Bài giảng Cơ sở dữ liệu (Databases) - Chương 1a: Các khái niệm cơ bản

Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1: Các khái niệm cơ bản cung cấp cho người học các kiến thức: Các hệ thống tập tin, các hệ thống cơ sở dữ liệu, định nghĩa cơ sở dữ liệu, định nghĩa hệ quản trị Cơ sở dữ liệu,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

CƠ SỞ DỮ LIỆU

( Databases )

Chương 1: Các khái niệm cơ bản

Nội dung

1 Các hệ thống tập tin

2 Các hệ thống cơ sở dữ liệu

3 Định nghĩa cơ sở dữ liệu

4 Định nghĩa hệ quản trị Cơ sở dữ liệu

5 Kiến trúc của một Cơ sở dữ liệu

6 Tính chất độc lập dữ liệu

7 Các mô hình dữ liệu

1.1 Xử lý trên hệ thống tập tin

 Mỗi ứng dụng có 1 hệ thống tập tin riêng

Sales files:

– PropertyForRent– PrivateOwner– Client

Contracts files

– Lease– PropertyForRent– Client

Sales application

Contracts

Các hạn chế của hệ thống tập tin

 Dữ liệu tách biệt và không chia sẻ

– Mỗi ứng dụng có 1 hệ thống tập tin riêng– Việc chia sẻ dữ liệu giữa các ứng dụng vô cùng khó khăn do khác nhau về cấu trúc

 Dữ liệu bị trùng lặp

– Tốn không gian lưu trữ– Có thể dẫn tới tình trạng không nhất quán dữ liệu khi cập nhật trên các hệ thống khác nhau

 Phụ thuộc dữ liệu

– Thuật toán xử lý phụ thuộc vào cấu trúc tập tin (đã được định nghĩa)  Khi thay đổi cấu trúc dữ liệu, khi

Các hạn chế của hệ thống tập tin (tt)

 Định dạng không tương thích

– Các tập tin được định nghĩa theo ngôn ngữ lập trình nào đó  khó chia sẻ

 Câu truy vấn bị cố định trước

– Là hệ quả của việc phụ thuộc dữ liệu

– Mỗi chương trình truy xuất được phát triển cố định cho một cấu trúc dữ liệu bên dưới

1.2 Cách tiếp cận cơ sở dữ liệu

 Dữ liệu độc lập với chương trình

 Dữ liệu được quản lý tập trung

 Dữ liệu được chia sẻ cho nhiều ứng dụng

 Dữ liệu được đảm bảo an toàn

1.3 Định nghĩa Cơ sở dữ liệu

 Cơ sở dữ liệu là tập hợp dữ liệu được tổ chức theo một cấu trúc chặt chẽ nhằm phục vụ (chia sẻ) cho nhiều mục tiêu khác nhau một cách có chọn lọc

 Ví dụ:

– Cơ sở dữ liệu nhân viên– Cơ sở dữ liệu hàng hóa– Cơ sở dữ liệu khách hàng– ….v.v

 Hệ cơ sở dữ liệu gồm 4 thành phần: CSDL, Người sử dụng, Phần mềm, Phần cứng

1.4 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

 Định nghĩa

– Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS – Database Management System) là hệ thống phần mềm cung cấp công cụ để xây dựng CSDL, thao tác trên CSDL và

kiểm soát việc truy xuất trên CSDL

 Ví dụ:

– Microsoft Access– Microsoft SQL-Server– Oracle

– DB2

1.5 Kiến trúc 3 lớp của CSDL

1.5 Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)

 Mức vật lý (Physical Level)

– Dữ liệu gì và được lưu trữ như thế nào ? ở đâu (đĩa từ,băng từ, track, sector … nào) ? Cần các chỉ mục gì ?– Việc truy xuất là tuần tự (Sequential Access) hayngẫu nhiên (Random Access) đối với từng loại dữliệu

– Những người hiểu và làm việc với CSDL tại mức này làngười quản trị CSDL (Administrator), những người sửdụng (NSD) chuyên môn

1.5 Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)

 Mức quan niệm (Conceptual/Logical Level)

– Giải quyết cho câu hỏi CSDL cần phải lưu giữ baonhiêu loại dữ liệu ? Đó là những dữ liệu gì ? Mốiquan hệ giữa các loại dữ liệu này như thế nào ?

