14/01/2019 Sở nguyên Tài nguyên Môi trường Trường Đại học Tài Môi trường TP.HCM Mục tiêu học hơm Giải thích khái niệm, thơng tin, liệu sở liệu (CSDL) Bài giảng Các phương pháp tiếp cận quản lý liệu ưu Cơ sở liệu đất đai điểm, nhược điểm Kiến trúc sở liệu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU Giải thích mơ hình liệu khác Hệ quản trị CSDL (DBMS) hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS) Tổng quan CSDL 2 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Thơng tin gì? Thơng tin (Information) Kinh doanh Ngân hàng tài Giáo dục Hành Giải trí … Dữ liệu gì? Dữ liệu (data) Là thơng tin đối tượng (ví dụ: người, vật, khái niệm, việc…) lưu trữ thiết bị lưu trữ (máy tính giấy) Có thể truy nhập vào liệu để trích xuất thơng tin Dữ liệu mô tả nhiều dạng khác (các ký tự, ký số, hình ảnh, ký hiệu, âm thanh…) Mỗi cách mô tả gắn với ngữ nghĩa Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 3 4 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Dữ liệu gì? Cơ sở liệu CSDL (Database) = Tập hợp liệu tổ chức có cấu trúc chặt chẽ liên quan với nhằm phục vụ (chia sẻ) cho nhiều mục tiêu khác cách có chọn lọc Dữ liệu đối tượng khác nhau, tùy thuộc vào ngữ cảnh CSDL thiết kế, xây dựng lưu trữ máy tính cho phép người dùng lưu trữ liệu, truy xuất thơng tin cập nhật liệu Ví dụ: liệu đối tượng sinh viên khác tùy vào mục đích quản lý: Quản lý điểm: Tên, mã sinh viên, điểm môn 1, điểm môn 2, điểm Lưu trữ thông tin môn Quản lý nhân thân: Tên, địa chỉ, ngày sinh, quê quán, lớp Người dùng Cơ sở liệu Cho phép truy nhập thông tin Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 6 14/01/2019 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Cơ sở liệu Cơ sở liệu Ví dụ CSDL: CSDL tổ chức có cấu trúc: Dữ liệu sách Các liệu lưu trữ có cấu trúc thành ghi (record), trường liệu (field) Các liệu lưu trữ có mối quan hệ (relational) với CSDL lưu trữ thông tin sách Kho liệu sách gồm: - Tên sách - Tên tác giả - Nhà xuất - Năm xuất - Giá sách Khả truy xuất thông tin từ CSDL: CSDL cấu trúc để dễ dàng truy cập, quản lý cập nhật liệu Truy cập CSDL để tìm sách theo tên tác giả, theo nhà xuất bản… Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 7 8 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Quản lý liệu Quản lý liệu Quản lý liệu tập tin Mỗi ứng dụng có hệ thống tập tin riêng Quản lý liệu: quản lý số lượng lớn liệu, bao gồm việc lưu trữ cung cấp chế cho phép Thao tác (thêm, sửa, xóa liệu) Truy vấn liệu Có phương pháp quản lý liệu: Hệ thống quản lý file Hệ thống quản lý CSDL Chương trình ứng dụng Phịng Kinh doanh Chương trình ứng dụng Thơng tin NV Phịng Kế tốn Chương trình ứng dụng Hệ Thống Quản Lý Tập Tin Tập tin Tập tin Tập tin Dữ liệu Phòng nhân 10 Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 10 10 I DỮ LIỆU VÀ CSDL Quản lý liệu Quản lý liệu tập tin Ví dụ: QUẢN LÝ NHÂN SỰ NHÂN VIÊN (TênNV, năm sinh, trình độ, hệ số lương ) ) QUẢN LÝ TIỀN LƯƠNG LƯƠNG (TênNV, hệ số lương, lương… QUẢN LÝ DỰ ÁN Tổng quan CSDL 11 Ưu nhược điểm việc quản lý liệu theo dạng tập tin? DỰ ÁN (Tên Dự án, đơn vị thực hiện, Tên NV thực hiện, thời gian thực hiện… 11 Tổng quan CSDL 11 12 12 14/01/2019 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Quản lý liệu Quản lý liệu tập tin Quản lý liệu Quản lý liệu tập tin Dữ liệu tách biệt không chia sẻ Mỗi ứng dụng có hệ thống tập tin riêng Việc chia sẻ liệu ứng dụng vô khó khăn khác cấu trúc Dữ liệu bị trùng lặp Tốn không gian lưu trữ Có thể dẫn tới tình trạng khơng qn liệu cập nhật hệ thống khác Tính bảo mật thấp Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 13 13 Phụ thuộc liệu Thuật toán xử lý phụ thuộc vào cấu trúc tập tin (đã định nghĩa) Khi thay đổi cấu trúc liệu, nâng cấp liệu phải thay đổi chương trình theo Định dạng khơng tương thích Các tập tin định nghĩa theo ngơn ngữ lập trình khó chia sẻ Câu truy vấn bị cố định trước Là hệ việc phụ thuộc liệu Mỗi chương trình truy xuất phát triển cố định cho cấu trúc liệu bên 14 14 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Quản lý liệu CSDL Quản lý liệu CSDL giúp liệu lưu trữ cách hiệu có tổ chức, cho phép quản lý liệu nhanh chóng hiệu Quản lý liệu CSDL Đánh giá hai hình thức quản lý liệu: Quan điểm cũ (theo Files) Payroll system Chương trình ứng dụng Hệ Quản Trị CSDL Chương trình ứng dụng Project Management System CSDL Tax data Chương trình ứng dụng Dữ Dữ Dữ Dữ Dữ liệu độc lập với chương trình liệu quản lý tập trung liệu chia sẻ cho nhiều ứng dụng liệu đảm bảo an tồn liệu dư thừa 15 Tổng quan CSDL Personal data Personal data Project data Ví dụ dư thừa liệu 15 15 16 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Quản lý liệu CSDL Tiếp cận (theo CSDL) Quản lý liệu CSDL Lợi ích hệ thống quản lý CSDL? CSDL Payroll system Project Management System Tránh dư thừa, trùng lắp liệu Đảm bảo quán CSDL Các liệu lưu trữ chia sẻ Có thể thiết lập chuẩn liệu Tax data Personal data Duy trì tính tồn vẹn liệu Project data Đảm bảo bảo mật liệu Ví dụ quản lý liệu CSDL Tổng quan CSDL 17 18 18 14/01/2019 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Quản lý liệu CSDL Quản lý liệu CSDL Tuy nhiên, để đạt ưu điểm trên, CSDL đặt vấn đề cần phải giải Đó là: Tranh chấp liệu: Nhiều người phép truy nhập vào tài nguyên liệu (Data Source) CSDL với mục đích khác (Vi dụ: rút tiền từ ngân hàng) Cần phải có chế ưu tiên truy nhập liệu Cơ chế ưu tiên thực việc cấp quyền (hay mức độ) ưu tiên cho người khai thác Tính chủ quyền liệu: Do tính chia sẻ CSDL cho nhiều người dùng nên tính chủ quyền liệu bị lu mờ (có nghĩa người dùng xem, sửa xóa) Điều này, CSDL cần phải có chế phân quyền, làm thao tác csdl phải ghi log Đảm bảo liệu có cố: Tính bảo mật quyền khai thác thơng tin người sử dụng Do có nhiều người phép khai thác CSDL cách đồng thời nên cần phải có chế bảo mật phân quyền hạn khai thác CSDL Tổng quan CSDL Việc quản lý liệu tập trung làm tăng khả mát sai lệch thông tin có cố điện đột xuất, phần đĩa lưu trữ CSDL bị hư v.v… Tổng quan CSDL 19 19 20 20 II KIẾN TRÚC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU II KIẾN TRÚC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU Lớp vật lý: CSDL cung cấp khả trừu tượng hóa liệu thơng qua lớp Bao gồm Lớp vật lý chứa toàn file liệu lớp: Lớp (còn gọi mức vật lý – Physical), Lớp quan niệm Người dùng CSDL không thiết phải nắm (Conception hay Logical) Lớp cấu trúc tổ chức file liệu vật lý sử dụng sở liệu Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 22 21 22 II KIẾN TRÚC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU II KIẾN TRÚC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU Lớp quan niệm (Logic): Lớp bên ngồi: Bao gồm khung nhìn (view) gọi chung CSDL mức quan niệm biểu diễn trừu tượng CSDL mức vật lý ; ngược lại, CSDL vật lý cài đặt cụ thể CSDL mức quan niệm subschema Khung nhìn: khái niệm cho phép nhiều người dùng quan sát Tại mức giải cho câu hỏi CSDL cần phải lưu giữ loại liệu ? liệu ? Mối quan hệ loại liệu ? Tổng quan CSDL 23 liệu theo nhiều cách khác liệu lưu bên tầng vật lý Tổng quan CSDL 23 24 24 14/01/2019 II KIẾN TRÚC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU II KIẾN TRÚC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU Mức khung nhìn/ngồi: góc nhìn khác nhóm người sử dụng CSDL Mỗi nhóm người dùng có góc nhìn (view) khác CSDL Mức quan niệm (Conceptual level): mức nhìn tổng thể CSDL, góc nhìn người có trách nhiệm quản trị CSDL Mức vật lý / (Physical / Internal level): mức tổ chức vật lý liệu CSDL, góc nhìn nhà phát triển (deverlopers) CSDL Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 25 25 26 III CÁC MƠ HÌNH CSDL II KIẾN TRÚC CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU Sự phân biệt lớp tạo nên tầng độc lập: Độc lập liệu vật Độc lập liệu logic Các CSDL khác chức mơ hình liệu (data model) Độc lập logic: Các thay đổi lược đồ quan niệm (thêm/xóa thực thể) khơng làm ảnh hưởng tới lược đồ ngồi hay phải viết lại chương trình ứng dụng Độc lập vật lý: Các thay đổi lược đồ vật lý (vd: thay đổi cách thức tổ chức liệu) không làm thay đổi lược đồ quan niệm Mơ hình liệu định cách thức lưu trữ truy cập liệu Tùy ngữ cảnh quan hệ thành phần liệu CSDL, mơ hình phức hợp áp dụng để việc lưu trữ truy xuất liệu đạt hiệu cao Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 28 27 28 III CÁC MƠ HÌNH CSDL III CÁC MƠ HÌNH CSDL Định nghĩa mơ hình liệu: Mơ hình liệu phân cấp Tổ chức theo hình cây, nút biểu diễn thực thể liệu Liên hệ liệu thể liên hệ nút cha nút Mỗi nút cha có nhiều nút con, nút có nút cha Do mơ hình phân cấp thể kiểu quan hệ: 1-1 1-N Là mơ hình trừu tượng dùng để mơ tả liệu phương thức (phép toán) truy xuất liệu Có nhiều loại mơ hình liệu khác (để mô tả liệu CSDL), loại đặt trưng cho cách tiếp cận khác nhà phân tích Các loại mơ hình liệu Mơ hình phân cấp (Hierarchical model) Mơ hình mạng (network model) Mơ hình quan hệ (relation model) Mơ hình hướng đối tượng (object oriented model) Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 29 29 30 30 14/01/2019 III CÁC MƠ HÌNH CSDL III CÁC MƠ HÌNH CSDL Mơ hình liệu phân cấp Mơ hình liệu mạng Cách tổ chức: Trong mơ hình liệu tổ chức thành đồ thị có hướng, đỉnh thực thể, cung quan hệ hai đỉnh, kiểu ghi liên kết với nhiều kiểu ghi khác Ưu điểm: Dễ xây dựng thao tác Phù hợp với lĩnh vực tổ chức phân cấp (VD: Tổ chức nhân công ty ) Hạn chế: Một nút khơng thể có nút cha -> Không biểu diễn quan hệ liệu phức tạp Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 31 31 32 32 III CÁC MƠ HÌNH CSDL III CÁC MƠ HÌNH CSDL Mơ hình liệu mạng Mơ hình liệu quan hệ Mơ hình liệu quan hệ (Relational Data Model) – cịn gọi tắt mơ hình quan hệ (Relational Model) đời năm 1970 Nền tảng khái niệm lý thuyết tập hợp quan hệ, tức tập giá trị (Value Tuples) Trong mơ hình liệu quan hệ, khơng có liên kết vật lý Dữ liệu Tính chất: biểu diễn dạng bảng với hàng cột: Ưu điểm: CSDL tập hợp bảng (cịn gọi quan hệ) Dễ biểu diễn mơ hình Mỗi hàng ghi (record), cịn gọi (tuple) Diễn đạt liên hệ liệu phức tạp Mỗi cột