CƠ SỞ DỮ LIỆU NÂNG CAO

CƠ SỞ DỮ LIỆU NÂNG CAO Thông tin giảng viên − Họ tên: Dư Phương Hạnh − Chức danh, học hàm, học vị: ThS − Thời gian, địa điểm làm việc: Từ 8g đến 16h30g, P305, nhà E3, Khoa công nghệ thông tin, Đại học công nghệ, ĐHQGHN, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội − Địa liên hệ: P305, nhà E3, Khoa công nghệ thông tin, trường Đại học công nghệ, ĐHQGHN, 144 Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội − Điện thoại: 7547813 Email: hanhdp@vnu.edu.vn − Các hướng nghiên cứu chính: Cơ sở liệu, Khai phá liệu Thông tin giảng viên khác − TS Nguyễn Tuệ, Khoa CNTT, E3, ĐHCN, ĐHQGHN, 144, Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội ĐT: 7547813 − TS Nguyễn Ngọc Hóa, Khoa CNTT, E3, ĐHCN, ĐHQGHN, 144, Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội ĐT: 7547813 Thông tin chung môn học − − − − Tên mơn học: Mã mơn học: Số tín chỉ: Mơn học: Cơ sở liệu nâng cao Bắt buộc: 02  Lựa chọn:  Các môn học tiên quyết: Nhập môn sở liệu, Nguyên lý hệ điều hành Các môn học kế tiếp: Các yêu cầu môn học (nếu có): Giờ tín hoạt động: • Nghe giảng lý thuyết: 20 • Làm tập lớp: • Thảo luận: • Thực hành PTN: • Hoạt động theo nhóm: • Tự học: − Địa Khoa/ môn phụ trách môn học: Bộ môn Các hệ thống thông tin, − − − − P304-305 nhà E3, ĐHQGHN, 144 đường Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội Mục tiêu môn học − Về kiến thức: Cung cấp cho sinh viên kiến thức bổ sung sở liệu bao gồm quy trình xây dựng sở liệu thực tiễn, việc lưu giữ sở liệu nhớ ngoài, việc thực tối ưu truy vấn, kiểm tra cạnh tranh − Về kỹ năng: Sinh viên có khả sử dụng hệ quản trị sở liệu SQL server để thực hàng nội dung học Tóm tắt nội dung môn học − − − − Giới thiệu bước xây dựng sở liệu thực tế Các phương tiện lưu giữ sở liệu kỹ thuật tổ chức file Quá trình xử lý truy vấn tối ưu truy vấn Kiểm tra cạnh tranh Nội dung chi tiết môn học Chương Các bước xây dựng sở liệu thực tế 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Nghiên cứu ban đầu sở liệu Thiết kế sở liêu Cài đặt nhập Kiểm tra tính tốn Thao tác Bảo trì nâng cấp Chương Lưu trữ sở liệu nhớ 2.1 Các công cụ lưu trữ 2.1.1 Phân cấp nhớ 2.1.2 Các công cụ lưu trữ phụ 2.2 Đặt file lên đĩa từ 2.2.1 Bản ghi kiểu ghi 2.2.2 Các file, ghi có độ dài cố định độ dài thay đổi 2.2.3 Phân khối ghi cách tổ chức kéo dài không kéo dài 2.3 Phân phối khối file đĩa 2.3.1 Đầu file 2.3.2 Các thao tác file 2.3.3 Các file với ghi thứ tự (heap file) 2.3.4 Các file với ghi có thứ tự 2.3.5 Các kỹ thuật băm 2.4 Các cấu trúc mục 2.4.1 Các kiểu mục có thứ tự mức đơn 2.4.2 Chỉ mục 2.4.3 Chỉ mục cụm 2.4.4 Chỉ mục phụ 2.4.5 Cây cân ( B-tree) Chương Xử lý tối ưu truy vấn 3.1 Các bước xử lý truy vấn 3.2 Chuyển truy vấn SQL thành đại số quan hệ 3.3 Các thuật toán thực phép tốn truy vấn 3.3.1 Sắp xếp ngồi 3.3.2 Thực phép chọn 3.3.3 Thực phép nối 3.3.4 Thực phép chiếu phép toán tập hợp 3.3.5 Thực phép toán kết tập 3.3.6 Thực phép nối ngồi 3.3.7 Các phép tốn kết tập sử dụng đường ống (pipe) 3.4 Tối ưu truy vấn phương pháp dự đoán ( heuristic) 3.4.1 Cây truy vấn đồ thị truy vấn 3.4.2 Các biến đổi tương đương đại số quan hệ 3.4.3 Thuật toán tối ưu 3.5 Tối ưu truy vấn dựa chi phí 3.5.1 Các thành phần chi phí cho việc thực truy vấn 3.5.2 Thông tin danh mục việc sử