Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1: Tổng quan về Cơ sở dữ liệu

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1: Tổng quan về Cơ sở dữ liệu

1. Chương 1 Tổng quan về CSDL
2. Nội dung chi tiết ¡ Giới thiệu ¡ Quá trình phát triển ¡ Một số đặc tính của CSDL ¡ Người sử dụng CSDL ¡ Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Các tính năng của HQT CSDL ¡ Các khái niệm ¡ Ngôn ngữ CSDL 2
3. Giới thiệu ¡ Ví dụ - Kinh doanh Thông tin - Ngân hàng và tài chính - Giáo dục Chọn lọc - Hành chính - Giải trí Dữ liệu - ¡ Dữ liệu (Data) - Một mô tả hình thức về thông tin và hoạt động Ÿ Tên, địa chỉ, số điện thoại của khách hàng Ÿ Báo cáo doanh thu Ÿ Đăng ký học phần 3
4. Giới thiệu (tt) ¡ Cơ sở dữ liệu (Database) - Một tập hợp có cấu trúc của những dữ liệu có liên quan với nhau được lưu trữ trong máy tính Ÿ Danh sách sinh viên Ÿ Niên giám điện thoại Ÿ Danh mục các đề án - Một CSDL biểu diễn một phần của thế giới thực (thế giới thu nhỏ) - CSDL được thiết kế, xây dựng, và lưu trữ với một mục đích xác định, phục vụ cho một số ứng dụng và người dùng - Tập ngẫu nhiên của các dữ liệu không thể xem là một CSDL 4
5. Giới thiệu (tt) ¡ Hệ quản trị CSDL (Database Management System) - Tập hợp các chương trình cho phép người sử dụng tạo ra và duy trì CSDL - Một phần mềm hệ thống cho phép định nghĩa, xây dựng và xử lý dữ liệu Ÿ Định nghĩa – khai báo bộ khung dữ liệu cùng với các mô tả chi tiết về dữ liệu Ÿ Xây dựng – lưu trữ dữ liệu lên bộ nhớ phụ Ÿ Xử lý – truy vấn, cập nhật và phát sinh báo cáo 5
6. Giới thiệu (tt) ¡ Hệ CSDL (Database System) Người sử dụng/Lập trình viên Chương trình ứng dụng/Truy vấn HQT CSDL Xử lý truy vấn Truy xuất dữ liệu Định nghĩa Catalog CSDL CSDL Hệ CSDL 6
7. Một ví dụ về CSDL NHANVIEN HONV TENLOT TENNV MANV NGSINH MA_NQL PHG Tran Hong Quang 987987987 03/09/1969 987654321 4 Nguyen Thanh Tung 333445555 12/08/1955 888665555 5 Nguyen Manh Hung 666884444 09/15/1962 333445555 5 Tran Thanh Tam 453453453 07/31/1972 333445555 5 DEAN TENDA MADA DDIEM_DA PHONG San pham X 1 VUNG TAU 5 San pham Y 2 NHA TRANG 5 San pham Z 3 TP HCM 5 Tin hoc hoa 10 HA NOI 4 PHANCONG MA_NVIEN SODA THOIGIAN 123456789 1 32.5 123456789 2 7.5 666884444 3 40.0 453453453 1 20.0 7
8. Một ví dụ về CSDL (tt) ¡ Quản lý đề án của một công ty - Định nghĩa CSDL Ÿ Cấu trúc bảng, bao gồm các thành phần dữ liệu và kiểu dữ liệu tương ứng - Xây dựng CSDL Ÿ Đưa dữ liệu vào các bảng - Xử lý CSDL Ÿ Thực hiện các truy vấn: “Cho biết những nhân viên thuộc phòng 5” Ÿ Thực hiện các phép cập nhật: “Chuyển nhân viên Nguyễn Thanh Tùng sang phòng số 1” 8
9. Nội dung chi tiết ¡ Giới thiệu ¡ Quá trình phát triển ¡ Một số đặc tính của CSDL ¡ Người sử dụng CSDL ¡ Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Các tính năng của HQT CSDL ¡ Các khái niệm ¡ Ngôn ngữ CSDL 9
10. Quá trình phát triển ¡ Tập tin (File) Chương trình ứng dụng 1 Quản lý dữ liệu Tập Hệ tin Thống Chương trình ứng dụng 2 Quản Tập Lý Quản lý dữ liệu tin Tập Tin Chương trình ứng dụng 3 Tập Dữ liệu Quản lý dữ liệu tin 10
11. Quá trình phát triển (tt) ¡ Hạn chế - Dữ liệu bị trùng lắp và dư thừa - Thiếu tính nhất quán giữa các dữ liệu - Khó khăn trong việc truy xuất - Việc chia sẻ dữ liệu bị hạn chế - Khó khôi phục 11
