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

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

1. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CSDL Vũ Thị Mỹ Hằng - Hoàng Anh Tú
2. Nội dung 1 Giới thiệu 2 Các cách tiếp cận 3 Kiến trúc của Hệ quản trị CSDL 4 Mô hình dữ liệu và ngôn ngữ CSDL 2 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
3. Giới thiệu 3 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
4. 1 Dữ liệu và Thông tin  Thông tin :  Thông tin từ thế giới thực  Đƣợc tạo ra do xử lý dữ liệu và nói Thông tin lên ý nghĩa của dữ liệu  Dữ liệu : Dữ liệu  Đƣợc tạo thành khi lƣu trữ thông tin 4 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
5. 1 Cơ sở dữ liệu và Hệ quản trị CSDL  Cơ sở dữ liệu – CSDL (Database) :  Biểu diễn một phần thế giới thực  Tập hợp có cấu trúc của các dữ liệu có liên quan với nhau  Đƣợc thiết kế, xây dựng, và lƣu trữ với một mục đích xác định, phục vụ cho một số ứng dụng và ngƣời dùng  Ví dụ : • CSDL quản lý đề án cty có dữ liệu về nhân viên, đề án, • CSDL quản lý đăng ký học phần có dữ liệu về sinh viên, học phần, đăng ký,  Hệ quản trị Cơ sở dữ liệu – HQT CSDL :  Tập hợp các chƣơng trình hoặc hệ thống đƣợc thiết kế để tạo ra và duy trì hoạt động của một CSDL  Một số HQT CSDL phổ biến : SQL Server, MySQL, Oracle, 5 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
6. 1 Hệ CSDL  CSDL, HQT CSDL và các ứng dụng liên quan 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 6 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
7. Các cách tiếp cận 7 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
8. 2 Tiếp cận dựa trên tập tin Chương trình ứng dụng 1 Tập tin Hệ Code Quản Chương trình ứng dụng 2 Trị Tập Tập tin Tin Chương trình ứng dụng 3 Tập Dữ liệu tin Mỗi chương trình đều có dữ liệu tương ứng 8 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
9. 2 Tiếp cận dựa trên tập tin Đặc điểm ƢD QLNSự C++  Mỗi UD một tập file riêng File text Nhiều format file Nhiều ngôn ngữ Ban quản lý nhân sự ƢD QLDÁn C++ File binary Vấn đề Ban phụ Khó quản lý trách dự án ƢD VPhòng C# File text Các tổ dự án 9 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
10. 2 Tiếp cận dựa trên tập tin Đặc điểm Ng.Văn A  Mỗi UD một tập file riêng P.Kế toán Nhiều format file Nhiều ngôn ngữ Ban quản lý cập nhật ??? Trùng lắp dữ liệu nhân sự Ng.Văn A Ng. Văn A P.Kế toán P.Quản lý Vấn đề Ban phụ Khó quản lý cập nhật trách dự án Tốn không gian lƣu trữ Dữ liệu không nhất quán Ng.Văn A P.Kế toán Các tổ dự án 10 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
11. 2 Tiếp cận dựa trên tập tin Đặc điểm Ng.Văn A  Mỗi UD một tập file riêng P.Kế toán chia sẻ ??? Nhiều format file Nhiều ngôn ngữ Ban quản lý Trùng lắp dữ liệu nhân sự Không có tƣơng tác giữa các ứng dụng Ng.Văn A P.Kế toán Vấn đề Ban phụ Khó quản lý trách dự án Tốn không gian lƣu trữ Dữ liệu không nhất quán Ng.Văn A P.Kế toán hư hại ??? Chia sẻ dữ liệu hạn chế và không truy xuất đồng thời Các tổ dự án Khó bảo trì và khôi phục 11 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT Bảo mật thấp
12. 2 Tiếp cận dựa trên CSDL Chương trình ứng dụng 1 Hệ Quản Trị Chương trình ứng dụng 2 Cơ Sở CSDL Dữ Liệu Chương trình ứng dụng 3 Các chương trình đều có thể truy cập chung một CSDL 12 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
13. 2 Tiếp cận dựa trên CSDL Ban phụ Đặc điểm trách dự án Ban quản lý  Tính nhất quán nhân sự • Lƣu trữ dữ liệu thống nhất • Có cơ chế điều khiển truy xuất dữ liệu hợp lý ƢD QLNSự ƢD QLDÁn Ưu điểm Các tổ dự án Tránh trùng lắp thông tin Tránh tranh chấp dữ liệu và đảm bảo dữ liệu luôn đúng khi truy xuất CSDL ƢD VPhòng HQT CSDL 13 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