thuộc tính, gọi trường (field) Nhược điểm: Dữ liệu hai bảng liên hệ với thông qua cột chung Truy xuất chậm Có tốn tử để thao tác hàng bảng Khơng thích hợp với CSDL có quy mơ lớn Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 33 33 34 34 III CÁC MƠ HÌNH CSDL III CÁC MƠ HÌNH CSDL Mơ hình liệu quan hệ Mơ hình liệu hướng đối tượng Ví dụ: mơ hình liệu quan hệ CSDL Dữ liệu đất đai nhóm Ra đời vào khoảng đầu năm 90, dựa cách tiếp cận phương liệu “NGƯỜI SỬ DỤNG ĐẤT” pháp lập trình hướng đối tượng CSDL bao gồm đối tượng: Mỗi đối tượng bao gồm thuộc tính, phương thức (hành vi) đối tượng Các đối tượng trao đổi với thông qua phương thức Một đối tượng sinh từ việc thừa kế từ đối tượng khác, nạp chồng (hay định nghĩa lại) phương thức đối tượng khác… Tổng quan CSDL 35 Tổng quan CSDL 35 36 36 14/01/2019 III CÁC MƠ HÌNH CSDL III CÁC MƠ HÌNH CSDL Mơ hình liệu hướng đối tượng Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 37 37 Mơ hình liệu hướng đối tượng 38 38 III CÁC MÔ HÌNH CSDL IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS Mơ hình hóa nhiều cấp Hệ quản trị CSDL (DataBase Management System – DBMS) phần mềm giúp tạo CSDL cung cấp chế lưu trữ, truy cập theo mơ hình CSDL Ví dụ: SQL Server, Microsoft Access, Oracle, DB2 hệ quản trị CSDL điển hình cho mơ hình quan hệ IMS IBM hệ quản trị CSDL cho mơ hình phân cấp IDMS hệ quản trị CSDL cho mơ hình mạng Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 39 39 40 40 IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS Kiến trúc hệ quản trị CSDL IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS Chức hệ quản trị CSDL Programers Hệ quản trị CSDL có chức gì? Lưu trữ, tìm kiếm, cập nhật Quản trị siêu sở liệu (Meta Databases/Catalog) Hỗ trợ giao tác Xử lý truy xuất đồng thời Đảm bảo an tồn liệu Xử lý khơi phục sau cố Quản lý lưu trữ vật lý Tổng quan CSDL 41 Tổng quan CSDL 41 42 42 14/01/2019 IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS Ưu điểm hệ quản trị CSDL IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS Nhược điểm hệ quản trị CSDL Nhược điểm hệ quản trị CSDL? Những lợi ích DBMS mang lại: Phức tạp Kiểm soát dư thừa liệu Tốn không gian lưu trữ Dữ liệu quán Tốn chi phí mua DBMS Có nhiều thơng tin từ khối lượng liệu Tốn chi phí cho phần cứng bổ sung thêm Chia sẻ liệu Tốn chi phí chuyển đổi Cải thiện tính quán liệu Hiệu bị giảm sút Cải tiến độ an toàn Khả bị cố tăng Đạt yêu cầu chuẩn hóa Kinh tế Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 43 43 44 44 IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS Hệ quản trị CSDL quan hệ Hệ quản trị CSDL quan hệ (Relational DataBase Hệ quản trị CSDL quan hệ Tất thao tác CSDL diễn Management System = RDBMS) bảng RDMBS dạng DBMS sử dụng phổ biến nhất, RDBMS tất liệu tổ chức chặt chẽ dạng bảng liệu CSDL Các hệ quản trị CSDL quan hệ điển hình: SQL Server, Microsoft B N Khóa ữ iệu Access, Oracle, DB2 Tổng quan CSDL D ệu Tổng quan CSDL 45 45 BẢNG2 Khóa 46 46 IV HỆ QUẢN TRỊ CSDL - DBMS Người dùng Hệ quản trị CSDL Tại lại tập trung vào CSDL quan hệ? -Cài đặt CSDL -Cấp quyền truy cập CSDL; -Giám sát, ghi nhận yêu cầu bảo mật; -Sao lưu dự phòng khắc phục cố; Xây dựng phát triển phần mềm quản trị CSDL Oracle, MS SQL, IBM DB2, MySQL… Tổng quan CSDL 47 Lập trình viên Thiết kế viên Quản trị CSDL Thu thập yêu cầu Thiết kế CSDL