Bài giảng Cơ sở dữ liệu Chương 1: ThS. Trần Quang Hải Bằng (mới nhất)

CƠ SỞ DỮ LIỆU ( Databases )

Chương 1: Tổng quan về CSDL

bangtqh@utc2.edu.vn

Nội dung

1. Các hệ thống tập tin

2. Các hệ thống cơ sở dữ liệu

3. Định nghĩa cơ sở dữ liệu

4. Định nghĩa hệ quản trị Cơ sở dữ liệu

5. Kiến trúc của một Cơ sở dữ liệu

6. Tính chất độc lập dữ liệu

7. Các mô hình dữ liệu

2 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.1. Xử lý trên hệ thống tập tin (cid:1) Mỗi ứng dụng có 1 hệ thống tập tin riêng Sales files:

Sales application

– PropertyForRent – PrivateOwner – Client

Contracts application

Contracts files – Lease – PropertyForRent – Client

3 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Các hạn chế của hệ thống tập tin

(cid:1) Dữ liệu tách biệt và không chia sẻ

– Mỗi ứng dụng có 1 hệ thống tập tin riêng – Việc chia sẻ dữ liệu giữa các ứng dụng vô cùng khó

khăn do khác nhau về cấu trúc.

(cid:1) Dữ liệu bị trùng lặp

– Tốn không gian lưu trữ – Có thể dẫn tới tình trạng không nhất quán dữ liệu khi

cập nhật trên các hệ thống khác nhau

(cid:1) Phụ thuộc dữ liệu

– Thuật toán xử lý phụ thuộc vào cấu trúc tập tin (đã

được định nghĩa) (cid:2) Khi thay đổi cấu trúc dữ liệu, khi nâng cấp dữ liệu thì phải thay đổi chương trình theo đó

4 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Các hạn chế của hệ thống tập tin (tt)

(cid:1) Định dạng không tương thích

– Các tập tin được định nghĩa theo ngôn ngữ lập trình

nào đó (cid:2) khó chia sẻ (cid:1) Câu truy vấn bị cố định trước

– Là hệ quả của việc phụ thuộc dữ liệu. – Mỗi chương trình truy xuất được phát triển cố định cho

một cấu trúc dữ liệu bên dưới.

5 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.2. Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu

Data entry and reports

Sales application

DBMS

Data entry and reports

Sales

Contracts

(cid:1) Dữ liệu độc lập với chương trình (cid:1) Dữ liệu được quản lý tập trung (cid:1) Dữ liệu được chia sẻ cho nhiều ứng dụng (cid:1) Dữ liệu được đảm bảo an toàn (cid:1) Dữ liệu ít dư thừa

Contracts application Database

6 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.3. Định nghĩa Cơ sở dữ liệu

(cid:1) Cơ sở dữ liệu là tập hợp dữ liệu được tổ chức theo một cấu trúc chặt chẽ nhằm phục vụ (chia sẻ) cho nhiều mục tiêu khác nhau một cách có chọn lọc

(cid:1) Ví dụ:

– Cơ sở dữ liệu nhân viên – Cơ sở dữ liệu hàng hóa – Cơ sở dữ liệu khách hàng – ….v.v.

(cid:1) Hệ cơ sở dữ liệu gồm 4 thành phần: CSDL, Người sử

dụng, Phần mềm, Phần cứng

7 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

(cid:1) Định nghĩa

– Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS – Database

Management System) là hệ thống phần mềm cung cấp công cụ để xây dựng CSDL, thao tác trên CSDL và kiểm soát việc truy xuất trên CSDL

(cid:1) Ví dụ:

– Microsoft Access – Microsoft SQL-Server – Oracle – DB2

8 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL

9 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)

(cid:1) Mức vật lý (Physical Level)

– Dữ liệu gì và được lưu trữ như thế nào ? ở đâu (đĩa từ, băng từ, track, sector … nào) ? Cần các chỉ mục gì ?

– Việc truy xuất

là tuần tự (Sequential Access) hay ngẫu nhiên (Random Access) đối với từng loại dữ liệu.

– Những người hiểu và làm việc với CSDL tại mức này là người quản trị CSDL (Administrator), những người sử dụng (NSD) chuyên môn.

10 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt) (cid:1) Mức quan niệm (Conceptual/Logical Level) – Giải quyết cho câu hỏi CSDL cần phải

lưu giữ bao nhiêu loại dữ liệu ? Đó là những dữ liệu gì ? Mối quan hệ giữa các loại dữ liệu này như thế nào ? – CSDL mức quan niệm là sự biểu diễn trừu tượng CSDL mức vật lý. CSDL mức vật lý là sự cài đặt cụ thể của CSDL mức quan niệm

(cid:1) Mức ngoài (External Level)

– Là mức dành cho người sử dụng (ương trình ứng

dụng) làm việc. – Cung cấp các

"khung nhìn" (View) để tùy theo đó

người sử dụng được "nhìn thấy" cái gì của CSDL

11 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)

External view 2

External view 1

Staff_no LName Bno

Sno FName LName Age Salary

Staff_No FName LName DOB Salary Branch_No

Conceptual level

struct STAFF {

int Staff_No; int Branch_No;

Internal level

char FName [15]; char LName [15];

struct date Date_of_Birth; float Salary; struct STAFF *next;

}; index Staff_No; index Branch_No

12 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Các mức nhìn (levels)

(cid:1) Mức khung nhìn/ngoài: là các góc nhìn khác nhau của các nhóm người sử dụng về CSDL. Mỗi nhóm người dùng có một góc nhìn (view) khác nhau về CSDL

(cid:1) Mức quan niệm (Conceptual level): là mức nhìn tổng thể về CSDL, đây là góc nhìn của người có trách nhiệm quản trị CSDL.

