Bài giảng Cơ sở dữ liệu và quản trị cơ sở dữ liệu - Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu - Nguyễn Vương Thịnh

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG HỌC PHẦN CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU Giảng viên: ThS. Nguyễn Vƣơng Thịnh Bộ môn: Hệ thống thông tin Hải Phòng, 2013 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 2 Thông tin về giảng viên Họ và tên Nguyễn Vƣơng Thịnh Đơn vị công tác Bộ môn Hệ thống thông tin – Khoa Công nghệ thông tin Học vị Thạc sỹ Chuyên ngành Hệ thống thông tin Cơ sở đào tạo Trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội Năm tốt nghiệp 2012 Điện thoại 0983283791 Email thinhnv@vimaru.edu.vn 3 Tài liệu tham khảo 1. Elmasri, Navathe, Somayajulu, Gupta, Fundamentals of Database Systems (the 4th Edition), Pearson Education Inc, 2004. 2. Nguyễn Tuệ, Giáo trình Nhập môn Hệ Cơ sở dữ liệu, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2007. 3. Nguyễn Kim Anh, Nguyên lý của các hệ Cơ sở dữ liệu, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, 2004. 4 Tài liệu tham khảo TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.1. KHÁI NIỆM VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.2. HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.3. CÁC MỨC TRỪU TƢỢNG VÀ CÁC MÔ HÌNH DỮ LIỆU 1.4. SỰ ĐỘC LẬP DỮ LIỆU VÀ LƢỢC ĐỒ 03 MỨC 5 6 1.1. KHÁI NIỆM VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU  Cơ sở dữ liệu (Database) có thể xem là một tập hợp các dữ liệu có quan hệ với nhau (related data). Dữ liệu (Data) là thông tin về những sự kiện đã biết (sự vật, hiện tượng/đối tượng trong thế giới thực), được ghi lại trên các phương tiện lưu trữ và mang một ý nghĩa ngầm định. Ông Smith là một người đàn ông trung niên (khoảng 45 tuổi) làm nghề giáo viên Name Sex Age Job Tony M 50 Doctor Smith M 45 Teacher Marry F 22 Student Tom M 26 Police Dữ liệu (data) Cơ sở dữ liệu (Database) Thông tin (Information) Name Sex Age Job Smith M 45 Teacher 7 CÁC THUỘC TÍNH CỦA CƠ SỞ DỮ LIỆU:  Cơ sở dữ liệu thƣờng phản ánh một khía cạnh nào đó của thế giới thực (miniworld). Mọi thay đổi của thế giới thực trong phạm vi đó đều phải đƣợc phản ánh trong cơ sở dữ liệu. Ông Smith chuyển từ nghề giáo viên sang làm nhân viên phát hành sách (book seller) Job Book Seller Name Sex Age Job Smith M 45 Teacher 8  Cơ sở dữ liệu là một tập hợp dữ liệu có quan hệ logic chặt chẽ với nhau và mang một ý nghĩa nào đó. Một tập hợp hỗn tạp và ngẫu nhiên của dữ liệu không thể xem là một cơ sở dữ liệu. 9 Một cơ sở dữ liệu đƣợc thiết kế, xây dựng và lƣu trữ dữ liệu cho một mục đích cụ thể nào đó. Nó hƣớng tới một nhóm ngƣời dùng và những ứng dụng mà nhóm ngƣời dùng này quan tâm. Nhà quản lý Nhân viên CSDL giao nhận Container tại bãi Phần mềm quản lý giao nhận Container tại bãi 10 1.2. HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.2.1. KHÁI NIỆM Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS): là một tập hợp các chƣơng trình phần mềm cho phép tạo ra (create) và duy trì, khai thác (maintain) các cơ sở dữ liệu. 11 1.2.2. CHỨC NĂNG CỦA HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU  Hệ quản trị CSDL là một hệ thống phần mềm có tính năng tổng quát, cung cấp các chức năng cho phép định nghĩa (thiết kế) (defining), xây dựng (constructing), khai thác (manipulating) và chia sẻ (sharing) các cơ sở dữ liệu giữa những người dùng và ứng dụng khác nhau. A. Định nghĩa/Thiết kế CSDL (Defining): xác định ra các kiểu dữ liệu, các cấu trúc, các ràng buộc đối với dữ liệu đƣợc lƣu trữ. B. Xây dựng CSDL (Constructing): là tiến trình lƣu trữ bản thân dữ liệu của CSDL lên các thiết bị lƣu trữ dƣới sự điều khiển của hệ quản trị CSDL. 12 C. Khai thác CSDL (Manipulating): bao gồm các chức năng nhƣ truy vấn để lấy về dữ liệu, cập nhật CSDL để phản ánh những thay đổi của thế giới thực, kết xuất các báo biểu (report) từ dữ liệu D. Chia sẻ CSDL (Sharing): cho phép nhiều ngƣời dùng và ứng dụng truy xuất CSDL đồng thời. E. Bảo vệ CSDL (Protection):  Bảo vệ hệ thống (System Protection): ngăn ngừa những sự cố có thể xảy ra đối với CSDL do sự hỏng hóc của phần cứng hoặc phần mềm.  