dụng hàm giá 3.5.3 Một số hàm giá phép toán đại số quan hệ Chương Kiểm tra cạnh tranh 4.1 Theo thứ tự lập lịch thứ tự 4.1.1 Lập lịch 4.1.2 Lập lịch theo thứ tự 4.1.3 Lập lịch thứ tự 4.1.4 Hiệu ngữ nghĩa giao tác 4.1.5 Ký hiệu giao tác lập lịch 4.2 Va chạm – Tính xếp hàng theo thứ tự 4.2.1 Các va chạm 4.2.2 Đồ thị ưu tiên Va chạm- tính xếp hành theo thứ tự 4.2.3 Vì kiểm tra đồ thị ưu tiên làm việc 4.3 Áp đặt tính xếp hàng có thứ tự khoá 4.3.1 Khoá 4.3.2 Bộ lập lịch khoá 4.3.3 Khoá pha 4.4 Các hệ thống khoá với nhiều kiểu khoá 4.4.1 Các khoá chia sẻ riêng biệt 4.4.2 Ma trận tương hợp 4.4.3 Các khoá nâng cấp 4.4.4 Các khoá cập nhật 4.4.5 Các khoá gia tăng 4.5 Một kiến trúc cho lập lịch khoá 4.5.1 Một lập lịch chèn hành động khoá 4.5.2 Bảng khoá 4.6 Quản trị phân cấp phần tử sở liệu 4.6.1 Các khoá với nhiều hạt 4.6.2 Các khoá cảnh báo 4.6.3 Ảo ảnh điều khiển phép chèn cách đắn 4.7 Giao thức 4.7.1 Động cho khoá đựa 4.7.2 Các quy tắc việc truy cập đến liệu có cấu trúc 4.7.3 Vì giao thức làm việc 4.8 Kiểm tra cạnh tranh timestamps 4.8.1 Timestamps 4.8.2 Các ứng xử thứ tự vật lý 4.8.3 Vấn đề với liệu rác 4.8.4 Các quy tắc việc lập lịch dựa timestamps 4.8.5 Timestamps nhiều phiên 4.8.6 Timestamps khoá 4.9 Kiểm tra cạnh tranh xác nhận hợp lệ 4.9.1 Kiến trúc lập lịch dựa xác nhận hợp lệ 4.9.2 Các quy tắc xác nhận hợp lệ 4.9.3 So sánh ba cấu kiểm tra cạnh tranh 6 Học liệu 6.1 Học liệu bắt buộc [1] Nguyễn Tuệ, Giáo trình nhập mơn hệ sở liệu [2] Peter Rob, Carlos Coronel Database system: Design, implementation and management Wadsworth Publishing Company, 1993 6.2 Học liệu tham khảo [3] Ramez Elmarsi, Shamkant B Navathe Fundamentals of Database Systems, Addison -Wesley ,2000 [4] Hector Garcia-Molina, Jeffrey D.Ullman, Jennifer Widom Database System : The Complete book Prentice Hall, 2002 Hình thức tổ chức dạy học 7.1 Lịch trình chung Hình thức tổ chức dạy học môn học Lên lớp Nội dung (ND) Lý thuyết Bài tập Thảo luận Thực hành, thí nghiệm, điền dã Tự học, tự nghiên cứu Tổng ND 1: Các bước xây dựng sở liệu thực tế 2.0 2.0 ND 2: Lưu trữ sở liệu nhớ 4.0 0.5 4.5 ND 3: Các cấu trúc mục 2.0 0.5 2.5 ND 4: Xử lý truy vấn 2.0 1.0 3.0 ND 5: Tối ưu truy vấn phương pháp dự đoán 2.0 0.5 1.0 3.5 ND 6: Tối ưu truy vấn dựa chi phí 2.0 0.5 1.0 3.5 ND 7: Thi kỳ 0.5 0.5 ND8: Kiểm tra cạnh tranh: theo thứ tự lập lịch thứ tự 2.0 2.0 1.0 1.0 5.0 ND9: Kiểm tra cạnh tranh: Các kỹ thuật kiểm tra cạnh tranh 2.5 ND10: Ôn tập thi cuối kỳ 1.0 Cộng 20 0.5 1.0 3.5 1.0 30 7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể Nội dung 1, tuần 1: Các bước xây dựng sở liệu thực tế Hình thức tổ chức dạy học Thời gian, Nội dung địa điểm Lý thuyết Từ đến Tại GĐ2 Yêu cầu SV chuẩn bị bước xây dựng sở liệu thực tế: - Nghiên cứu ban đầu - Thiết kế - Cài đặt nhập - Kiểm tra tính tốn - Thao tác - Bảo trì, nâng cấp Bài tập Bài tập minh họa bước nêu Thảo luận Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện nhà Tham khảo thêm bước xây dựng hệ thống thông tin (system development life cycle – SDLC) Ghi Nội dung 2, tuần 2+3: Lưu trữ sở liệu nhớ ngồi Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, Nội dung địa điểm Từ đến Tại GĐ2 - Các công cụ lưu trữ: + Phân cấp nhớ + Các công cụ lưu trữ phụ - Đặt file lên đĩa từ + Bản ghi kiểu