Nội dung trình bày ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Chương 1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu Giới thiệu Hệ thống xử lý tập tin Các đặc điểm của CSDL Người sử dụng CSDL Các ưu điểm của CSDL Mô hình dữ liệu, lược đồ và thể hiện Kiến trúc của hệ CSDL Ngôn ngữ HQT CSDL 2 Giới thiệu (1) Giới thiệu (2) ƒ Từ Thông tin đến Dữ liệu. ƒ CSDL – Database • Vai trò của thông tin trong - • Tập hợp các dữ liệu có liên quan với nhau. • Ví dụ Đời sống. Khoa học kỹ thuật. Kinh doanh. ... - Danh sách tên và địa chỉ của các nhân viên. - Danh mục sách, tạp chí, tài liệu của một thư viện. • Quản lý thông tin trên máy tính được thể hiện bằng các dữ liệu. • Tính chất - Một CSDL biểu diễn một phần thế giới thực. - Một CSDL là một tập hợp dữ liệu chặt chẽ về logic. - Một CSDL được thiết kế, xây dựng và lưu trữ với một mục đích xác định và phục vụ cho một nhóm người và một số ứng dụng nhất định. ƒ Dữ liệu - Data • Dữ kiện đã biết, có thể lưu lại và có ý nghĩa ngầm định. • Tên, địa chỉ của một nhân viên. 3 Tổng quan về cơ sở dữ liệu 4 1 Giới thiệu (3) Giới thiệu (4) ƒ HQT CSDL – Database Management System ƒ Hệ CSDL – Database System • Tập hợp các chương trình cho phép tạo và duy trì cơ sở dữ liệu trên máy tính. • Hệ thống phần mềm giúp định nghĩa, xây dựng, xử lý, chia sẻ, bảo vệ và duy trì các cơ sở dữ liệu. Các ng dụng HQT CSDL Xử lý truy vấn Các chương trình Truy xuất dữ liệu Định nghĩa CSDL CSDL 5 Ví dụ về một CSDL Hệ thống xử lý tập tin (1) SINHVIEN TenSV MaSV Nam Khoa An 17 2002 TTH Binh 14 2004 VL MONHOC 6 ng dụng 1 TenMH MaMH SoTC KhoaPT Cấu trúc dữ liệu TH103 4 CNTT Toán rời rạc TN220 4 ng dụng 3 ng dụng 4 Hệ thống xử lý tập tin TTH LOPHOC MaLH MaMH Hocky Nam Giangvien 85 TN220 2 Dung 1998 92 TH103 1 Bao 2002 Tập tin dữ liệu 1 7 Tổng quan về cơ sở dữ liệu ng dụng 2 Tập tin dữ liệu 2 Tập tin dữ liệu 3 Tập tin dữ liệu 4 8 2 Các đặc điểm của CSDL (1) Hệ thống xử lý tập tin (2) ƒ Đặc trưng ƒ Tính tự mô tả của hệ CSDL • Tập trung xử lý riêng lẻ. • Mỗi ứng dụng được thiết kế với nhiều tập tin dữ liệu riêng. • Không chỉ chứa CSDL mà còn chứa định nghĩa đầy đủ về cấu trúc CSDL và các ràng buộc. • Định nghĩa được lưu trong catalog của HQT CSDL. • Thông tin lưu trữ trong catalog gọi là siêu dữ liệu (meta-data). ƒ Nhược điểm • • • • • Dư thừa và trùng lặp dữ liệu. Không nhất quán dữ liệu. Khó khăn trong truy xuất dữ liệu. Cô lập và hạn chế chia sẻ dữ liệu. Gây ra ƒ Tính độc lập giữa chương trình và dữ liệu - Các vấn đề về sự tin cậy. - Các vấn đề về truy nhập đồng thời. - Các vấn đề về an toàn dữ liệu. • Cấu trúc của CSDL được lưu trong catalog. 