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

Bài giảng Cơ sở dữ liệu: Chương 1 - Tổng quan về cơ sở dữ liệu được biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về hệ thống xử lý tập tin; các đặc điểm của CSDL; người sử dụng CSDL; các ưu điểm của CSDL; mô hình dữ liệu, lược đồ và thể hiện; kiến trúc của hệ CSDL; ngôn ngữ HQT CSDL.

Chương Tổng quan sở liệu Nội dung trình bày         Giới thiệu Hệ thống xử lý tập tin Các đặc điểm CSDL Người sử dụng CSDL Các ưu điểm CSDL Mơ hình liệu, lược đồ thể Kiến trúc hệ CSDL Ngôn ngữ HQT CSDL Giới thiệu (1)  Thông tin Dữ liệu • Dữ liệu có thật lưu lại có ý nghĩa ngầm định • Thơng tin mang lại hiểu biết cho người tượng, vật • Thơng tin quản lý máy tính thơng qua liệu Giới thiệu (2)  CSDL – Database • Tập hợp liệu có liên quan với • Ví dụ - Danh sách tên địa nhân viên - Danh mục sách, tạp chí, tài liệu thư viện • Tính chất - Biểu diễn phần giới thực - Tập hợp liệu chặt chẽ logic - CSDL thiết kế, xây dựng lưu trữ với mục đích xác định phục vụ cho nhóm người số ứng dụng định Giới thiệu (3)  HQT CSDL – Database Management System • Tập hợp chương trình cho phép tạo trì sở liệu máy tính • Hệ thống phần mềm giúp: - Định nghĩa: xác định kiểu liệu, cấu trúc, ràng buộc cho liệu - Xây dựng: lưu trữ liệu vào phương tiện lưu trữ - Xử lý: truy vấn, cập nhật liệu sinh báo cáo - Chia sẻ: cho phép nhiều người dùng ứng dụng truy xuất sở liệu lúc - Bảo vệ: đảm bảo an toàn hệ thống an toàn bảo mật - Duy trì: dễ dàng phát triển hệ thống nhu cầu thay đổi Giới thiệu (4)  Hệ CSDL – Database System Các ứng dụng HQT CSDL Xử lý truy vấn Các chương trình Truy xuất liệu Định nghĩa CSDL CSDL Ví dụ CSDL SINHVIEN TenSV MaSV Nam Khoa An 17 2002 TTH Binh 14 2004 VL MONHOC TenMH MaMH SoTC KhoaPT Cấu trúc liệu TH103 CNTT Toán rời rạc TN220 TTH LOPHOC MaLH MaMH Hocky Nam Giangvien 85 TN220 1998 Dung 92 TH103 2002 Bao Hệ thống xử lý tập tin (1) Ứng dụng Ứng dụng Ứng dụng Ứng dụng Hệ thống xử lý tập tin Tập tin liệu Tập tin liệu Tập tin liệu Tập tin liệu Hệ thống xử lý tập tin (2)  Đặc trưng • Tập trung xử lý riêng lẻ • Mỗi ứng dụng thiết kế với nhiều tập tin liệu riêng  Nhược điểm • • • • • Dư thừa trùng lặp liệu Khơng qn liệu Khó khăn truy xuất liệu Cô lập hạn chế chia sẻ liệu Gây - Các vấn đề tin cậy - Các vấn đề truy nhập đồng thời - Các vấn đề an toàn liệu Các đặc điểm CSDL (1)  Tính tự mơ tả hệ CSDL • Khơng chứa CSDL mà chứa định nghĩa đầy đủ cấu trúc CSDL ràng buộc • Định nghĩa lưu catalog HQT CSDL - Cấu trúc tập tin, kiểu định dạng mục liệu, ràng buộc liệu • Thơng tin lưu trữ catalog gọi siêu liệu (meta-data)  Tính độc lập chương trình liệu • Cấu trúc CSDL lưu catalog 10 Người sử dụng CSDL (2)  Người sử dụng • Người sử dụng - Truy nhập sở liệu cần thiết - Sử dụng thành thạo ngôn ngữ truy vấn - Người quản lý • Người sử dụng thường xuyên - Truy vấn cập nhật liệu thường xuyên - Sử dụng giao tác đóng gói - Nhân viên • Người sử dụng đặc biệt - Thơng thạo khả tiện ích HQT CSDL - Tự cài đặt ứng dụng cho yêu cầu phức tạp - Kỹ sư, nhà khoa học 13 Người sử dụng CSDL (3)  Kỹ sư phần mềm • Người phân tích hệ thống - Xác định yêu cầu người dùng, đặc biệt người sử dụng thường xuyên - Phát triển đặc tả cho giao tác đóng gói • Lập trình viên - Cài đặt đặc tả thành chương trình - Kiểm tra, gỡ lỗi, viết tài liệu bảo trì  Nhóm người hổ trợ • Thiết kế cài đặt HQT CSDL • Phát triển công cụ hổ trợ thiết kế tăng hiệu • Vận hành trì mơi trường cho hệ CSDL 14 Các ưu điểm CSDL         Kiểm soát dư thừa liệu Chia sẻ liệu nhiều người dùng Hạn chế truy nhập không phép Cung cấp cấu trúc lưu trữ hiệu cho xử lý truy vấn Cung cấp tiện ích lưu phục hồi liệu Cung cấp nhiều giao diện Đảm bảo ràng buộc tồn vẹn Các ưu điểm khác • • • • • Khả chuẩn hóa Rút ngắn thời gian