặc giao tiếp giữa những người truy cập dữ liệu chỉ thông qua kho dữ liệu. Dữ liệu là phương tiện giao tiếp duy nhất giữa các khách hàng. Luồng kiểm soát phân biệt kiến trúc thành hai loại:

Phong cách kiến trúc kho lưu trữ
Phong cách kiến trúc bảng đen

Phong cách kiến trúc kho lưu trữ

Trong Kiểu kiến trúc kho lưu trữ, kho lưu trữ dữ liệu là thụ động và các máy khách (thành phần phần mềm hoặc tác nhân) của kho dữ liệu đang hoạt động, điều khiển luồng logic. Các thành phần tham gia kiểm tra kho dữ liệu để biết các thay đổi.

Máy khách gửi yêu cầu đến hệ thống để thực hiện các hành động (ví dụ: chèn dữ liệu).
Các quy trình tính toán là độc lập và được kích hoạt bởi các yêu cầu đến.
Nếu các loại giao dịch trong một luồng giao dịch đầu vào kích hoạt lựa chọn các quy trình để thực hiện, thì đó là cơ sở dữ liệu hoặc kiến trúc kho lưu trữ truyền thống hoặc kho lưu trữ thụ động.
Cách tiếp cận này được sử dụng rộng rãi trong DBMS, hệ thống thông tin thư viện, kho giao diện trong CORBA, trình biên dịch và môi trường CASE (kỹ thuật phần mềm hỗ trợ máy tính).

Ưu điểm

Cung cấp tính năng toàn vẹn dữ liệu, sao lưu và khôi phục.
Cung cấp khả năng mở rộng và khả năng tái sử dụng của các tác nhân vì chúng không có giao tiếp trực tiếp với nhau.
Giảm chi phí dữ liệu tạm thời giữa các thành phần phần mềm.

Nhược điểm

Nó dễ bị hỏng hơn và có thể xảy ra việc sao chép hoặc sao chép dữ liệu.
Sự phụ thuộc cao giữa cấu trúc dữ liệu của kho dữ liệu và các tác nhân của nó.
Những thay đổi trong cấu trúc dữ liệu ảnh hưởng lớn đến các máy khách.
Quá trình phát triển dữ liệu rất khó khăn và tốn kém.
Chi phí di chuyển dữ liệu trên mạng đối với dữ liệu phân tán.

Phong cách kiến trúc bảng đen

Trong Kiểu kiến trúc Bảng đen, kho dữ liệu đang hoạt động và các máy khách của nó là thụ động. Do đó luồng logic được xác định bởi trạng thái dữ liệu hiện tại trong kho dữ liệu. Nó có một thành phần bảng đen, hoạt động như một kho lưu trữ dữ liệu trung tâm, và một biểu diễn bên trong được xây dựng và hoạt động bởi các phần tử tính toán khác nhau.

Một số thành phần hoạt động độc lập trên cấu trúc dữ liệu chung được lưu trữ trong bảng đen.
Trong phong cách này, các thành phần chỉ tương tác thông qua bảng đen. Kho lưu trữ dữ liệu cảnh báo cho khách hàng bất cứ khi nào có thay đổi về kho dữ liệu.
Trạng thái hiện tại của giải pháp được lưu trữ trong bảng đen và quá trình xử lý được kích hoạt bởi trạng thái của bảng đen.
Hệ thống gửi thông báo được gọi là trigger và dữ liệu cho máy khách khi dữ liệu xảy ra thay đổi.
Cách tiếp cận này được tìm thấy trong một số ứng dụng AI và các ứng dụng phức tạp, chẳng hạn như nhận dạng giọng nói, nhận dạng hình ảnh, hệ thống bảo mật và hệ thống quản lý tài nguyên kinh doanh, v.v.
Nếu trạng thái hiện tại của cấu trúc dữ liệu trung tâm là kích hoạt chính của việc lựa chọn các quy trình để thực thi, thì kho lưu trữ có thể là một bảng đen và nguồn dữ liệu được chia sẻ này là một tác nhân hoạt động.
Một điểm khác biệt chính với các hệ thống cơ sở dữ liệu truyền thống là việc gọi các phần tử tính toán trong kiến trúc bảng đen được kích hoạt bởi trạng thái hiện tại của bảng đen, chứ không phải bởi các đầu vào bên ngoài.

Các bộ phận của mô hình bảng đen

Mô hình bảng đen thường được trình bày với ba phần chính:

Knowledge Sources (KS)

Nguồn tri thức, còn được gọi là Listeners hoặc là Subscriberslà các đơn vị riêng biệt và độc lập. Chúng giải quyết các phần của một vấn đề và tổng hợp các kết quả từng phần. Sự tương tác giữa các nguồn tri thức diễn ra duy nhất thông qua bảng đen.

Blackboard Data Structure

Dữ liệu trạng thái giải quyết vấn đề được tổ chức thành một hệ thống phân cấp phụ thuộc vào ứng dụng. Các nguồn kiến thức thực hiện các thay đổi đối với bảng đen để dần dần dẫn đến giải pháp cho vấn đề.

Control

Control quản lý các nhiệm vụ và kiểm tra trạng thái công việc.

Ưu điểm

Cung cấp khả năng mở rộng giúp dễ dàng bổ sung hoặc cập nhật nguồn kiến thức.
Cung cấp tính đồng thời cho phép tất cả các nguồn tri thức hoạt động song song vì chúng độc lập với nhau.
Hỗ trợ thử nghiệm cho các giả thuyết.
Hỗ trợ khả năng tái sử dụng của các tác nhân nguồn tri thức.

Nhược điểm

Sự thay đổi cấu trúc của bảng đen có thể có tác động đáng kể đến tất cả các tác nhân của nó vì tồn tại sự phụ thuộc chặt chẽ giữa bảng đen và nguồn tri thức.
Có thể khó quyết định khi nào chấm dứt suy luận vì chỉ có giải pháp gần đúng được mong đợi.
Sự cố đồng bộ hóa của nhiều tác nhân.
Những thách thức lớn trong việc thiết kế và thử nghiệm hệ thống.