14. 2 Tiếp cận dựa trên CSDL Ban phụ Đặc điểm trách dự án Ban quản lý  Tính nhất quán nhân sự  Tính tự mô tả • Cấu trúc dữ liệu đƣợc lƣu trong catalog ƢD QLNSự ƢD QLDÁn Tính độc lập dữ liệu và ƢD độc lập Ưu điểm Tránh trùng lắp thông tin Các tổ dự án Tránh tranh chấp dữ liệu và đảm bảo dữ liệu luôn đúng khi truy xuất Cấu trúc dữ liệu Dữ liệu Khi có sự thay đổi nhỏ về ƢD VPhòng cấu trúc dữ liệu ta ít phải HQT CSDL sửa lại ứng dụng 14 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
15. 2 Tiếp cận dựa trên CSDL Ban phụ Đặc điểm trách dự án Ban quản lý  Tính nhất quán nhân sự  Tính tự mô tả Tính độc lập dữ liệu và ƢD ƢD QLNSự ƢD QLDÁn  Tính trừu tƣợng Ưu điểm Tránh trùng lắp thông tin Lƣợc đồ ngoài Các tổ dự án Tránh tranh chấp dữ liệu và đảm bảo dữ liệu luôn đúng Lƣợc đồ quan niệm khi truy xuất Lƣợc đồ trong Khi có sự thay đổi nhỏ về cấu trúc dữ liệu ta ít phải ƢD VPhòng sửa lại ứng dụng HQT CSDL Che bớt chi tiết lƣu trữ thật 15 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT của dữ liệu
16. 2 HQT tập tin Vs. HQT CSDL Hệ quản trị tập tin Hệ quản trị CSDL • Dữ liệu luôn bị dƣ thừa trên các tập •Hạn chế trùng lắp dữ liệu tin khác nhau • Ứng dụng phụ thuộc vào cấu trúc tập • Ứng dụng độc lập với cấu trúc dữ tin liệu • Khó chia sẻ thông tin • Chia sẻ thông tin dễ dàng • Không thể truy xuất đồng thời • Có thể truy xuất đồng thời • Khó khôi phục sau sự cố • Có thể khôi phục sau sự cố • Cho phép bảo mật trên file • Bảo mật linh hoạt • Mọi HĐH đều có Hệ quản trị tập tin • Chi phí xây dựng HQT CSDL cao • Ảnh hƣởng sự cố cao • Phù hợp ứng dụng : • Phù hợp ứng dụng : - Kích cỡ nhỏ - Quản lý với lƣợng dữ liệu lớn - CTDL đơn giản, đƣợc định nghĩa tốt - Cấu trúc rõ ràng và có thể thay đổi và ít thay đổi - Đòi hỏi cao về truy xuất đồng thời - Đòi hỏi nghiêm ngặt về tg thực và chia sẻ dữ liệu - Không đặt nặng truy xuất đồng thời hay chia sẻ dữ liệu 16 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
17. Kiến trúc của Hệ quản trị CSDL 17 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
18. 3 Các tính năng của HQT CSDL 1- Hạn chế trùng lắp 9- tg phát triển ƯD 2- Chia sẻ dữ liệu 8- Uyển chuyển 3- Phân quyền DB 7- Chuẩn hóa 4- Hỗ trợ giao diện 6- Sao lưu, khôi phục 5- Đảm bảo RBTV 18 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
19. 3 Kiến trúc 3 mức Người dùng (User) Cung cấp 1 phần Lƣợc đồ ngoài 1 Lƣợc đồ ngoài n CSDL có liên quan tới Mức ngoài (External View) (External Schema 1) (External Schema n) 1 nhóm người dùng Cấu trúc logic của Mức quan niệm Lƣợc đồ quan niệm (Conceptual View) CSDL mô tả dữ liệu nào (Conceptual Schema) được lưu trữ và quan hệ giữa chúng Mức trong Cấu trúc lưu trữ vật lý (Internal View) Lƣợc đồ trong (Internal Schema) thể hiện cách thức lưu trữ thực sự của dữ liệu trên máy tính CSDL HQT CSDL (Database) (DBMS) 19 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
20. 3 Ngƣời dùng và khung nhìn Quản trị viên – Database Administrator Quản lý HQT CSDL : cấp quyền truy cập, điều phối và giám sát việc sử dụng CSDL Thiết kế viên – Database Designer Thiết kế CSDL : liên hệ ngƣời dùng nắm bắt yêu cầu, đƣa ra quyết định về việc dữ liệu nào đƣợc lƣu trữ, lựa chọn cấu trúc phù hợp để lƣu trữ Người dùng cuối – End User Ngƣời dùng cuối : có thể thuộc nhiều lĩnh vực (tin học, kế toán viên, ) muốn lƣu trữ và sử dụng dữ liệu trong một HQT CSDL 20 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
21. 3 Ngƣời dùng và khung nhìn  CSDL phục vụ nhu cầu của nhiều ngƣời dùng cần phải có những khung nhìn (view) khác nhau về cùng một CSDL cho mỗi loại người dùng  Một view là:  Một phần của CSDL  Dữ liệu tổng hợp từ CSDL  HQT CSDL chịu trách nhiệm việc cung cấp các view cho ngƣời dùng và mức độ an toàn bảo mật cho dữ liệu (người dùng không được tiếp cận dữ liệu ngoài view dành cho loại người dùng đó) 21 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
