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

Tổng quan về cơ sở dữ liệu 1
Tổng quan về cơ sở dữ
liệu
Chương 1
2
Nội dung trình bày
ƒ Giới thiệu
ƒ Hệ thống xử lý tập tin
ƒ Các đặc điểm của CSDL
ƒ Người sử dụng CSDL
ƒ Các ưu điểm của CSDL
ƒ Mô hình dữ liệu, lược đồ và thể hiện
ƒ Kiến trúc của hệ CSDL
ƒ Ngôn ngữ HQT CSDL
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 2
3
Giới thiệu (1)
ƒ Từ Thông tin đến Dữ liệu.
• Vai trò của thông tin trong
- Đời sống.
- Khoa học kỹ thuật.
- Kinh doanh.
- ...
• Quản lý thông tin trên máy tính được thể hiện bằng các 
dữ liệu.
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.
4
Giới thiệu (2)
ƒ CSDL – Database
• Tập hợp các dữ liệu có liên quan với nhau.
• Ví dụ
- Danh sách tên và địa chỉ của các nhân viên.
- Danh mục sách, tạp chí, tài liệu của một thư viện.
• 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.
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 3
5
Giới thiệu (3)
ƒ HQT CSDL – Database Management 
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.
6
Giới thiệu (4)
ƒ Hệ CSDL – Database System
Xử lý truy vấn
Các chương trình
Truy xuất dữ liệu
Định nghĩa
CSDL CSDL
Các ứng dụng
HQT CSDL
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 4
7
Ví dụ về một CSDL
SINHVIEN
VL200414Binh
TTH200217An
KhoaNamMaSVTenSV
MONHOC
TTH4TN220Toán rời rạc
CNTT4TH103Cấu trúc dữ liệu
KhoaPTSoTCMaMHTenMH
2002
1998
NamLOPHOC
Bao1TH10392
Dung2TN22085
GiangvienHockyMaMHMaLH
8
Hệ thống xử lý tập tin (1)
Hệ thống xử lý tập tin
Ứng dụng 1 Ứng dụng 2 Ứng dụng 3 Ứng dụng 4
Tập tin
dữ liệu
1
Tập tin
dữ liệu
2
Tập tin
dữ liệu
3
Tập tin
dữ liệu
4
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 5
9
Hệ thống xử lý tập tin (2)
ƒ Đặc trưng
• Tập trung xử lý riêng lẻ.
• Mỗi ứng dụng được thiết kế với nhiều tập tin dữ liệu 
riêng.
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
- Các vấn đề về sự tin cậy.
- Các vấn đề về truy nhập đồng thời.
- Các vấn đề về an toàn dữ liệu.
10
Các đặc điểm của CSDL (1)
ƒ Tính tự mô tả của hệ CSDL
• 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 Tính độc lập giữa chương trình và dữ liệu
• Cấu trúc của CSDL được lưu trong catalog.
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 6
11
Các đặc điểm của CSDL (2)
ƒ Tính trừu tượng dữ liệu
• 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
• 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.
12
Người sử dụng CSDL (1)
ƒ Người quản trị (Database Administrator – DBA)
• Cấp quyền truy nhập.
• Điều hành và giám sát việc sử dụng.
• Yêu cầu các tài nguyên phần mềm và phần cứng khi 
cần.
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.
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 7
13
Người sử dụng CSDL (2)
ƒ Người dùng
• Người ít sử dụng
- Truy nhập cơ sở dữ liệu khi cần thiết.
- Sử dụng thành thạo ngôn ngữ truy vấn.
- Người quản lý.
• Người sử dụng thường xuyên
- Truy vấn và cập nhật dữ liệu thường xuyên.
- Sử dụng các giao tác được đóng gói.
- Nhân viên.
• Người sử dụng đặc biệt
- 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.
14
Người sử dụng CSDL (3)
ƒ Kỹ sư phần mềm
• Người phân tích hệ thống
- 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.
• Lập trình 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
• 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.