9 10 Các đặc điểm của CSDL (2) Người sử dụng CSDL (1) ƒ Tính trừu tượng dữ liệu ƒ Người quản trị (Database Administrator – DBA) • HQT CSDL chỉ cung cấp biểu diễn về dữ liệu ở mức khái niệm và che dấu nhiều chi tiết về cách thức lưu trữ dữ liệu. • Sự trừu tượng hóa giúp cho tính độc lập chương trình và dữ liệu. • Sự trừu tượng hóa được thể hiện qua mô hình dữ liệu. ƒ Hổ trợ nhiều cách nhìn dữ liệu ƒ Người thiết kế (Database Designer) • Chịu trách nhiệm - Xác định dữ liệu được lưu trữ. - Chọn cấu trúc thích hợp để biểu diễn và lưu trữ. • Liên hệ với người dùng để nắm bắt các yêu cầu và đưa ra các thiết kế phù hợp. • Trở thành các thành viên quản trị sau khi việc thiết kế hoàn tất. • Một CSDL có nhiều người sử dụng. • Mỗi người đòi hỏi cách nhìn (view) khác nhau về CSDL. • Một cách nhìn là một phần của CSDL hoặc các dữ liệu được dẫn xuất từ CSDL. 11 Tổng quan về cơ sở dữ liệu • Cấp quyền truy nhập. • Điều hành và giám sát việc sử dụng. • Yêu cầu các tài nguyên phần mềm và phần cứng khi cần. 12 3 Người sử dụng CSDL (2) Người sử dụng CSDL (3) ƒ Người dùng ƒ Kỹ sư phần mềm • Người ít sử dụng • Người phân tích hệ thống - Truy nhập cơ sở dữ liệu khi cần thiết. - Sử dụng thành thạo ngôn ngữ truy vấn. - Người quản lý. - Xác định các yêu cầu của người dùng, đặc biệt là những người sử dụng thường xuyên. - Phát triển các đặc tả cho các giao tác được đóng gói. • Người sử dụng thường xuyên • Lập trình viên - Truy vấn và cập nhật dữ liệu thường xuyên. - Sử dụng các giao tác được đóng gói. - Nhân viên. - Cài đặt các đặc tả thành các chương trình. - Kiểm tra, gỡ lỗi, viết tài liệu và bảo trì. ƒ Nhóm người hổ trợ • Người sử dụng đặc biệt • Thiết kế và cài đặt HQT CSDL. • Phát triển các công cụ hổ trợ thiết kế và tăng hiệu năng. • Vận hành và duy trì môi trường cho hệ CSDL. - Thông thạo các khả năng tiện ích của HQT CSDL. - Tự cài đặt các ứng dụng cho các yêu cầu phức tạp. - Kỹ sư, nhà khoa học. 13 14 Các ưu điểm của CSDL Mô hình dữ liệu (1) ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Tập hợp các khái niệm mô tả cấu trúc CSDL và các ràng buộc mà CSDL phải tuân theo. ƒ Các thao tác dữ liệu Kiểm soát sự dư thừa dữ liệu. Chia sẻ dữ liệu giữa nhiều người dùng. Hạn chế truy nhập không được phép. Cung cấp các cấu trúc lưu trữ hiệu quả cho xử lý truy vấn. Cung cấp tiện ích sao lưu và phục hồi dữ liệu. Cung cấp nhiều giao diện. Đảm bảo các ràng buộc toàn vẹn. Các ưu điểm khác • • • • • • Thao tác cơ bản. • Thao tác do người dùng định nghĩa. ƒ Phương tiện để trừu tượng hóa dữ liệu. ƒ Công cụ giao tiếp giữa những người sử dụng cơ sở dữ liệu. Khả năng chuẩn hóa. Rút ngắn thời gian phát triển ứng dụng. Dễ dàng thay đổi các cấu trúc dữ liệu. Tiện cho việc cập nhật thông tin. Lợi ích về kinh tế. 15 Tổng quan về cơ sở dữ liệu 16 4 Mô hình dữ liệu (2) Mô hình mạng ƒ Mô hình mức cao (mức khái niệm) SI NHVI