22. 3 Lƣợc đồ và dữ liệu Lược đồ (Schema) Dữ liệu (Data) • Mô tả cấu trúc của cơ sở dữ • Đề cập tới trạng thái của cơ sở liệu (các dữ liệu gì đƣợc lƣu trữ dữ liệu (Database state) tức dữ và mối quan hệ giữa chúng) liệu thật đƣợc lƣu trữ tại 1 thời • Nội dung của lƣợc đồ thƣờng điểm cụ thể đƣợc mô tả bằng một mô hình dữ • HQT CSDL đảm bảo tất cả liệu cụ thể trạng thái CSDL đều hợp lệ • Nhỏ, ít bị thay đổi • Lớn, hay thay đổi • Ví dụ lƣợc đồ thể hiện CSDL • Dữ liệu về sinh viên tại thời quản lý học phần sinh viên điểm T Sinh viên Học phần đăng ký MSSV Tên Mô tả Lớp 1 Văn TH01 2 Lan Sinh viên 3 Tùng . 22 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
23. 3 Lợi ích của kiến trúc 3 mức Độc lập logic : • Mỗi ngƣời dùng truy xuất dữ liệu với view riêng độc lập với ngƣời dùng khác Lƣợc đồ ngoài 1 Lƣợc đồ ngoài n (External Schema 1) (External Schema n) • Có thể thay đổi lƣợc đồ quan niệm mà không thay đổi view ngƣời dùng và các CTƢD của họ Lƣợc đồ quan niệm (Conceptual Schema) Độc lập vật lý : Lƣợc đồ trong • Ngƣời dùng và CTƢD không cần (Internal Schema) biết cách thức lƣu trữ vật lý của dữ liệu HQT CSDL • DBA có thể thay đổi cấu trúc lƣu trữ (DBMS) mà không ảnh hƣởng tới lƣợc đồ quan niệm cũng nhƣ view ngƣời dùng và CTƢD 23 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
24. Mô hình dữ liệu và Ngôn ngữ CSDL 24 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
25. 4 Quá trình thiết kế CSDL Thế giới thực Phân tích yêu cầu Các yêu cầu về chức năng Các yêu cầu về dữ liệu Phân tích chức năng Phân tích quan niệm Các đặc tả chức năng Lƣợc đồ quan niệm Độc lập HQT Thiết kế mức logic Phụ thuộc Lƣợc đồ logic Thiết kế HQT cụ thể chƣơng trình ứng dụng Thiết kế mức vật lý Lƣợc đồ trong Chƣơng trình ứng dụng 25 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
26. 4 Mô hình dữ liệu  Mô tả cấu trúc của một cơ sở dữ liệu (định nghĩa lược đồ dữ liệu)  Bao gồm :  Khái niệm biểu diễn dữ liệu  Phép toán xử lý dữ liệu  Phân loại :  Mô hình quan niệm (mức cao)  Mô hình logic (mức cài đặt)  Mô hình vật lý (mức thấp) 26 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
27. 4 Mô hình dữ liệu Thế giới thực •Cung cấp khái niệm tự nhiên, giàu ngữ nghĩa đăng ký Học phần Mô hình và gần gũi với ngƣời dùng quan niệm •Độc lập HQT CSDL •VD : mô hình ER, mô hình đối tƣợng, Sinh viên •Cung cấp khái niệm ngƣời dùng có thể hiểu SinhVien (MSSV, HoTen, DiaChi) đƣợc nhƣng không quá xa với cách dữ liệu HocPhan (MaHP, TenHP) Mô hình đƣợc tổ chức trên máy tính DangKy (MaHP, MSSV, NgayDangKy) logic •Độc lập HQT CSDL •VD : mô hình quan hệ, •Cung cấp khái niệm mô tả chi tiết cách thức Cấu trúc vật lý và cấu trúc lƣu trữ của Mô hình dữ liệu đƣợc lƣu trữ trong máy tính dữ liệu SinhVien, HocPhan, DangKy vật lý •Phụ thuộc vào HQT CSDL Chỉ mục trên SinhVien, 27 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
28. 4 Ngôn ngữ CSDL  Cho phép định nghĩa, lƣu trữ và thao tác trên dữ liệu  Phân loại :  Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (Data Definition Language – DDL) • Định nghĩa lƣợc đồ quan niệm • Định nghĩa ràng buộc mô tả điều kiện CSDL phải thỏa • Định nghĩa lƣợc đồ trong (Storage Definition Language-SDL) • Định nghĩa khung nhìn(View Definition Language-VDL)  Ngôn ngữ thao tác dữ liệu (Data Manipulation Language – DML) • Mô tả các thao tác trên CSDL : thêm, xóa, sửa, rút trích  Các cấp độ:  Cấp cao (phi thủ tục) : rút trích cái gì?  Cấp thấp (thủ tục) : rút trích thế nào? 28 Cơ sở dữ liệu – Bộ môn HTTT
29. Questions & Comments