Cơ sở dữ liệu

KHƯƠNG THỊ QUỲNH Bài giảng CƠ SỞ DỮ LIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 LỜI NÓI ĐẦU Các hệ sở liệu đóng vai trị quan trọng việc ứng dụng công nghệ thông tin vào sống hàng ngày xã hội đại Cùng với tiến kỹ thuật, nhiều ứng dụng sở liệu cuxng phát triển mạnh Để thiết kế, cài đặt ứng dụng tốt hệ sở liệu, trước hết cần hiểu rõ khái niệm cần thiết Bài giảng Cơ sở liệu nhằm trang bị cho sinh viên kỹ thuật sở liệu truyền thống Với kiến thức đó, sinh viên xây dựng sở liệu truyền thống để đưa vào ứng dụng sống hàng ngày sở để nghiên cứu sâu hơn, tạo sở liệu đáp ứng với yêu cầu ứng dụng Bài giảng gồm chương: Chương Tổng quan sở liệu Chương trình bày khái niệm hệ sở liệu sở liệu, hệ quản trị sở liệu, mơ hình sở liệu, ngơn ngữ giao diện, người sử dụng hệ sở liệu Thông qua chương này, người đọc nắm định nghĩa ý nghĩa thuật ngữ dùng hệ sở liệu Chương Mơ hình thực thể liên kết Chương trình bày khái niệm mơ hình thực thể liên kết cách thiết kế mơ hình Chương Mơ hình sở liệu quan hệ Chương giúp sinh viên làm quen với khái niệm mô hình sở liệu quan hệ, ràng buộc mơ hình cách thiết kế sở liệu quan hệ việc chuyển đổi từ mơ hình thực thể liên kết Ngoài ra, cung cấp cho sinh viên kiến thức phép toán đại số quan hệ Chương Phụ thuộc hàm chuẩn hóa sở liệu quan hệ Chương đề cập tới định nghĩa tính chất phụ thuộc hàm, dạng chuẩn quan hệ, phương pháp tách (chuẩn hóa) quan hệ Chương SQL Chương giới thiệu câu lệnh ngơn ngữ truy vấn SQL Bài giảng có ích cho sinh viên ngành Hệ thống thông tin tất muốn tìm hiểu sở liệu Mặc dù cố gắng trình bày vấn đề cách xác dễ hiểu, nhiên thời gian kinh nghiệm hạn chế, chắn giảng cịn nhiều thiếu sót Mặt khác, giảng nhập môn nên khơng có điều kiện để trình bày nhiều khía cạnh khác sở liệu quản trị sở liệu, an ninh sở liệu,… Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp độc giả để lần tái sau, giảng hoàn chỉnh Tác giả Chương TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU Trong nhiều năm gần đây, thuật ngữ sở liệu – Database trở nên quen thuộc nhiều lĩnh vực Các ứng dụng tin học quản lý ngày nhiều đa dạng, hầu hết lĩnh vực kinh tế, xã hội,…đều ứng dụng thành tựu tin học vào phục vụ công tác chuyên môn Chính lẽ mà ngày nhiều người quan tâm đến thiết kế, xây dựng ứng dụng sở liệu Trong chương này, tìm hiểu sở liệu, hệ quản trị sở liệu, mơ hình sở liệu khái niệm khác 1.1 Dữ liệu Dữ liệu (Data) mô tả vật, người kiện giới thực mà gặp hàng ngày nhiều cách thể khác Một số dạng thường dùng để biểu diễn liệu văn (Text), số (Number), biểu tượng (Symbol), hình ảnh (Image), âm (Audio), phim ảnh (Video) (Ngồi định nghĩa cịn có nhiều định nghĩa khác liệu) 1.2 Thông tin Thông tin (Information) liệu, có nhiều cách định nghĩa khác Một định nghĩa bao quát xem thông tin liệu đặt vào ngữ cảnh với hình thức thích hợp có lợi cho người sử dụng cuối Ví dụ: Có liệu giá vàng ngày tháng; ta biểu diễn giá vàng điểm giá trị mặt phẳng theo trục thời gian với ngày/tháng tăng dần từ trái sang phải, nhận thông tin “sự biến động giá vàng tháng” mà để dạng bảng thường nhận thông tin biến động 1.3 Cơ sở liệu 1.3.1 Tại cần tới hệ CSDL? Trước hệ sở liệu(CSDL) đời, chương trình ứng dụng có tệp liệu tương ứng chương trình ứng dụng cần sửa đổi mở rộng tệp liệu tương ứng phải thay đổi theo Cho đến số đơn vị kinh tế, hành nghiệp… sử dụng mơ hình hệ thống tệp tin cổ điển Các tệp tin tổ chức riêng rẽ, phục vụ cho mục đích đơn vị số đơn vị trực thuộc cụ thể, khơng có mơ hình tổng thể cho toàn đơn vị Việc sử dụng hệ thống tệp tin để lưu trữ liệu cách riêng lẻ có số ưu điểm khuyết điểm - Ưu điểm: + Việc xây dựng hệ thống tệp tin riêng đơn vị quản lý tốn thời gian khối lượng thơng tin cần quản lý khai thác nhỏ, không đòi hỏi đầu tư vật chất chất xám nhiều, triển khai ứng dụng nhanh + Thơng tin khai thác phục vụ mục đích hẹp nên khả đáp ứng nhanh chóng, kịp thời - Nhược điểm: + Thông tin tổ chức riêng rẽ nhiều nơi nên việc cập nhật dễ làm tính quán liệu, dễ xảy tình trạng liệu bị trùng lặp, số lượng liệu tăng nhanh + Hệ thống thông tin tổ chức thành hệ thống tệp tin riêng lẻ nên thiếu chia sẻ thông tin nơi Như vậy, nhận thấy việc tổ chức liệu theo hệ thống tệp tin hồn tồn khơng phù hợp với hệ thốngthông tin lớn Việc xây dựng hệ thống thông tin đảm bảo tính chất quán mặt liệu, đáp ứng nhu cầu khai thác đồng thời nhiều người thực cần thiết 1.3.2 Định nghĩa sở liệu Cơ sở liệu kỹ thuật sở liệu có ảnh hưởng lớn đến việc sử dụng máy tính Có thể nói sở liệu đóng vai trị quan trọng lĩnh vực có sử dụng máy tính giáo dục, thương mại, kỹ nghệ, khoa học, thư viện,… Thuật ngữ sở liệu trở thành thuật ngữ phổ biến Như vậy, sở liệu gì? Một sở liệu(CSDL)là tập hợp liệu dùng chung(1), có liên quan với nhau, với mô tả chúng, thiết kế cho nhu cầu thông tin tổ chức Khái niệm dùng chung, chia sẻ liệu dùng rộng rãi nhiều ứng dụng với nghĩa nhiều người dùng truy cập liệu thời điểm Ví dụ: Để quản lý việc học tập môi trường đại học, liệu thông tin sinh viên, môn học, điểm thi… Chúng ta tổ chức liệu thành bảng lưu giữ chúng vào sổ sách sử dụng phần mềm máy tính để lưu giữ chúng máy tính Ta có tập liệu có liên quan đến mang nhiều ý nghĩa, sở liệu 1.3.3 Các tính chất CSDL Một sở liệu có tính chất sau: Một sở liệu biểu thị khía cạnh giới thực hoạt động công ty, nhà trường, ngân hàng… Những thay đổi giới thực phải phản ánh cách trung thực vào sở liệu Những thông tin đưa vào sở liệu tạo thành không gian sở liệu “thế giới thu nhỏ” Một sở liệu tập hợp liệu liên kết với cách logic mang ý nghĩa cố hữu Một sở liệu khơng phải tập hợp tuỳ tiện Một sở liệu thiết kế phổ biến cho mục đích riêng Nó có nhóm người sử dụng có chủ định có số ứng dụng xác định phù hợp với mối quan tâm người sử dụng Nói cách khác, sở liệu có nguồn cung cấp liệu, mức độ tương tác với kiện giới thực nhóm người quan tâm tích cực đến nội dung Một sở liệu có cỡ tuỳ ý có độ phức tạp thay đổi Có sở liệu gồm vài trăm ghi (như sở liệu phục vụ việc quản lý lương quan nhỏ), có sở liệu có dung lượng lớn (như sở liệu phục vụ cho việc tính cước điện thoại, quản lý nhân phạm vi lớn) Các sở liệu phải tổ chức quản lý cho người sử dụng tìm kiếm liệu, cập nhật liệu lấy liệu cần thiết Một sở liệu tạo trì cách thủ cơng tin học hoá Một sở liệu tin học hố tạo trì nhóm chương trình ứng dụng hệ quản trị sở liệu 1.4 Hệ quản trị CSDL 1.4.1 Định nghĩa hệ quản trị CSDL Một hệ quản trị sở liệu (Database Management System) tập hợp chương trình giúp cho người sử dụng tạo ra, trì khai thác sở liệu Nó hệ thống phần mềm phổ dụng, làm đơn giản hóa q trình định nghĩa, xây dựng thao tác sở liệu cho ứng dụng khác Hay nói cách khác, hệ quản trị sở liệu (HQTCSDL) phần mềm tương tác với chương trình ứng dụng người dùng sở liệu - Định nghĩa sở liệu bao gồm việc đặc tả kiểu liệu, cấu trúc ràng buộc cho liệu lưu trữ sở - Xây dựng sở liệu trình lưu trữ liệu phương tiện lưu trữ hệ quản trị sở liệu kiểm soát - Thao tác sở liệu bao gồm chức truy vấn sở liệu để lấy liệu cụ thể, cập nhật sở liệu để phản ánh thay đổi giới nhỏ tạo báo cáo từ liệu Hình 