Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Tham khảo tài liệu [A]:
Chapter 1: Introduction to Databases
1
[email protected]
Nội dung chương 1 (1)
1.
2.
3.
4.
5.
Một số ví dụ sử dụng hệ thống CSDL
Đặc điểm của hệ thống lưu DL theo file
Nhược điểm của hệ thống lưu DL theo file
Ý nghĩa của thuật ngữ CSDL (database)
Ý nghĩa của thuật ngữ hệ quản trị CSDL (DBMS)
(DBMS: Database Management System)
2
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 1
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Nội dung chương 1 (2)
6. Các chức năng chính của DBMS
7. Các thành phần chính của môi trường DBMS
8. Vai trò của con người trong môi trường DBMS
9. Lịch sử phát triển của các hệ DBMS
10. Ưu điểm và nhược điểm của DBMS
3
[email protected]
Ví dụ về các ứng dụng CSDL
Mua
bán ở siêu thị
Mua bán dùng thẻ tín dụng
Đặt vé đi nghỉ mát tại trạm giao dịch du lịch
Đọc, mượn sách tại thư viện
Thanh lý hợp đồng bả
o hiểm
Sử dụng mạng internet
Học tập, nghiên cứu tại trường đại h
ọc
4
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 2
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Hệ thống lưu DL theo file (File-based System)
Là
tập hợp một số chương trình ứng dụng để phục
vụ cho các người dùng cuối (end users), ví dụ
chương trình giúp người dùng in ra các bảng báo
cáo
Mỗi chương trình quản lý các dữ liệu có thiết kế
riêng cho chương trình đó
5
[email protected]
Ví dụ về hệ thống lưu DL theo file:
Hệ thống Quản lý cho thuê nhà (gồm 2 chương trình)
6
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 3
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Hạn chế của phương pháp lưu DL theo file (1)
1. Dữ liệu riêng rẽ và cô lập
– Mỗi chương trình sử dụng dữ liệu của riêng mình
– Người dùng một chương trình khó thấy được những
thông tin có ích cho mình khi thông tin này nằm trong
dữ liệu của các chương trình khác
2. Dữ liệu bị trùng lắp
– Các dữ liệu giống nhau có thể được lưu ởcác chương
trình khác nhau -> bị dư thừa DL
– Các dữ liệu giống nhau có thể được lưu không cùng giá
trị, hay không cùng format -> bị mâu thuẫn DL
7
[email protected]
Hạn chế của phương pháp lưu DL theo file (2)
3. Dữ liệu lệ thuộc vào chương trình
– Cấu trúc của file lưu DL do code của chương trình tạo ra
4. Chương trình lệ thuộc dữ liệu
(không tương thích các format file DL khác nhau)
– Các chương trình được viết bằng các ngôn ngữ LT khác
nhau nên không thể dễ dàng truy xuất các file DL của các
chương trình khác
5. Chức năng của chương trình là cố định, không linh
hoạt
– Các chương trình được viết theo các chức năng định sẳn, nếu
có yêu cầu chức năng nào mới thì phải viết một chương trình
mới
8
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 4
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Phương pháp lưu dữ liệu bằng CSDL
Lý
do phát sinh phương pháp này:
– Không nên đưa việc định nghĩa DL vào chương trình
– Nên lưu DL riêng và không phụ thuộc vào chương trình
– Nên có sự kiểm soát khi truy xuất và xử lý DL, và việc
kiểm soát này không nên đặt trong một chương trình
Kết quả:
– Hệ quản trị CSDL (DBMS)
9
[email protected]
Cơ sở dữ liệu (Database)
Là
tập hợp có tính chia sẽ của các DL có quan hệ
logic với nhau (và sự miêu tả của các DL này), được
thiết kế để đáp ứng nhu cầu về thông tin cho một tổ
chức
(Shared collection of logically related data (and a description of this
data), designed to meet the information needs of an organization)
System
catalog (metadata): cung cấp thông tin miêu
tả DL, giúp cho chương trình và DL có thể độc lập
với nhau
Các DL quan hệ logic với nhau bao gồm: các thực
thể, các thuộc tính, và các mối quan hệ của các
thông tin trong một tổ chức
10
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 5
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Hệ quản trị CSDL (DBMS)
Là
một hệ thống phần mềm cho phép ngưới dùng
có thể định nghĩa, tạo, và duy trì CSDL, cho phép
truy xuất CSDL theo cách có kiểm soát
11
[email protected]
Ví dụ về hệ quản trị CSDL (DBMS)
12
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 6
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Phương pháp lưu dữ liệu bằng CSDL
Ngôn
ngữ định nghĩa dữ liệu
(DDL: Data definition language)
– Cho phép đặc tả kiểu DL, cấu trúc DL và ràng buộc DL
– Tất cả các đặc tả DL được lưu trong CSDL
Ngôn
ngữ thao tác dữ liệu
(DML: Data manipulation language).