phát triển ứng dụng Dễ dàng thay đổi cấu trúc liệu Tiện cho việc cập nhật thơng tin Lợi ích kinh tế 15 Mơ hình liệu (1)  Tập hợp khái niệm mô tả cấu trúc CSDL ràng buộc mà CSDL phải tuân theo  Các thao tác liệu • Thao tác • Thao tác người dùng định nghĩa  Phương tiện để trừu tượng hóa liệu  Công cụ giao tiếp người sử dụng sở liệu 16 Mơ hình liệu (2)  Mơ hình mức cao (mức khái niệm) • Cung cấp khái niệm gần gũi với người sử dụng • Mơ hình thực thể liên kết, mơ hình đối tượng  Mơ hình mức thấp (mức vật lý) • Cung cấp khái niệm mô tả chi tiết cách thức lưu liệu máy tính  Mơ hình cài đặt • Cung cấp khái niệm mà người dùng hiểu gần với cách liệu tổ chức máy tính • Mơ hình quan hệ, mơ hình mạng 17 Mơ hình mạng SINHVIEN MONHOC MONHOC_SAU MONHOC_MO SINHVIEN_DIEM MONHOC_TRUOC LOPHOC DIEUKIEN LOPHOC_DIEM KETQUA 18 Mơ hình phân cấp KETQUA SINHVIEN LOPHOC MONHOC DIEUKIEN 19 Mơ hình thực thể liên kết Monhoc_Truoc KhoaPT (0,n) SoTC Dieukien MONHOC TenMH (0,n) (0,n) MaMH Monhoc_Sau Hocky Mo Diem (1,1) (1,n) Hoc Nam Giangvien LOPHOC (0,n) SINHVIEN TenSV MaSV Nam MaLH Khoa 20 Mơ hình quan hệ SINHVIEN KETQUA LOPHOC MaSV TenSV Nam Khoa MaSV MaLH Diem MaLH MaMH Nam Hocky Giangvien MONHOC DIEUKIEN MaMH MaMHTruoc MaMH TenMH SoTC KhoaPT 21 Lược đồ thể (1)  Lược đồ CSDL (Database Schema) • Các mơ tả CSDL • Được biểu diễn sơ đồ lược đồ SINHVIEN MONHOC MaSV TenSV Nam Khoa MaMH TenMH SoTC KhoaPT LOPHOC MaLH MaMH Nam Hocky Giangvien KETQUA MaSV MaLH DIEUKIEN Diem MaMH MaMHTruoc 22 Lược đồ thể (2)  Thể CSDL (Database Instance) • Dữ liệu lưu CSDL thời điểm xác định • Cịn gọi trạng thái CSDL - Trạng thái ban đầu - Trạng thái hợp lệ MONHOC SINHVIEN TenSV MaSV Nam Khoa An 17 2002 TTH Binh 14 2004 VL TenMH Cấu trúc liệu Toán rời rạc TH103 KhoaP T CNTT TN220 TTH MaMH SoTC 85 TN220 1998 Giangvie n Dung 92 TH103 2002 Bao LOPHOC MaLH MaMH Hocky Nam 23 Kiến trúc hệ CSDL (1)  Kiến trúc lược đồ • Mục đích: - Độc lập chương trình liệu - Hổ trợ nhiều mức nhìn liệu người sử dụng - Sử dụng catalog để lưu mô tả CSDL • Gồm mức - Mức + Mơ tả cấu trúc lưu trữ vật lý - Mức khái niệm + Mô tả cấu trúc CSDL cho cộng đồng người dùng - Mức ngồi + Mơ tả phần CSDL mà nhóm người sử dụng quan tâm 24 Kiến trúc hệ CSDL (2) Mức ngồi Khung nhìn Khung nhìn Khung nhìn n ánh xạ Mức khái niệm Lược đồ khái niệm ánh xạ Lược đồ Mức 25 Kiến trúc hệ CSDL (3)  Độc lập liệu • Khả thay đổi lược đồ mức mà thay đổi lược đồ mức cao • Độc lập logic - Khả thay đổi lược đồ khái niệm mà thay đổi lược đồ ngồi chương trình ứng dụng • Độc lập vật lý - Khả thay đổi lược đồ mà thay đổi lược đồ khái niệm 26 Ngôn ngữ HQT CSDL  Ngôn ngữ định nghĩa liệu (Data Definition Language – DDL) • Định nghĩa lược đồ khái niệm • Ngơn ngữ định nghĩa lưu trữ (Storage Definition Language – SDL) - Định nghĩa lược đồ • Ngơn ngữ định nghĩa khung nhìn (View Definition Language - VDL) - Định nghĩa lược đồ ngồi • Hầu hết HQT CSDL dùng DDL để định nghĩa lược đồ lược đồ • Được dùng người quản trị người thiết kế sở liệu  Ngôn ngữ thao tác liệu (Data Manipulation Language DML) • • • • Truy xuất cập nhật liệu DML cấp cao (ngôn ngữ phi thủ tục) DML cấp thấp (ngôn ngữ thủ tục) Ngôn ngữ truy vấn 27 ... hợp chương trình cho phép tạo trì sở liệu máy tính • Hệ thống phần mềm giúp: - Định nghĩa: xác định kiểu liệu, cấu trúc, ràng buộc cho liệu - Xây dựng: lưu trữ liệu vào phương tiện lưu trữ - Xử... dụng - Truy nhập sở liệu cần thiết - Sử dụng thành thạo ngôn ngữ truy vấn - Người quản lý • Người sử dụng thường xuyên - Truy vấn cập nhật liệu thường xuyên - Sử dụng giao tác đóng gói - Nhân... • Dư thừa trùng lặp liệu Khơng qn liệu Khó khăn truy xuất liệu Cô lập hạn chế chia sẻ liệu Gây - Các vấn đề tin cậy - Các vấn đề truy nhập đồng thời - Các vấn đề an toàn liệu Các đặc điểm CSDL