ghi + Các file, ghi có độ dài cố định độ dài thay đổi + Phân khối ghi cách tổ chức kéo dài không kéo dài - Phân phối khối file đĩa + Đầu file + Các thao tác file + Các file với ghi khơng có thứ tự (heap file) + Các file với ghi có thứ tự - Các kỹ thuật băm + Băm + Băm file Yêu cầu SV chuẩn bị Ghi đĩa + Các kỹ thuật băm cho phép mở rộng file động Bài tập Từ đến Tại GĐ2 Thảo luận Bài tập minh họa cho nội dung Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà Đây nội dung khó, sinh viên cần tự đọc thêm tài liệu bổ trợ, kể tài liệu nguyên lý hệ điều hành cần thiết, để nắm vững kiến thức đề cập nội dung Nội dung 3, tuần 4: Các cấu trúc mục Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, Nội dung địa điểm Từ đến Tại GĐ2 Các cấu trúc mục: - kiểu mục có thứ tự mức đơn; - mục chính; Yêu cầu SV Chuẩn bị Ghi - mục cụm; - mục phụ; - cân (Btree) Bài tập Từ đến Tại GĐ2 Thảo luận Các tập minh họa cho cấu trúc mục nêu Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà Tham khảo thêm cấu trúc mục khác thuộc họ B-tree, chẳng hạn B+, R-tree… Nội dung 4, tuần 5: Xử lý truy vấn Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, Nội dung địa điểm Từ đến Tại GĐ2 - Các bước xử lý truy vấn - Chuyển truy vấn SQL thành đại số quan hệ - Các thuật toán thực phép toán truy vấn + Sắp xếp + Thực phép Yêu cầu SV Chuẩn bị Ghi chọn + Thực phép nối + Thực phép chiếu phép toán tập hợp + Thực phép toán kết tập + Thực phép nối ngồi + Các phép tốn kết tập sử dụng đường ống (pipe) Bài tập Từ đến Tại GĐ2 Thảo luận Các tập minh họa cho nội dung xử lý truy vấn Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà Nắm vững bước xử lý truy vấn thuật toán sử dụng để thực phép toán truy vấn Đây tảng quan trọng để bắt đầu nội dung sau: tối ưu hóa truy vấn Nội dung 5, tuần 6: Tối ưu truy vấn phương pháp dự đốn Hình thức tổ chức Thời gian, Nội dung Yêu cầu SV Ghi dạy học Lý thuyết địa điểm Từ đến Tại GĐ2 Chuẩn bị - Tối ưu truy vấn phương pháp dự đoán (heuristic) + Cây truy vấn đồ thị truy vấn + Các biến đổi tương đương đại số quan hệ + Thuật toán tối ưu Bài tập Từ đến Bài tập minh họa tương ứng Tại GĐ2 Thảo luận Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà Đọc thêm tài liệu để nắm vững phương pháp heuristic tối ưu hóa truy vấn Nội dung 6, tuần 7: Tối ưu truy vấn dựa chi phí Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, Nội dung địa điểm Từ đến Tại GĐ2 - Tối ưu truy vấn dựa chi phí + Các thành phần chi phí cho việc Yêu cầu SV Chuẩn bị Ghi thực truy vấn + Thông tin danh mục việc sử dụng hàm giá + Một số hàm giá phép toán đại số quan hệ Bài tập Từ đến Bài tập minh họa tương ứng Tại GĐ2 Thảo luận Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà - Đọc thêm tài liệu để nắm vững phương pháp tối ưu hóa truy vấn dựa chi phí - So sánh phương pháp Nội dung 7, tuần 8: Thi kỳ (60’) Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, Nội dung địa điểm Từ đến Tại GĐ2 Bài tập Từ đến nội dung học Yêu cầu SV chuẩn bị Ghi Tại GĐ2 Thảo luận Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Ôn tập nội dung học Tại thư viện, nhà Nội dung 8, tuần 9: Kiểm tra cạnh tranh: theo thứ tự lập lịch thứ tự Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, địa điểm Từ đến Tại GĐ2 Nội dung - Theo thứ tự lập lịch thứ tự - Va chạm – Tính xếp hàng theo thứ tự + Đồ thị ưu tiên Va chạmtính xếp hành theo thứ tự - Áp đặt tính xếp hàng có thứ tự khoá + Bộ lập lịch khoá + Khoá pha - Các hệ thống khoá với nhiều kiểu khoá + Các khoá chia sẻ riêng biệt + Ma trận tương hợp Yêu cầu SV chuẩn bị Ghi + Các khoá nâng cấp + Các khoá cập nhật + Các khoá gia tăng - Kiến trúc cho lập lịch khoá - Quản trị phân cấp phần tử sở liệu - Giao thức + Động cho khoá đựa + Các quy tắc việc truy cập đến liệu có cấu trúc Bài tập Từ đến Các tập minh họa tương ứng Tại GĐ2 Thảo luận Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà Đây nội dung dài tương đối phức tạp, yêu cầu sinh viên đọc thêm tài liệu tham khảo để củng cố kiến thức liên quan đến nội dung kể Nội dung 9, tuần 10: Kiểm tra cạnh tranh: Các kỹ thuật kiểm tra cạnh tranh Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, địa điểm Nội dung Từ - Kiểm tra cạnh tranh timestamps đến Tại GĐ2 Bài tập Từ đến Yêu cầu SV chuẩn bị Ghi - Kiểm tra cạnh tranh xác nhận hợp lệ Các tập minh họa tương ứng Tại GĐ2 Thảo luận Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà - Đọc thêm tài liệu để nắm vững khái niệm chế kiểm tra cạnh tranh -So sánh cấu kiểm tra cạnh tranh Nội dung 10, tuần 11: Ơn tập thi cuối kỳ Hình thức tổ chức dạy học Lý thuyết Thời gian, địa điểm Nội dung Từ Tồn nội u cầu SV chuẩn bị Ghi đến dung học Tại GĐ2 Bài tập Từ đến Tại GĐ2 Thảo luận Từ đến Tại GĐ2 Thực hành, thí nghiệm, điền dã, … Tự học, tự nghiên cứu Tại thư viện, nhà Chính sách mơn học yêu cầu khác giảng viên Yêu cầu cách thức đánh giá, diện lớp, mức độ tích cực tham gia hoạt động lớp, qui định thời hạn, chất lượng tập, kiểm tra… − Chuẩn bị tốt phần giao tự học − Có mặt lớp 21/30 học − Bắt buộc tham dự kiểm tra kỳ (điều kiện tham gia thi cuối kỳ) Phương pháp, hình thức kiểm tra - đánh giá kết học tập môn học 9.1 Kiểm tra đánh giá định kỳ Nội dung STT Trọng số (%) [1] Kiểm tra - đánh giá kỳ 30 [2] Thi cuối kỳ 70 Ghi 9.2 Tiêu chí đánh giá loại tập Bài tập lý thuyết − − − − Trình bày tốt chất vấn đề u cầu, có mở rộng: Trình bày chất vấn đề yêu cầu: Trình bày vấn đề mức trung bình: Trình bày chưa chất, nội dung: 100% số điểm tập 80-90% 50-70% 0-40% Bài tập ứng dụng: − Làm tốt diễn giải đáp số theo đáp án: − Viết diễn giải, sai đáp số: − Chỉ viết diễn giải: − Chỉ biết công thức, thay số đúng: − Làm sai, không làm được: − 9.3 Lịch thi, kiểm tra (kể thi lại) STT Nội dung thi, kiểm tra Lịch thi 100% 80-90% 60% 50% 0-40% Lịch kiểm tra Ghi Nội dung đến Kiểm tra kỳ (60 phút) Toàn nội dung Thi cuối kỳ Theo lịch chung Trường Thi lại Theo lịch chung Trường  ... khơng c? ? thứ tự (heap file) 2.3.4 C? ?c file với ghi c? ? thứ tự 2.3.5 C? ?c kỹ thuật băm 2.4 C? ?c cấu tr? ?c m? ?c 2.4.1 C? ?c kiểu m? ?c có thứ tự m? ?c đơn 2.4.2 Chỉ m? ?c 2.4.3 Chỉ m? ?c cụm 2.4.4 Chỉ m? ?c phụ... 6.2 H? ?c liệu tham khảo [3] Ramez Elmarsi, Shamkant B Navathe Fundamentals of Database Systems, Addison -Wesley ,2000 [4] Hector Garcia-Molina, Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom Database System... hành c? ??n thiết, để nắm vững kiến th? ?c đề c? ??p nội dung Nội dung 3, tuần 4: C? ?c cấu tr? ?c m? ?c Hình th? ?c tổ ch? ?c d? ??y h? ?c Lý thuyết Thời gian, Nội dung địa điểm Từ đến Tại GĐ2 C? ?c cấu tr? ?c m? ?c: -