12. Quá trình phát triển (tt) ¡ Cơ sở dữ liệu (Database) Chương trình ứng dụng 1 Quản lý dữ liệu Hệ Chương trình ứng dụng 2 Quản Quản lý dữ liệu Trị CSDL CSDL Chương trình ứng dụng 3 Quản lý dữ liệu 12
13. Nội dung chi tiết ¡ Giới thiệu ¡ Quá trình phát triển ¡ Một số đặc tính của CSDL - Tính tự mô tả - Tính độc lập giữa chương trình và dữ liệu - Tính trừu tượng dữ liệu - Tính nhất quán - Các cách nhìn dữ liệu ¡ Người sử dụng CSDL ¡ Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Các tính năng của HQT CSDL ¡ Các khái niệm ¡ Ngôn ngữ CSDL 13
14. Tính tự mô tả ¡ Hệ CSDL không chỉ chứa bản thân CSDL mà còn chứa định nghĩa đầy đủ (mô tả) của CSDL ¡ Các định nghĩa được lưu trữ trong catalog - Chứa các thông tin về cấu trúc tập tin, kiểu và dạng thức lưu trữ của mỗi thành phần dữ liệu và những ràng buộc dữ liệu ¡ Dữ liệu trong catalog gọi là meta-data (data of data) ¡ Các CTƯD có thể truy xuất đến nhiều CSDL nhờ thông tin cấu trúc được lưu trữ trong catalog 14
15. Tính độc lập ¡ Vì định nghĩa về cấu trúc CSDL được lưu trữ trong catalog nên khi có thay đổi nhỏ về cấu trúc ta ít phải sửa lại chương trình Chương trình Độc lập Dữ liệu 15
16. Tính trừu tượng ¡ Hệ CSDL cho phép trình bày dữ liệu ở một mức trừu tượng cho phép, nhằm che bớt những chi tiết lưu trữ thật của dữ liệu ¡ Trừu tượng hóa dữ liệu - Mô hình dữ liệu Ÿ Đối tượng Ÿ Thuộc tính của đối tượng Ÿ Mối liên hệ 16
17. Tính nhất quán ¡ Lưu trữ dữ liệu thống nhất - Tránh được tình trạng trùng lắp thông tin ¡ Có cơ chế điều khiển truy xuất dữ liệu hợp lý - Tránh được việc tranh chấp dữ liệu - Bảo đảm dữ liệu luôn đúng tại mọi thời điểm 17
18. Các cách nhìn dữ liệu ¡ Hệ CSDL cho phép nhiều người dùng thao tác lên cùng một CSDL ¡ Mỗi người đòi hỏi một cách nhìn (view) khác nhau về CSDL ¡ Một view là - Một phần của CSDL hoặc - Dữ liệu tổng hợp từ CSDL 18
19. Nội dung chi tiết ¡ Giới thiệu ¡ Quá trình phát triển ¡ Một số đặc tính của CSDL ¡ Người sử dụng CSDL - Quản trị viên (Database Administrator - DBA) - Thiết kế viên (Database Designer) - Người dùng cuối (End User) ¡ Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Các tính năng của HQT CSDL ¡ Các khái niệm ¡ Ngôn ngữ CSDL 19
20. Quản trị viên ¡ Có trách nhiệm quản lý hệ CSDL - Cấp quyền truy cập CSDL - Điều phối và giám sát việc sử dụng CSDL 20
21. Thiết kế viên ¡ Chịu trách nhiệm về - Lựa chọn cấu trúc phù hợp để lưu trữ dữ liệu - Quyết định những dữ liệu nào cần được lưu trữ ¡ Liên hệ với người dùng để nắm bắt được những yêu cầu và đưa ra một thiết kế CSDL thỏa yêu cầu này ¡ Có thể là 1 nhóm các DBA quản lý các CSDL sau khi việc thiết kế hoàn tất 21
22. Người dùng cuối ¡ Người ít sử dụng - Ít khi truy cập CSDL, nhưng cần những thông tin khác nhau trong mỗi lần truy cập và dùng những câu truy vấn phức tạp - Người quản lý ¡ Người sử dụng thường xuyên - Thường xuyên truy vấn và cập nhật CSDL nhờ vào một số các chức năng đã được xây dựng sẳn - Nhân viên ¡ Người sử dụng đặc biệt - Thông thạo về HQT CSDL, tự xây dựng những truy vấn phức tạp cho công việc - Kỹ sư, nhà khoa học, người phân tích, 22