– CSDL mức quan niệm là sự biểu diễn trừu tượngCSDL mức vật lý CSDL mức vật lý là sự cài đặt cụ thểcủa CSDL mức quan niệm

 Mức ngoài (External Level)

– Là mức dành cho người sử dụng (cương trình ứngdụng) làm việc

– Cung cấp các "khung nhìn" (View) để tùy theo đóngười sử dụng được "nhìn thấy" cái gì của CSDL

1.5 Kiến trúc 3 lớp của CSDL (tt)

Sno FName LName Age Salary Staff_no LName Bno

Staff_No FName LName DOB Salary Branch_No

Các mức nhìn (levels)

 Mức khung nhìn/ngoài: là các góc nhìn khác nhau

của các nhóm người sử dụng về CSDL Mỗi nhóm

người dùng có một góc nhìn (view) khác nhau về

1.6 Độc lập dữ liệu

 Độc lập logic:

– Các thay đổi lược đồ quan niệm (thêm/xóa thực thể) thì không làm ảnh hưởng tới lược đồ ngoài hay phải viết lại chương trình ứng dụng

 Độc lập vật lý:

– Các thay đổi của lược đồ vật lý (vd: thay đổi cách thức

tổ chức dữ liệu) không làm thay đổi lược đồ quan niệm

1.6 Độc lập dữ liệu (tt)

External Schemea

External Schemea

External Schemea

Conceptual Schemea

Internal Schemea

External/Conceptual

mapping

Logical data independence

Physical data independence Conceptual/Internal

mapping

1.7 Mô hình dữ liệu

 Định nghĩa mô hình dữ liệu:

– Là mô hình trừu tượng dùng để mô tả dữ liệu vàphương thức (phép toán) truy xuất dữ liệu

– Có nhiều loại mô hình dữ liệu khác nhau (để mô tả dữliệu trong CSDL), mỗi loại đực trưng cho một cách tiếpcận khác nhau của các nhà phân tích

 Các loại mô hình dữ liệu

– Mô hình phân cấp (Hierarchical model)– Mô hình mạng (network model)

– Mô hình quan hệ (relation model)

– Mô hình thực thể liên kết (entity–relatiship model)

Ví dụ mô hình quan hệ

SVien

MaSV Ten Lop Nganh

Hoc

MaSV MaHP DiemLT DiemTH

HPhan

MaHP SLuong MaMH

MHoc

MaMH TenMH Khoa TinChi

DKien

MaMH MaMHTruoc

Ví dụ mô hình hướng đối tượng

SVien

Ten Lop Nganh

LapTKB() InBangDiem()

Diem

DiemTH DiemLT DiemPrj SuaDiem()

HPhan

Ten SLuong 0 *

0 *

VD mô hình Entity-Relationship (ER)

MaMH Khoa TenMH

(0,n)

Hocky Gvien Nam

MaHP

Mô hình hóa nhiều cấp

Thực tế

Mô hình quan

niệm -- Độc lập với mô hình dữ liệuĐộc lập với DBMS

Mô hình Lôgic - Phụ thuộc mô hình dữ liệu

- Phụ thuộc DBMS Codasyl Relationnel Object XML

- Tổ chức vật lý của dữ liệu

Kiến trúc chung DBMS

Application programs

Queries Database

schema

DML preprocessor

Query preprocessor

DDL Compiler

Program Object code

Database manager

Dictionary manager

Access methods File manager

System buffers Database and

system catalog

DBMS

Các chức năng của DBMS

 Lưu trữ, tìm kiếm, cập nhật

 Quản trị siêu cơ sở dữ liệu (Meta Databases/Catalog)

 Hỗ trợ giao tác

 Xử lý truy xuất đồng thời

 Đảm bảo an toàn dữ liệu

 Xử lý khôi phục sau sự cố

 Quản lý lưu trữ vật lý

Các vai trò trong CSDL

 Quản trị dữ liệu (DA)

 Quản trị Cơ sở dữ liệu (DBA)

 Thiết kế CSDL (Database design)

 Lập trình viên ứng dụng

 Người sử dụng

Ưu điểm của DBMS

 Kiểm soát sự dư thừa dữ liệu

 Dữ liệu nhất quán

 Có nhiều thông tin hơn từ cùng 1 khối lượng dữ liệu

 Chia sẻ dữ liệu

 Cải thiện tính nhất quán của dữ liệu

 Cải tiến độ an toàn

 Đạt được các yêu cầu về chuẩn hóa

 Kinh tế hơn

Ưu điểm của DBMS (tt)

 Cân bằng các yêu cầu có tranh chấp

 Khả năng truy xuất và đáp ứng được cải thiện

 Khả năng sản xuất được cải thiện

 Cải thiện việc bảo trì dữ liệu (do nó độc lập)

 Tăng khả năng truy xuất đồng thời

 Cải thiện dịch vụ sao lưu và khôi phục

Nhược điểm của DBMS

 Phức tạp

 Tốn không gian lưu trữ

 Tốn chi phí mua DBMS

 Tốn chi phí cho phần cứng bổ sung thêm

 Tốn chi phí chuyển đổi

 Hiệu năng đôi khi bị giảm sút

 Khả năng bị sự cố tăng