– Là công cụ để truy vấn DL
13
[email protected]
Phương pháp lưu dữ liệu bằng CSDL
Việc
truy xuất CSDL có kiểm soát có thể bao gồm
các hệ thống sau:
–
–
–
–
–
Hệ thống bảo mật DL
Hệ thống nhất quán DL
Hệ thống kiểm soát đồng thời
Hệ thống kiểm soát việc phục hồi DL
Bảng ghi quyền truy xuất của các users
Dùng cơ chế khung nhìn dữ liệu (view
mechanism)
– Cung cấp cho người dùng chính xác các DL mà người
dùng đang cần
14
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 7
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Khung nhìn dữ liệu (View) (1)
Cho
phép mỗi user có cái nhìn riêng về CSDL
Khung
nhìn dữ liệu được xem là một phần cơ bản
của CSDL
15
[email protected]
Khung nhìn dữ liệu (View) (2)
Lợi
ích của việc dùng view:
– Làm giảm sự phức tạp của CSDL
– Cung cấp thêm một mức độ an toàn
– Cung cấp một cơ chế tùy biến để có thể thay đổi cách
trình bày CSDL
– Giúp ta có một cái nhìn không thay đổi đối với cấu trúc
của một CSDL, cho dù bản thân CSDL đó có thể bị thay
đổi
16
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 8
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Các thành phần của môi trường dùng DBMS (1)
17
[email protected]
Các thành phần của môi trường dùng DBMS (2)
Phần
cứng (Hardware)
– Có thể là một máy PC hay là một mạng máy tính
Phần
mềm (Software)
– Hệ DBMS, hệ điều hành, phần mềm mạng (nếu cần) và
các chương trình ứng dụng
Dữ
liệu (Data)
– Là DL được dùng và sự miêu tả về DL đó (được gọi là
lược đồ DL (schema))
18
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 9
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Các thành phần của môi trường dùng DBMS (3)
Các
thủ tục (Procedures)
– Tài liệu hướng dẫn và các qui tắc được áp dụng khi thiết
kế CSDL, sử dụng CSDL và DBMS
Người
dùng (People)
19
[email protected]
Vai trò của con người trong môi trường DBMS
Người
quản trị dữ liệu (Data Administrator (DA))
Người quản trị CSDL
(Database Administrator (DBA))
Người thiết kế CSDL (Database Designers)
Mức logic và vật lý (Logical and Physical)
Người lập trình ứng dụng
(Application Programmers)
Người sử dụng chương trình (End Users)
Mức cơ bản và mức thành thạo (naive and
sophisticated)
20
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 10
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Lịch sử các hệ thống cơ sở dữ liệu
Thế hệ đầu tiên (First generation)
– Hệ thống CSDL phân cấp (Hierarchical)
– Hệ thống CSDL mạng (Network)
Thế hệ thứ hai (Second generation)
– Hệ thống CSDL quan hệ (Relational)
Thế hệ thứ ba (Third generation)
– Hệ thống CSDL quan hệ - đối tượng
(Object Relational)
– Hệ thống CSDL hướng đối tượng
(Object-Oriented)
21
[email protected]
Ưu điểm của DBMS (1)
Có
kiểm soát sự dư thừa dữ liệu
Có tính nhất quán dữ liệu (data consistency)
Chứa được nhiề
u thông tin hơn với cùng số lượng
dữ liệu như nhau
Cho phép chia sẽ dữ liệu
Tăng cường sự toàn vẹn của dữ liệu (data integrity)
Tăng độ b
ảo mật (security)
Có tuân theo các tiêu chuẩn