23. Nội dung chi tiết ¡ Giới thiệu ¡ Quá trình phát triển ¡ Một số đặc tính của CSDL ¡ Người sử dụng CSDL ¡ Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Các tính năng của HQT CSDL ¡ Các khái niệm ¡ Ngôn ngữ CSDL 23
24. Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Kiến trúc 3 lược đồ Mức ngoài Người dùng Người dùng Lược đồ ngoài 1 Lược đồ ngoài n Ánh xạ ngoài/ Ánh xạ quan niệm Mức quan niệm Lược đồ quan niệm Ánh xạ quan niệm/ Ánh xạ trong Lược đồ trong Mức trong 24
25. Kiến trúc của HQT CSDL (tt) ¡ Mức trong (lược đồ trong) - Mô tả cấu trúc lưu trữ vật lý CSDL ¡ Mức quan niệm (lược đồ quan niệm) - Mô tả cấu trúc của toàn thể CSDL cho 1 cộng đồng người sử dụng, gồm thực thể, kiểu dữ liệu, mối liên hệ và ràng buộc - Che bớt các chi tiết của cấu trúc lưu trữ vật lý ¡ Mức ngoài (lược đồ ngoài) - Còn gọi là mức khung nhìn (view) - Mô tả một phần của CSDL mà 1 nhóm người dùng quan tâm đến và che dấu phần còn lại của CSDL đối với nhóm người dùng đó 25
26. Kiến trúc của HQT CSDL (tt) ¡ Độc lập dữ liệu - Độc lập logic Ÿ Khả năng thay đổi lược đồ quan niệm mà không thay đổi lược đồ ngoài hoặc các CTƯD - Độc lập vật lý Ÿ Khả năng thay đổi lược đồ trong mà không làm thay đổi lược đồ quan niệm cũng như lược đồ ngoài 26
27. Kiến trúc của HQT CSDL (tt) User/Application Database Administrator Transaction Commands Queries, Updates DDL Commands Transaction Query Compiler DDL Compiler Manager Metadata, Statistics Query plan Metadata Execution Logging & Concurrency Engine Recovery Control Index, File & Record Request Index/File/ Log Pages Record Manager Data, Lock Table Metadata, Page Commands Indexes Buffer Buffers Manager Read/Write Pages Storage Manager Storage 27
28. Nội dung chi tiết ¡ Giới thiệu ¡ Quá trình phát triển ¡ Một số đặc tính của CSDL ¡ Người sử dụng CSDL ¡ Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Các tính năng của HQT CSDL ¡ Các khái niệm ¡ Ngôn ngữ CSDL 28
29. Các tính năng của HQT CSDL ¡ Kiểm soát được tính dư thừa của dữ liệu - Tích hợp các nhu cầu dữ liệu của người dùng để xây dựng một CSDL thống nhất ¡ Chia sẻ dữ liệu - Trong môi trường đa người dùng, các HQT phải cho phép truy xuất dữ liệu đồng thời ¡ Hạn chế những truy cập không cho phép - Từng người dùng và nhóm người dùng có một tài khoản và mật mã để truy xuất dữ liệu ¡ Cung cấp nhiều giao diện - HQT cung cấp ngôn ngữ giữa CSDL và người dùng 29
30. Các tính năng của HQT CSDL (tt) ¡ Đảm bảo các ràng buộc toàn vẹn - RBTV (Integrity Constraints) là những qui định cần được thỏa mãn để đảm bảo dữ liệu luôn phản ánh đúng ngữ nghĩa của thế giới thực - Một số RB có thể được khai báo với HQT và HQT sẽ tự động kiểm tra. Một số RB khác được kiểm tra nhờ CTƯD ¡ Khả năng sao lưu dự phòng khi gặp sự cố - Có khả năng khôi phục dữ liệu khi có sự hư hỏng về phần cứng hoặc phần mềm 30
31. Các tính năng của HQT CSDL (tt) ¡ Các tính năng khác - Chuẩn hóa Ÿ Cho phép DBA định nghĩa và bắt buộc áp dụng một chuẩn thống nhất cho mọi người dùng - Uyển chuyển Ÿ Khi nhu cầu công việc thay đổi, cấu trúc CSDL rất có thể thay đổi, HQT cho phép thêm hoặc mở rộng cấu trúc mà không làm ảnh hưởng đến CTƯD - Giảm thời gian phát triển ứng dụng - Tính khả dụng Ÿ Khi có một sự thay đổi lên CSDL, tất cả người dùng đều thấy được 31
