CƠ SỞ DỮ LIỆU
( Databases )
Chương 1: Các khái niệm cơ bản
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 mơ hình dữ liệu
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
2
1.1. Xử lý trên hệ thống tập tin
Mỗi ứng dụng có 1 hệ thống tập tin riêng
Sales files:
– PropertyForRent
– PrivateOwner
– Client
Contracts files
– Lease
– PropertyForRent
– Client
Sales application
Contracts
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
3
Các hạn chế của hệ thống tập tin
Dữ liệu tách biệt và khơng chia sẻ
– Mỗi ứng dụng có 1 hệ thống tập tin riêng
– Việc chia sẻ dữ liệu giữa các ứng dụng vơ cùng khó
khăn do khác nhau về cấu trúc.
Dữ liệu bị trùng lặp
– Tốn khơng gian lưu trữ
– Có thể dẫn tới tình trạng không nhất quán dữ liệu khi
cập nhật trên các hệ thống khác nhau
Phụ thuộc dữ liệu
– Thuật toán xử lý phụ thuộc vào cấu trúc tập tin (đã
được định nghĩa) Khi thay đổi cấu trúc dữ liệu, khi
nâng cấp dữ liệu thì phải thay đổi chương trình theo đó
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
4
Các hạn chế của hệ thống tập tin (tt)
Định dạng khơng tương thích
– Các tập tin được định nghĩa theo ngơn ngữ lập trình
nào đó khó chia sẻ
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.
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
5
1.2. Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu
Sales application
Data entry and
reports
Sales
DBMS
Contracts
Data entry and
reports
Contracts application
Database
Dữ liệu độc lập với chương trình
Dữ liệu được quản lý tập trung
Dữ liệu được chia sẻ cho nhiều ứng dụng
Dữ liệu được đảm bảo an tồn
Dữ liệu ít dư thừa
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
6
1.3. Định nghĩa Cơ sở dữ liệu
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
Ví dụ:
–
–
–
–
Cơ sở dữ liệu nhân viên
Cơ sở dữ liệu hàng hóa
Cơ sở dữ liệu khách hàng
….v.v.
Hệ cơ sở dữ liệu gồm 4 thành phần: CSDL, Người sử
dụng, Phần mềm, Phần cứng
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
7
1.4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
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
Ví dụ:
–
–
–
–
Microsoft Access
Microsoft SQL-Server
Oracle
DB2
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
8
1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
9
1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)
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.
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
10
1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)
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
Mức ngoài (External Level)
– Là mức dành cho người sử dụng (cương 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
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
11
1.5. Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)
External view 2
External view 1
Sno FName LName
Conceptual level
Internal level
Age Salary
Staff_No FName
LName
Staff_no LName Bno
DOB Salary Branch_No
struct STAFF {
int Staff_No;
int Branch_No;
char FName [15];
char LName [15];
struct date Date_of_Birth;
float Salary;
struct STAFF *next;
};
index Staff_No; index Branch_No
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
12
Các mức nhìn (levels)
Mức khung nhìn/ngồi: 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
Mức quan niệm (Conceptual level): là mức nhìn tổng
thể về CSDL, đây là góc nhìn của người có trách
nhiệm quản trị CSDL.
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
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
13
1.6. Độc lập dữ liệu
Độc lập logic:
– Các thay đổi lược đồ quan niệm (thêm/xóa thực thể) thì
khơng làm ảnh hưởng tới lược đồ ngoài hay phải viết
lại chương trình ứng dụng
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.
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
14
1.6. Độc lập dữ liệu (tt)
External
Schemea
External
Schemea
External/Conceptual
mapping
External
Schemea
Logical data independence
Conceptual
Schemea
Conceptual/Internal
mapping
Physical data independence
Internal
Schemea
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
15
1.7. Mơ hình dữ liệu
Định nghĩa mơ hình dữ liệu:
– Là mơ hình trừu tượng dùng để mơ tả dữ liệu và
phương thức (phép toán) truy xuất dữ liệu
– Có nhiều loại mơ 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
Các loại mơ hình dữ liệu
–
–
–
–
–
Mơ hình phân cấp (Hierarchical model)
Mơ hình mạng (network model)
Mơ hình quan hệ (relation model)
Mơ hình thực thể liên kết (entity–relatiship model)
Mơ hình hướng đối tượng (object model)
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
16
Ví dụ mơ hình phân cấp
KQua
Mức 1:
Mức 2:
DiemTH
DiemLT
SVien
HPhan
TenHP
TenSV
SLuong
Lop
Nganh
- Khi truy xuất: Đi từ gốc đến phần tử cần xét
Mức 3:
MHoc
TenMH
Khoa
TinChi
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
17
Ví dụ mơ 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)
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
18
Ví dụ mơ hình quan hệ
SVien
Hoc
HPhan
MaSV
MaSV
MaHP
Ten
MaHP
SLuong
Lop
DiemLT
MaMH
Nganh
DiemTH
MHoc
DKien
MaMH
MaMH
MaMHTruoc
TenMH
Khoa
TinChi
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
19
Ví dụ mơ hình hướng đối tượng
SVien
Ten
Lop
Nganh
hoc
1..*
0..*
LapTKB()
InBangDiem()
HPhan
Ten
SLuong
1
Diem
DiemTH
DiemLT
DiemPrj
mo
0..*
SuaDiem()
MHoc
Ten
Khoa
SoTinChi
+MHoc truoc
0..*
CapNhatSTC()
0..*
+MHoc sau
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
Dieu kien
20
VD mơ hình Entity-Relationship (ER)
MaHP
Diem
hoc
(0,n)
HPhan
Hocky
(1,1)
Nam
Gvien
mo
mhoctruoc
MaSV
Ten
Lop
Nganh
(1,n)
SVien
MaMH
TenMH
Khoa
Tinchi
(0,n)
MHoc
(0,n)
dieukien
(0,n)
mhocsau
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
21
Mơ hình hóa nhiều cấp
Thực tế
Mơ hình quan
niệm
- Độc lập với mơ hình dữ liệu
- Độc lập với DBMS
Mơ hình Lơgic
- Phụ thuộc mơ hình dữ liệu
- Phụ thuộc DBMS
Codasyl
Phụ thuộc mơ hình dữ liệu
Phụ thuộc DBMS
- Tổ chức vật lý của dữ liệu
- Cấu trúc của dữ liệu
- Các cấu trúc chỉ mục
Mơ hình vật lý
Relationnel
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
Object
XML
22
Kiến trúc chung DBMS
DBMS
Pgrogramers
Users
DBA
Application
programs
Queries
Database
schema
DML
preprocessor
Query
preprocessor
DDL
Compiler
Program
Object code
Database
manager
Dictionary
manager
Access methods
File manager
Database and
system
catalog
System buffers
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
23
Các chức năng của DBMS
Lưu trữ, tìm kiếm, cập nhật
Quản trị siêu cơ sở dữ liệu (Meta Databases/Catalog)
Hỗ trợ giao tác
Xử lý truy xuất đồng thời
Đảm bảo an tồn dữ liệu
Xử lý khơi phục sau sự cố
Quản lý lưu trữ vật lý
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
24
Các vai trò trong CSDL
Quản trị dữ liệu (DA)
Quản trị Cơ sở dữ liệu (DBA)
Thiết kế CSDL (Database design)
Lập trình viên ứng dụng
Người sử dụng
Cơ sở dữ liệu(Database) - Chương 1
25