Tiết kiệm về kích cỡ
22
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 11
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Ưu điểm của DBMS (2)
Cân
đối các yêu cầu có tính xung đột
Tăng cường khả năng truy xuất và đáp ứ
ng của dữ
liệu (accessibility and responsiveness)
Nâng cao hiệu suất (productivity)
Bảo trì tốt hơn nhờ dữ liệu độc ập
l với chương
trình
Tăng khả năng sử dụng đồng thờ
i
Cải thiện chức năng sao lưu và phục hồi dữ liệu
23
[email protected]
Nhược điểm của DBMS
Phức tạp (Complexity)
Nhược điểm về kích thước (Size)
Nhược điểm về chi phí (Cost of DBMS)
Phải tốn chi phí thêm cho phần cứng
Tốn chi phí vào việc chuyển đổi (Cost of conversion)
Nhược điểm về tốc độ thực hiện
Dễ bị hư hỏng hơn
HẾT CHƯƠNG 1
24
Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 12
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Tham khảo tài liệu [A]:
Chapter 2: Database Environment
1
[email protected]
Nội dung chương 2 (1)
Mục
đích của kiến trúc CSDL 3 mức
Nội
dung của mức ngoài, mức ý niệm và mức trong
(external, conceptual, and internal levels)
Mục
đích của việc ánh xạ mức ngoài/mức ý niệm và
mức ý niệm/mức trong
Ý
nghĩa của sự độc lập dữ liệu giữa logic và vật lý
Phân
biệt DDL và DML
Phân
loại các mô hình dữ liệu
2
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 1
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Nội dung chương 2 (2)
Mục
đích và tầm quan trọng của việc mô hình hóa
mức ý niệm
Các chức năng và dịch vụ chính yếu của DBMS
Các thành phần phần mềm của DBMS
Ý nghĩa của kiến trúc client–server và sự tiện lợi của
kiến trúc này đối với DBMS
Chức năng và các trường hợp dùng Bộ giám sát việc
xử lý giao tác (Transaction Processing Monitor)
Chức năng và tầm quan trọng của catalog hệ thống
(system catalog)
3
[email protected]
Mục tiêu của kiến trúc 3 mức
Tất
cả users có thể truy xuất dữ liệu như nhau
View
của một user không bị thay đổi khi các view
khác bị thay đổi
Users
không cần phải biết chi tiết ở mức vật lý cơ
sở dữ liệu được ưu
l như thế nào
4
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 2
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Mục tiêu của kiến trúc 3 mức
Người
quản trị CSDL (DBA) có thể thay đổi cấu
trúc lưu trữ CSDL nhưng không làm ảnh hưởng
đến views của các users
Cấu
trúc mức trong của CSDL không bị ảnh hưởng
bởi sự thay đổi các yếu tố mức vật lý
DBA
có thể thay đổi cấu trúc mức ý niệm nhưng
không làm ảnh hưởng đến tất cả các users
5
Kiến trúc 3 mức ANSI-SPARC
(ANSI-SPARC Three-level Architecture)
[email protected]
6
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 3
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Kiến trúc 3 mức ANSI-SPARC
Mức
ngoài (External Level)
– gồm các views của các users
– miêu tả từng phần của CSDL có liên quan đến
từng user
Mức
ý niệm (Conceptual Level)
– là một view tổng quát cho cả CSDL
– miêu tả dữ liệu gì được lưu trong CSDL và mối
quan hệ giữa các dữ liệu đó ra sao
7
[email protected]
Kiến trúc 3 mức ANSI-SPARC