EN • Cung cấp các khái niệm gần gũi với người sử dụng. MONHOC MONHOC_SAU ƒ Mô hình mức thấp (mức vật lý) MONHOC_MO SINHVIEN_DIEM MONHOC_TRUOC • Cung cấp các khái niệm mô tả chi tiết cách thức lưu dữ liệu trong máy tính. LOPHOC ƒ Mô hình cài đặt DI EUKI EN LOPHOC_DIEM • Cung cấp các khái niệm mà người dùng có thể hiểu và gần với cách dữ liệu được tổ chức trên máy tính. KETQUA 17 Mô hình phân cấp 18 Mô hình thực thể liên kết Monhoc_Truoc KhoaPT KETQUA (0,n) SoTC Dieukien MONHOC TenMH (0,n) (0,n) MaMH SI NHVI EN Monhoc_Sau LOPHOC Hocky Mo Diem (1,1) MONHOC (1,n) Hoc Nam Giangvien LOPHOC (0,n) SI NHVI EN DI EUKI EN TenSV 19 Tổng quan về cơ sở dữ liệu MaSV Nam MaLH Khoa 20 5 Lược đồ và thể hiện (1) Mô hình quan hệ SINHVIEN KETQUA LOPHOC MaSV TenSV Nam Khoa MaSV MaLH Diem MaLH MaMH Nam Hocky Giangvien DIEUKIEN MaMH MaMHTruoc ƒ Lược đồ CSDL (Database Schema) • Các mô tả của CSDL. • Được biểu diễn bằng sơ đồ lược đồ. SINHVIEN MONHOC MaSV TenSV Nam Khoa MaMH TenMH SoTC KhoaPT MONHOC LOPHOC MaMH TenMH SoTC KhoaPT MaLH MaMH Nam Hocky Giangvien KETQUA MaSV MaLH DIEUKIEN Diem MaMH MaMHTruoc 21 22 Lược đồ và thể hiện (2) Kiến trúc của hệ CSDL (1) ƒ Thể hiện CSDL (Database Instance) ƒ Kiến trúc 3 lược đồ • Dữ liệu được lưu trong CSDL tại một thời điểm xác định. • Còn gọi là trạng thái của CSDL. MONHOC TenMH MaMH SoTC KhoaPT Cấu trúc dữ liệu TH103 SINHVIEN TenSV MaSV Nam Khoa An 17 2002 TTH Binh 14 2004 VL Toán rời rạc LOPHOC MaLH MaMH TN220 Hocky 4 CNTT 4 TTH TN220 2 1998 Dung 92 TH103 1 2002 Bao 23 Tổng quan về cơ sở dữ liệu - Độc lập chương trình và dữ liệu. - Hổ trợ nhiều mức nhìn dữ liệu của người sử dụng. - Sử dụng catalog để lưu các mô tả CSDL. • Gồm 3 mức Nam Giangvien 85 • Mục đích: - Mức trong. - Mức khái niệm. - Mức ngoài. 24 6 Kiến trúc của hệ CSDL (2) Kiến trúc hệ CSDL (3) ƒ Độc lập dữ liệu • Khả năng thay đổi lược đồ ở một mức mà không phải thay đổi lược đồ ở mức cao hơn kế tiếp. • Độc lập logic • Độc lập vật lý Mức ngoài Khung nhìn 1 Khung nhìn 2 ... Khung nhìn n ánh xạ ngoài Mức khái niệm Lược đồ khái niệm ánh xạ trong Mức trong Lược đồ trong 25 26 Ngôn ngữ HQT CSDL ƒ Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (Data Definition Language – DDL) Định nghĩa lược đồ khái niệm. Ngôn ngữ định nghĩa lưu trữ (Storage Definition Language – SDL) Ngôn ngữ định nghĩa khung nhìn (View Definition Language - VDL) Hầu hết HQT CSDL dùng DDL để định nghĩa cả lược đồ trong và các lược đồ ngoài. • Được dùng bởi người quản trị và người thiết kế cơ sở dữ liệu. • • • • ƒ Ngôn ngữ thao tác dữ liệu (Data Manipulation Language DML) • • • • Truy xuất và cập nhật dữ liệu. DML cấp cao (ngôn ngữ phi thủ tục). DML cấp thấp (ngôn ngữ thủ tục). Ngôn ngữ truy vấn. 27 Tổng quan về cơ sở dữ liệu 7