1.1.Mối quan hệ CSDL, HQTCSDL ứng dụng Các hệ quản trị sở liệu dùng để thể sở liệu tin học hố có thểlà phần mềm đóng gói chuyên dụng (là tập phần mềm tạo với mục đích riêng) Ví dụ: Microsoft Office Access, Microsoft SQL Server, Oracle, Foxpro, IBM DB2… 1.4.2 Các chức hệ quản trị sở liệu Hệ quản trị sở liệu có chức sau:  Quản lý từ điển liệu: Hệ quản trị quản lý tất liệu dùng để mơ tả liệu Nó lưu định nghĩa cấu trúc quan hệ từ điển liệu Cho phép thực trừu tượng hóa liệu nhằm đảm bảo tính độc lập liệu độc lập cấu trúc  Quản lý lưu trữ: Hệ quản trị tạo cấu trúc phức tạp để lưu trữ từ liệu đơn giản đến phức tạp, từ định nghĩa biểu mẫu, biểu báo đến ràng buộc liệu đoạn mã chương trình  Quản lý nhập xuất: Hệ quản trị biến đổi liệu phù hợp với cấu trúc lưu trữ, nhờ ta khơng cần quan tâm đến định dạng vật lý liệu kết xuất liệu theo yêu cầu logic người sử dụng  Quản lý bảo mật: Hệ quảntrị tạo hệ thống bảo mật kiểm soát quyền sử dụng người dùng  Điều khiển truy xuất nhiều người dùng: Hệ quản trị tạo cấu trúc phức tạp dùng giải thuật tinh vi nhằm bảo đảm sở liệu luôn quán  Quản lý lưu phục hồi sở liệu: Hệ quản trị cung cấp thủ tục lưu phục hồi liệu đảm bảo liệu an toàn toàn vẹn xảy cố có yêu cầu từ người dùng  Quản lý toàn vẹn liệu: Hệ quản trị cung cấp chế nhằm giảm dư thừa tăng quán, đặc biệt sở liệu nhiều người dùng  Ngôn ngữ truy xuất sở liệu giao diện lập trình ứng dụng: Hệ quản trị cung cấp chế truy xuất liệu qua ngôn ngữ truy xuất sở liệu ngôn ngữ hỏi gồm: ngôn ngữ định nghĩa liệu DDL (Data Defitintion Language) ngôn ngữ thao tác liệu DML (Data Manipulation Language) Nó cung cấp giao diện cho ngơn ngữ lập trình  Giao diện giao tiếp với sở liệu: Hệ quản trị cung cấp thủ tục giao tiếp đặc biệt thiết kế cho phép sở liệu đáp ứng yêu cầu người dùng cuối môi trường mạng 1.4.3 Các thành phần hệ quản trị sở liệu Nhằm mục đích cung cấp chức dịch vụ kể trên, hệ quản trị sở liệu hệ thống phần mềm tinh vi có độ phức tạp cao Một hệ quản trị CSDL chia thành số thành phần, thành phần modul phần mềm chịu số trách nhiệm cụ thể Hình 1.2 Thành phần hệ quản trị CSDL Về bản, hệ quản trị sở liệu có thành phần sau: Bộ xử lý câu hỏi (Query Processor): Là thành phần hệ quản trị CSDL với nhiệm vụ dịch câu lệnh ngôn ngữ truy vấn thành câu lệnh mức thấp để chuyển cho quản lý CSDL  Bộ quản lý CSDL (Database Mangager): giao tiếp với chương trình ứng dụng người dùng câu lệnh truy vấn Nó tiếp nhận yêu cầu truy vấn kiểm tra lược đồ lược đồ khái niệm(1) để xác định ghi khái niệm yêu cầu Sau gọi đến phận quản lý tệp tin để thực yêu cầu Có thể nhìn thấy chi tiết thành phần tạo nên quản lý CSDL hình 1.3, gồm: - Trình quản lý quyền truy cập (Authorization Control); - Trình xử lý câu lệnh (Command Processor); - Trình kiểm tra tính tồn vẹn (Integrity Checker); - Trình tối ưu hóa câu hỏi (Query Optimizer);  Các loại lược đồ ngoài, lược đồ khái niệm đề cập mục 1.7 Kiến trúc hệ sở liệu 10 ... cho liệu lưu trữ sở - Xây dựng sở liệu trình lưu trữ liệu phương tiện lưu trữ hệ quản trị sở liệu kiểm soát - Thao tác sở liệu bao gồm chức truy vấn sở liệu để lấy liệu cụ thể, cập nhật sở liệu. .. thuật ngữ: Cơ sở liệu, Hệ quản trị sở liệu, Hệ sở liệu, Từ điển sở liệu, Mơ hình sở liệu Câu Hãy nêu điểm khác hệ thống xử lý tệp tin cổ điển hệ quản trị CSDL Câu Nêu tính chất sở liệu Câu Nêu... sở để nghiên cứu sâu hơn, tạo sở liệu đáp ứng với yêu cầu ứng dụng Bài giảng gồm chương: Chương Tổng quan sở liệu Chương trình bày khái niệm hệ sở liệu sở liệu, hệ quản trị sở liệu, mơ hình sở