Mức
trong (Internal Level)
– là sự thể hiện ở mức vật lý của CSDL trên máy
tính
– miêu tả dữ liệu được ưu
l như thế nào trong
CSDL
8
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 4
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Sự khác nhau giữa 3 mức
9
[email protected]
Sự độc lập về dữ liệu (Data Independence) (1)
Độc
lập về mặt logic:
– Loại trừ sự thay đổi của lược đồ mức ngoài khi
lược đồ mức ý niệm thay đổi
– Cho phép lược đồ mức ý niệm thay đổi
(ví dụ khi thêm/bớt thực thể)
– Không yêu cầu thay đổi của lược đồ mức ngoài
hay viết lại chương trình ứng dụng
10
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 5
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Sự độc lập về dữ liệu (Data Independence) (2)
Độc
lập về mặt vật lý:
– Loại trừ sự thay đổi của lược đồ mức ý niệm khi
lược đồ mức trong thay đổi
– Cho phép lược đồ mức trong thay đổi
(ví dụ khi dùng cách tổ chức file khác nhau, các
thiết bị hay các cấu trúc lưu trữ khác nhau)
– Không yêu cầu thay đổi ược
l
đồ mức ý niệm hay
mức ngoài
11
[email protected]
Độc lập dữ liệu của kiến trúc ANSI-SPARC 3 mức
12
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 6
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Ngôn ngữ cho CSDL (Database Languages) (1)
Ngôn
ngữ định nghĩa dữ liệu (DDL)
– Cho phép người quản trị CSDL (DBA) hoặc user
miêu tả và đặt tên cho các thực thể, các thuộc
tính, và các mối quan hệ cần thiết của ứng dụng
– Ngoài ra còn tạo sự toàn vẹn trong kết hợp DL
(associated integrity) và sự ràng buộc an toàn
DL (security constraints)
13
[email protected]
Ngôn ngữ cho CSDL (Database Languages) (2)
Ngôn ngữ thao tác dữ liệu DML
– Cung cấp các phép thực hiện thao tác cơ bản trên dữ
liệu đang ưu
l trong CSDL
Ngôn ngữ DML thủ tục (Procedural DML)
– Cho phép user ra lệnh một cách chi tiết cho hệ thống
phải làm như thế nào (HOW) để thao tác dữ liệu
Ngôn ngữ DML phi thủ tục (Non-Procedural DML)
– Cho phép user đưa ra yêu cầu về dữ liệu đang cần
(WHAT), chứ không nói cách thức hệ thống phải truy
xuất dữ liệu đó như thế nào
14
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 7
Nhập môn cơ sở dữ liệu
[email protected]
Ngôn ngữ cho CSDL (Database Languages) (3)
Ngôn
ngữ thế hệ thứ 4
(Fourth Generation Language (4GL))
– Ngôn ngữ truy vấn (Query Languages)
ví dụ ngôn ngữ SQL, ngôn ngữ QBE
– Công cụ tạo cửa sổ giao diện (Forms Generators)
– Công cụ tạo bảng báo cáo (Report Generators)
– Công cụ tạo biểu đồ dữ liệu (Graphics Generators)
– Công cụ tạo ứng dụng (Application Generators)
15
[email protected]
Mô hình dữ liệu (Data Model) (1)
Là
tập hợp các khái niệm có liên quan, dùng để miêu
tả dữ liệu, mối quan hệ giữa các dữ liệu, và các ràng
buộc trên dữ liệu của một tổ chức
Mô
hình dữ liệu bao gồm:
– Một phần cấu trúc (A structural part)
– Một phần thao tác (A manipulative part)
– Có thể có một tập các qui tắc toàn vẹn
(integrity rules)
16
Chương 2: Môi trường của cơ sở dữ liệu
Thuvientailieu.net.vn
Trang 8