Bảo mật CSDL (Security Protection): ngăn ngừa những truy cập trái phép vào CSDL. F. Duy trì CSDL (Maintain): cho phép những thay đổi (tiến hóa) trong CSDL để phù hợp với sự thay đổi của thế giới thực. 13 Ngƣời dùng/Lập trình viên Chƣơng trình ứng dụng/Truy vấn (Application Programs/Queries) Phần mềm xử lý truy vấn/chƣơng trình (Software to process queries/programs) Phần mềm truy xuất dữ liệu đƣợc lƣu trữ (Software to Access Stored Data) Dữ liệu cấu trúc (Meta – Data) Dữ liệu lƣu trữ (Stored Database) Hệ quản trị CSDL 14 1.3. CÁC MỨC TRỪU TƢỢNG DỮ LIỆU VÀ CÁC MÔ HÌNH DỮ LIỆU 1.3.1. SỰ TRỪU TƢỢNG DỮ LIỆU (DATA ABSTRACTION)  Cho phép tạo ra sự độc lập tƣơng đối giữa chƣơng trình và dữ liệu → Không cần thay đổi chƣơng trình ứng dụng khi cấu trúc lƣu trữ dữ liệu thay đổi. Hệ quản trị CSDL 15  Hệ quản trị CSDL cung cấp khả năng biểu diễn dữ liệu ở mức khái niệm (conceptual representation): ẩn giấu đi chi tiết của việc lƣu trữ dữ liệu và thực thi các thao tác trên dữ liệu. Mô hình dữ liệu (Data Model) là một kiểu trừu tƣợng hóa cho phép biểu diễn dữ liệu ở mức khái niệm bằng cách sử dụng các khái niệm logic nhƣ: đối tƣợng (object), thuộc tính (property), liên kết giữa các đối tƣợng (relationship),... → ẨN GIẤU ĐI CHI TIẾT VỀ VIỆC LƢU TRỮ VÀ THỰC THI TRÊN CƠ SỞ DỮ LIỆU. 16 1.3.2. CÁC LOẠI MÔ HÌNH DỮ LIỆU A. Mô hình dữ liệu mức khái niệm (Conceptual Data Model)  Sử dụng các khái niệm gần gũi với nhận thức của ngƣời dùng cuối nhƣ: Thực thể (Entity), Thuộc tính (Attribute), Liên kết (Relationship),... Phụ Thuộc Ngƣời Phụ Thuộc Tình Trạng Sức Khỏe Giới Tính Họ Tên Quan Hệ Ngày Sinh N Nhân Viên 1 Họ Tên Chuyên Môn Trình độ Ngoại Ngữ Mã NV 17 B. Mô hình dữ liệu mức vật lý (Physical Data Model)  Sử dụng các khái niệm mô tả chi tiết cách thức lƣu trữ dữ liệu trên bộ nhớ → Chỉ phù hợp với các chuyên gia tin học, khó hiểu với ngƣời dùng cuối. Record 0 Record 1 Record 2 Record 3 Record 4 Record 5 Record 6 Record 3 P 18 C. Mô hình dữ liệu mức logic (Implementation Data Model):  Là mức trung gian của 2 mức trên.  Sử dụng các khái niệm có thể hiểu đƣợc với dùng cuối những cũng khá gần gũi với cách thức lƣu trữ dữ liệu trên máy tính. Lớp Mã Lớp Tên Lớp Phòng Học Học Viên Mã HV Tên HV Năm Sinh Điểm Thi Mã Lớp Mã Lớp Tên Lớp Phòng học L1 Word T001 P203 L2 Word T002 P204 Mã HV Tên HV Năm Sinh Điểm Thi Mã Lớp HV01 An 1984 5.5 L1 HV02 Bình 1989 7.0 L2 HV03 Cƣờng 1985 6.5 L1 19 1.4. KIẾN TRÚC LƢỢC ĐỒ 03 MỨC VÀ SỰ ĐỘC LẬP DỮ LIỆU Khung nhìn ngoài (External View) Khung nhìn ngoài (External View) Lược đồ khái niệm (Conceptual Schema) Lược đồ trong (Internal Schema) . . . MỨC NGOÀI (External Level) MỨC KHÁI NIỆM (Conceptual Level) MỨC TRONG (Internal Level) Ánh xạ mức ngoài – mức khái niệm Ánh xạ mức khái niệm – mức trong Ngƣời dùng cuối (End User) CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐƢỢC LƢU TRỮ (Stored Database) 20 A. Mức trong (Internal Level)  Bao gồm một lƣợc đồ trong (Internal Schema) dùng để mô tả cấu trúc lƣu trữ vật lý của cơ sở dữ liệu.  Lƣợc đồ trong sử dụng mô hình dữ liệu mức vật lý (physical data model) và mô tả hoàn chỉnh chi tiết của việc lƣu trữ dữ liệu và cách thức truy cập dữ liệu vật lý. B. Mức khái niệm (Conceptual Level)  Bao gồm lƣợc đồ khái niệm mô tả cấu trúc của toàn bộ cơ sở dữ liệu ứng với một nhóm các ngƣời dùng.  Lƣợc đồ khái niệm che dấu đi chi tiết của cấu trúc lƣu trữ vật lý và chỉ tập trung vào mô tả các thực thể, kiểu dữ liệu, liên kết giữa các thực thể, các thao tác của ngƣời dùng và các ràng buộc . 21 C. Mức ngoài (External Level)  Bao gồm một số các khung nhìn (user view) hay còn gọi là lƣợc đồ ngoài (External Schema). Mỗi khung nhìn chỉ mô tả một phần của cơ sở dữ liệu mà một nhóm ngƣời dùng cụ thể quan tâm và che dấu toàn bộ phần còn lại đối với nhóm ngƣời dùng đó. SỰ ĐỘC LẬP DỮ LIỆU (DATA INDEPENDENCE)  Độc lập dữ liệu mức logic: Là khả năng cho phép thay đổi lƣợc đồ khái niệm mà không ảnh hƣởng tới các lƣợc đồ ngoài và chƣơng trình ứng dụng.  Độc lập dữ liệu mức vật lý: Là khả năng cho phép thay đổi lƣợc đồ trong mà không ảnh hƣởng tới lƣợc đồ khái niệm. Q & A 22