Thiết kế phần mềm để truy cập khai thác, cập nhật CSDL Dễ dàng định nghĩa, trì thao tác liệu lưu trữ Trích xuất liệu dễ dàng Dữ liệu chuẩn hóa bảo vệ tốt Người dùng Nhà phát triển Nhiều nhà cung cấp cung cấp phần mềm Người dùng cuối Dễ dàng chuyển đổi nhà cung cấp nhà triển khai Sử dụng chức phần mềm để truy cập, khai thác cập nhật sở liệu RDBMS sản phẩm trưởng thành ổn định Tổng quan CSDL 47 48 48 14/01/2019 Tổng kết học Tổng kết học Hệ quản trị CSDL (DBMS) tập chương trình cho phép CSDL tập hợp liệu liên quan với lưu trữ có cấu trúc người dùng lưu trữ, cập nhật trích xuất thơng tin từ CSDL dễ dàng cập nhật liệu trích xuất thơng tin từ CSDL Hệ quản trị CSDL quan hệ (RDBMS) tập hợp chương trình Tổ chức CSDL tạo lớp trừu tượng CSDL: lớp vật lý, lớp lo-gic cho phép tạo thao tác với CSDL quan hệ lớp bên ngồi Có nhiều đối tượng người dùng RDBMS như: quản trị CSDL, thiết Ban đầu liệu lưu trữ rời rạc dạng file, gọi mô hình kế CSDL, phân tích thiết kế ứng dụng, cài đặt CSDL, người dùng liệu file phẳng cuối Sau đó, mơ hình liệu khác thiết kế cho phép mô tả cách thức lưu trữ liệu cách thức để truy nhập liệu dễ dàng Tổng quan CSDL Tổng quan CSDL 49 49 50 THẢO LUẬN Khi nên dùng không nên dùng cách tiếp cận CSDL? 51 51 51 50 14/01/2019 Sởnguyên Tài nguyên trường Môi trường Trường Đại học Tài Mơi TP.HCM Mơ hình hóa nhiều cấp Bài giảng Cơ sở liệu đất đai Chương 2: MƠ HÌNH THỰC THỂ LIÊN KẾT Q trình thiết kế CSDL Tại phải có mơ hình quan niệm Các kỹ thuật phát triển hệ thống Ngôn ngữ sở liệu SQL Chuyển đổi Ngôn ngữ nghiệp vụ Có nhiều kỹ thuật khác để phát triển hệ thống Trực tiếp ? Các ký thuật chia thành loại: – Mơ hình hóa chức – Mơ hình thơng tin – Tham chiếu chéo Ai hiểu Độc lập hệ quản trị; Độc lập mơ hình DL Người phân tích nghiệp vụ Lập trình viên Quá trình thiết kế CSDL Quá trình thiết kế CSDL Mơ hình quan niệm, logic Vật lý Ý tưởng Thông tin xử lý mơ hình hóa tách biệt sau kiểm tra chéo Kết phát triển CSDL lưu trữ liệu ứng dụng truy xuất chúng Information Data modeling Logical Modeling Database design Physical implementing Database build Thiết kế quan niệm phân tích chức Function modeling Analysis Application design Design Application build Build – Tạo sơ đồ quan niệm (cấp cao), ví dụ: ERD – Đặc tả giao tác cấp cao tương ứng với thao tác CSDL Thiết kế logic Cross checking Database – Ánh xạ lược đồ quan niệm thành lược đồ logic: vd: mơ hình quan hệ Thiết kết chương trình ứng dụng Cài đặt giaotác Application Operational System HQT CSDL quan hệ – Các yêu cầu CSDL – Các yêu cầu chức (thao tác CSDL) Function Cross checking Lược đồ quan hệ Thu thập phân tích yêu cầu Bussiness requirements Conceptual Modeling thiết kế E/R Song song với TK logic ...14/01/2019 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Cơ sở liệu Cơ sở liệu Ví dụ CSDL: CSDL tổ chức có cấu trúc: Dữ liệu sách Các liệu lưu trữ có cấu trúc thành ghi (record), trường liệu (field) Các liệu lưu... cấu trúc liệu bên 14 14 I DỮ LIỆU VÀ CSDL I DỮ LIỆU VÀ CSDL Quản lý liệu CSDL Quản lý liệu CSDL giúp liệu lưu trữ cách hiệu có tổ chức, cho phép quản lý liệu nhanh chóng hiệu Quản lý liệu CSDL... 51 51 51 50 14/01/2019 S? ?nguyên Tài nguyên trường Môi trường Trường Đại học Tài Mơi TP. HCM Mơ hình hóa nhiều cấp Bài giảng Cơ sở liệu đất đai Chương 2: MƠ HÌNH THỰC THỂ LIÊN KẾT Quá trình thiết