(cid:1) Mức vật lý / trong (Physical / Internal level): là mức tổ chức vật lý của dữ liệu trong CSDL, đây là góc nhìn của những nhà phát triển (deverlopers) CSDL

13 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.6. Độc lập dữ liệu

(cid:1) Độc lập logic:

– Các thay đổi lược đồ quan niệm (thêm/xóa thực thể) thì không làm ảnh hưởng tới lược đồ ngoài hay phải viết lại chương trình ứng dụng

(cid:1) Độc lập vật lý:

– Các thay đổi của lược đồ vật lý (vd: thay đổi cách thức tổ chức dữ liệu) không làm thay đổi lược đồ quan niệm.

14 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.6. Độc lập dữ liệu (tt)

External Schemea

Logical data independence

External/Conceptual mapping

Conceptual Schemea

Physical data independence

Conceptual/Internal mapping

Internal Schemea

15 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

1.7. Mô hình dữ liệu

(cid:1) Định nghĩa mô hình dữ liệu:

– Là mô hình trừu tượng dùng để mô tả dữ liệu và

phương thức (phép toán) truy xuất dữ liệu

– Có nhiều loại mô hình dữ liệu khác nhau (để mô tả dữ liệu trong CSDL), mỗi loại đực trưng cho một cách tiếp cận khác nhau của các nhà phân tích

(cid:1) Các loại mô hình dữ liệu

– Mô hình phân cấp (Hierarchical model) – Mô hình mạng (network model) – Mô hình quan hệ (relation model) – Mô hình thực thể liên kết (entity–relatiship model) – Mô hình hướng đối tượng (object oriented model)

16 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Ví dụ mô hình phân cấp

KQua

Mức 1:

DiemTH

DiemLT

SVien

HPhan

Mức 2:

TenSV

Lop

Nganh

TenHP

SLuong

- Khi truy xuất: Đi từ gốc đến phần tử cần xét

MHoc

Mức 3:

TenMH

Khoa

TinChi

17 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Ví dụ mô hình mạng

MHoc

SVien

MHOC_SAU

MHOC_MO

MHOC_TRUOC

SVIEN_DIEM

HPhan

DKien

KQUA_HPHAN

KQua

- Kiểu liên kết đi từ mẫu tin chủ (owner record) đến mẫu tin thành viên (member)

18 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Ví dụ mô hình quan hệ

SVien

Hoc

HPhan

MaSV

MaHP

Ten

MaHP

SLuong

Lop

DiemLT

MaMH

Nganh

DiemTH

MHoc

DKien

MaMH

TenMH

MaMHTruoc

Khoa

TinChi

19 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Ví dụ mô hình hướng đối tượng

SVien

hoc

Ten Lop Nganh

HPhan Ten SLuong

1..* 1..*

0..* 0..*

LapTKB() InBangDiem()

1 1

Diem DiemTH DiemLT DiemPrj

0..* 0..*

SuaDiem()

MHoc

+MHoc truoc

Ten Khoa SoTinChi

0..* 0..*

CapNhatSTC()

Dieu kien

0..* 0..* +MHoc sau

20 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

VD mô hình Entity-Relationship (ER)

MaHP

Diem

Hocky

Nam

Gvien

(1,1)

(0,n)

hoc

HPhan

mhoctruoc

(1,n)

(0,n)

MaMH TenMH

SVien

MHoc

MaSV Ten Lop

Khoa Tinchi

Nganh

(0,n)

dieukien

(0,n)

mhocsau

21 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Mô hình hóa nhiều cấp

Thực tế

- Độc lập với mô hình dữ liệu - Độc lập với DBMS

Mô hình quan niệm

Codasyl Relationnel Object XML

Mô hình Lôgic

- Phụ thuộc mô hình dữ liệu - Phụ thuộc DBMS

Mô hình vật lý

Phụ thuộc mô hình dữ liệu Phụ thuộc DBMS

- Tổ chức vật lý của dữ liệu - Cấu trúc của dữ liệu - Các cấu trúc chỉ mục

22 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Kiến trúc chung DBMS

Pgrogramers

DBA

Users

Queries

Application programs

Database schema

DBMS

DML preprocessor

Query preprocessor

DDL Compiler

Program Object code

Database manager

Dictionary manager

Access methods

File manager

System buffers

Database and system catalog

23 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Các chức năng của DBMS

(cid:1) Lưu trữ, tìm kiếm, cập nhật

(cid:1) Quản trị siêu cơ sở dữ liệu (Meta Databases/Catalog)

(cid:1) Hỗ trợ giao tác

(cid:1) Xử lý truy xuất đồng thời

(cid:1) Đảm bảo an toàn dữ liệu

(cid:1) Xử lý khôi phục sau sự cố

(cid:1) Quản lý lưu trữ vật lý

24 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Các vai trò trong CSDL

(cid:1) Quản trị dữ liệu (DA)

(cid:1) Quản trị Cơ sở dữ liệu (DBA)

(cid:1) Thiết kế CSDL (Database design)

(cid:1) Lập trình viên ứng dụng

(cid:1) Người sử dụng

25 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1

Ưu điểm của DBMS

(cid:1) Kiểm soát sự dư thừa dữ liệu (cid:1) Dữ liệu nhất quán (cid:1) Có nhiều thông tin hơn từ cùng 1 khối lượng dữ liệu (cid:1) Chia sẻ dữ liệu (cid:1) Cải thiện tính nhất quán của dữ liệu (cid:1) Cải tiến độ an toàn (cid:1) Đạt được các yêu cầu về chuẩn hóa (cid:1) Kinh tế hơn

26 bangtqh@utc2.edu.vn Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1