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 8
15
Các ưu điểm của CSDL
ƒ Kiểm soát sự dư thừa dữ liệu.
ƒ Chia sẻ dữ liệu giữa nhiều người dùng.
ƒ Hạn chế truy nhập không được phép.
ƒ Cung cấp các cấu trúc lưu trữ hiệu quả cho xử lý truy vấn.
ƒ Cung cấp tiện ích sao lưu và phục hồi dữ liệu.
ƒ Cung cấp nhiều giao diện.
ƒ Đảm bảo các ràng buộc toàn vẹn.
ƒ Các ưu điểm khác
• 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.
16
Mô hình dữ liệu (1)
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
• 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.
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 9
17
Mô hình dữ liệu (2)
ƒ Mô hình mức cao (mức khái niệm)
• Cung cấp các khái niệm gần gũi với người sử
dụng.
ƒ Mô hình mức thấp (mức vật lý)
• Cung cấp các khái niệm mô tả chi tiết cách thức 
lưu dữ liệu trong máy tính.
ƒ Mô hình cài đặt
• Cung cấp các khái niệm mà người dùng có thể
hiểu và gần với cách dữ liệu được tổ chức trên 
máy tính.
18
Mô hình mạng
SINHVIEN
KETQUA
MONHOC
LOPHOC DIEUKIEN
SINHVIEN_DIEM
MONHOC_MO
MONHOC_SAU
MONHOC_TRUOC
LOPHOC_DIEM
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 10
19
Mô hình phân cấp
SINHVIEN
KETQUA
MONHOC
LOPHOC
DIEUKIEN
20
Mô hình thực thể liên kết
SINHVIEN
MONHOC
LOPHOC
TenSV MaSV Nam Khoa
TenMH
MaMH
SoTC
KhoaPT
Diem
Giangvien
Nam
Hocky
MaLH
Hoc
Mo
Dieukien
Monhoc_Truoc
Monhoc_Sau
(0,n)
(1,n)
(0,n)
(1,1)
(0,n)
(0,n)
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 11
21
Mô hình quan hệ
MaSV
TenSV
Nam
Khoa
SINHVIEN
MaMH
TenMH
SoTC
KhoaPT
MONHOC
MaLH
MaMH
Nam
Hocky
Giangvien
LOPHOC
MaSV
MaLH
Diem
KETQUA
MaMH
MaMHTruoc
DIEUKIEN
22
Lược đồ và thể hiện (1)
ƒ Lược đồ CSDL (Database Schema)
• Các mô tả của CSDL.
• Được biểu diễn bằng sơ đồ lược đồ.
KhoaNamTenSVMaSV
SINHVIEN
KhoaPTSoTCTenMHMaMH
MONHOC
Hocky GiangvienNamMaMHMaLH
LOPHOC
DiemMaLHMaSV
KETQUA
MaMHTruocMaMH
DIEUKIEN
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 12
23
Lược đồ và thể hiện (2)
ƒ Thể hiện CSDL (Database Instance)
• Dữ liệu được lưu trong CSDL tại một thời điểm xác định.
• Còn gọi là trạng thái của CSDL.
SINHVIEN
VL200414Binh
TTH200217An
KhoaNamMaSVTenSV
MONHOC
TTH4TN220Toán rời rạc
CNTT4TH103Cấu trúc dữ liệu
KhoaPTSoTCMaMHTenMH
2002
1998
NamLOPHOC
Bao1TH10392
Dung2TN22085
GiangvienHockyMaMHMaLH
24
Kiến trúc của hệ CSDL (1)
ƒ Kiến trúc 3 lược đồ
• Mục đích:
- 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
- Mức trong.
- Mức khái niệm.
- Mức ngoài.
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 13
25
Kiến trúc của hệ CSDL (2)
Lược đồ khái niệmMức khái niệm
Mức ngoài
Lược đồ trongMức trong
Khung nhìn 1 Khung nhìn 2 Khung nhìn n...
ánh xạ ngoài
ánh xạ trong
26
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
Tổng quan về cơ sở dữ liệu 14
27
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.