32. Nội dung chi tiết ¡ Giới thiệu ¡ Quá trình phát triển ¡ Một số đặc tính của CSDL ¡ Người sử dụng CSDL ¡ Các tính năng của HQT CSDL ¡ Kiến trúc của HQT CSDL ¡ Các khái niệm - Mô hình dữ liệu - Lược đồ - Thể hiện ¡ Ngôn ngữ CSDL 32
33. Mô hình dữ liệu ¡ Mô hình dữ liệu (Data Model) bao gồm - Các khái niệm biểu diễn dữ liệu - Các phép toán xử lý dữ liệu 33
34. Mô hình dữ liệu (tt) ¡ Mô hình mức cao - Cung cấp các khái niệm gần gũi với người dùng - Mô hình phải tự nhiên và giàu ngữ nghĩa - VD: mô hình thực thể kết hợp (ER), mô hình đối tượng ¡ Mô hình cài đặt - Đưa ra các khái niệm người dùng có thể hiểu được nhưng không quá xa với cách dữ liệu được tổ chức thật sự trên máy tính - VD: mô hình quan hệ, mô hình mạng, mô hình phân cấp ¡ Mô hình mức thấp (mô hình vật lý) - Đưa ra các khái niệm mô tả chi tiết về cách thức dữ liệu được lưu trữ trong máy tính 34
35. Ví dụ mô hình ER Diem MaHP Hocky (0,n) (1,1) Nam Gvien hoc HPhan mo mhoctruoc MaSV (1,n) MaMH (0,n) Ten TenMH Lop SVien Khoa MHoc Nganh Tinchi (0,n) dieukien (0,n) mhocsau 35
36. Ví dụ mô hình đối tượng SVien Ten HPhan Lop hoc Ten Nganh SLuong 1 * 0 * LapTKB() InBangDiem() 1 Diem mo DiemTH DiemLT DiemPrj 0 * SuaDiem() MHoc Ten Khoa +MHoc truoc SoTinChi 0 * CapNhatSTC() 0 * Dieu kien +MHoc sau 36
37. Ví dụ mô hình quan hệ SVien Hoc HPhan MaSV MaSV MaHP Ten MaHP SLuong Lop DiemLT MaMH Nganh DiemTH MHoc DKien MaMH MaMH TenMH MaMHTruoc Khoa TinChi 37
38. Ví dụ mô hình mạng SVien MHoc MHOC_SAU MHOC_MO MHOC_TRUOC SVIEN_DIEM HPhan DKien KQUA_HPHAN KQua 38
39. Ví dụ mô hình phân cấp KQua Mức 1: DiemTH DiemLT HPhan SVien Mức 2: TenHP SLuong TenSV Lop Nganh MHoc Mức 3: TenMH Khoa TinChi 39
40. Lược đồ ¡ Lược đồ CSDL (Database Schema) - Là các mô tả về cấu trúc và ràng buộc trên CSDL SVien Ten MaSV Nam Khoa Mhoc TenMH MaMH TinChi Khoa DKien MaMH MaMH_Truoc KHoc MaKH MaMH HocKy Nam GV KQua MaKH MaSV Diem 40
41. Thể hiện ¡ Thể hiện CSDL (Database Instance) - Là dữ liệu hiện thời được lưu trữ trong CSDL ở một thời điểm nào đó - Tình trạng của CSDL Mhoc TenMH MaMH TinChi Khoa KQua MaSV MaKH Diem Nhap mon tin hoc COSC1310 4 CNTT 17 112 8 Cau truc du lieu COSC3320 4 CNTT 17 119 6 8 85 10 Toan roi rac MATH2410 3 TOAN 8 92 9 Co so du lieu COSC3380 3 CNTT 8 102 8 8 135 10 SVien Ten MaSV Nam Khoa DKien MaMH MaMH_Truoc Son 17 1 CNTT COSC3380 COSC3320 Bao 8 2 CNTT COSC3380 MATH2410 COSC3320 COSC3380 41
42. Ngôn ngữ CSDL ¡ Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (DDL – Data Definition Language) Ÿ Xác định ra lược đồ quan niệm ¡ Ngôn ngữ lưu trữ dữ liệu (SDL – Storage Definition Language) Ÿ Ngôn ngữ định nghĩa lược đồ trong ¡ Ngôn ngữ định nghĩa khung nhìn (VDL – View Definition Language) Ÿ Ngôn ngữ định nghĩa lược đồ ngoài 42
43. Ngôn ngữ CSDL (tt) ¡ Ngôn ngữ thao tác dữ liệu (DML – Data Manipulation Language) Ÿ Cho phép truy xuất, thêm, xóa, sửa dữ liệu Ÿ Mức cao (phi thủ tục) Ÿ Mức thấp (thủ tục) 43
44. Bài tập về nhà ¡ Đọc ‘Kiến trúc của HQT CSDL’ - Chương 1, phần 1.2, trang 9 – 15 44