Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1: Tổng quan về Cơ sở dữ liệu (Bản đẹp)

 Chương 1
Tổng quan về CSDL
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 2
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
  Tên, địa chỉ, số điện thoại của khách hàng
  Báo cáo doanh thu
  Đăng ký học phần
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 3
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
  Danh sách sinh viên
  Niên giám điện thoại
  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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 4
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
  Định nghĩa – khai báo bộ khung dữ liệu cùng với các mô tả
 chi tiết về dữ liệu
  Xây dựng – lưu trữ dữ liệu lên bộ nhớ phụ
  Xử lý – truy vấn, cập nhật và phát sinh báo cáo
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 5
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 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 6
 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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 7
Một ví dụ về CSDL (tt)
 Quản lý đề án của một công ty
 - Định nghĩa CSDL
  Cấu trúc bảng, bao gồm các thành phần dữ liệu và kiểu dữ
 liệu tương ứng
 - Xây dựng CSDL
  Đưa dữ liệu vào các bảng
 - Xử lý CSDL
  Thực hiện các truy vấn: “Cho biết những nhân viên thuộc
 phòng 5”
  Thực hiện các phép cập nhật: “Chuyển nhân viên Nguyễn
 Thanh Tùng sang phòng số 1”
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 8
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 9
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
 Quản lý dữ liệu Dữ liệu
 tin
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 10
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 11
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 12
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 13
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 14
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 15
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
  Đối tượng
  Thuộc tính của đối tượng
  Mối liên hệ
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 16
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 17
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 18
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 19
Quản trị viên 
 Có trách nhiệm quản lý hệ CSDL
 - Cấp quyền truy cập CSDL
 - Điều phối và giám sát việc sử dụng CSDL
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 20
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 21
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,
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 22
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 23
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 24
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 25
Kiến trúc của HQT CSDL (tt)
 Độc lập dữ liệu
 - Độc lập logic
  Khả năng thay đổi lược đồ quan niệm mà không thay đổi lược
 đồ ngoài hoặc các CTƯD
 - Độc lập vật lý
  Khả năng thay đổi lược đồ trong mà không làm thay đổi lược
 đồ quan niệm cũng như lược đồ ngoài
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 26
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 27
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 28
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 29
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 30
Các tính năng của HQT CSDL (tt)
 Các tính năng khác
 - Chuẩn hóa
  Cho phép DBA định nghĩa và bắt buộc áp dụng một chuẩn
 thống nhất cho mọi người dùng
 - Uyển chuyển
  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
  Khi có một sự thay đổi lên CSDL, tất cả người dùng đều thấy
 được
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 31
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 32
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 33
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 34
 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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 35
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 36
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 37
 Ví dụ mô hình mạng
 SVien MHoc 
 MHOC_SAU
 MHOC_MO
 MHOC_TRUOC
 SVIEN_DIEM
 HPhan DKien
 KQUA_HPHAN
 KQua
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 38
 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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 39
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
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 40
 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
 Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 41
Ngôn ngữ CSDL
 Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu 
 (DDL – Data Definition Language)
  Xác định ra lược đồ quan niệm
 Ngôn ngữ lưu trữ dữ liệu
 (SDL – Storage Definition Language)
  Ngôn ngữ định nghĩa lược đồ trong
 Ngôn ngữ định nghĩa khung nhìn
 (VDL – View Definition Language)
  Ngôn ngữ định nghĩa lược đồ ngoài
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 42
Ngôn ngữ CSDL (tt)
 Ngôn ngữ thao tác dữ liệu 
 (DML – Data Manipulation Language)
  Cho phép truy xuất, thêm, xóa, sửa dữ liệu
  Mức cao (phi thủ tục)
  Mức thấp (thủ tục)
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 43
Bài tập về nhà
 Đọc ‘Kiến trúc của HQT CSDL’
 - Chương 1, phần 1.2, trang 9 – 15
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 44
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 45