Đang tải... (xem toàn văn)
Cơ sở dữ liệu và tổng quan về cơ sở dữ liệu
Bộ Môn ĐTTH - Khoa ĐTVT, Đại Học BKHN. Cơ sở dữ liệu - Chương I. Tổng quan về CSDL 1 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện Tử - Viễn Thông C S D LI UƠ Ở Ữ Ệ Ch ng I: ươ Tæng quan vÒ c¬ së d÷ liÖu B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 2 Nội dung 1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu 1.1.1. Cơ sở dữ liệu (CSDL) là gì? 1.1.2. Ưu điểm của CSDL 1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu 1.3. Sơ bộ lịch sử phát triển 1.4. Các loại mô hình dữ liệu cơ bản 1.4.1. Mô hình quan hệ (Relational Data Model) 1.4.2. Mô hình phân cấp (Hierarchical Data Model) 1.4.3. Mô hình mạng (Network Data Model) 1.5. Tính độc lập dữ liệu 1.6. Kết luận B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 3 1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu 1.1.1. Cơ sở dữ liệu (CSDL) là gì? Đặc điểm của CSDL (DataBase) Là tập hợp dữ liệu đ ợc l u trên các bộ nhớ ngoài (đĩa từ, trống từ ). Có một tập các ch ơng trình ứng dụng đ ợc chạy với các dữ liệu này và thậm chí dùng để truyền đi xa. CSDL là một tổ hợp: đó là một tập hợp nhiều loại dữ liệu cho nhiều ng ời dùng với nhiều mục đích khác nhau. Định nghĩa CSDL CSDL là một tập hợp các dữ liệu đ ợc l u trữ để phục vụ các hệ thống ứng dụng. Hệ quản trị CSDL (DBMS-DataBase Management System) Phần ch ơng trình để có thể xử lý, thay đổi tập hợp các dữ liệu này Nh một bộ diễn dịch (Interpreter) với ngôn ngữ bậc cao B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 4 1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu 1.1.2. Ưu điểm của CSDL Tại sao ng ơi ta cần l u trữ dữ liệu trong một tổ hợp nh CSDL? CSDL cung cấp một sự điều khiển tập trung đối với các dữ liệu trong CSDL. Các phần tử trong hệ thống CSDL B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 5 1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu 1.1.2. Ưu điểm của CSDL (tiếp) Những u điểm của sự điều khiển tập trung Giảm sự d thừa dữ liệu cần l u trữ. Có thể tránh đ ợc những xung đột về dữ liệu đ ợc l u trữ. Có thể dùng chung dữ liệu đã đ ợc l u trữ . Có thể chuẩn hoá dữ liệu giúp đơn giản hoá các vấn đề về bảo hành và trao đổi dữ liệu giữa các lần cài đặt. Có thể áp dụng các ph ơng pháp bảo mật với dữ liệu. Duy trì đ ợc sự thống nhất dữ liệu để đảm bảo CSDL chỉ chứa dữ liệu chính xác. Có thể cân đối đ ợc các đòi hỏi xung đột nhau. Dữ liệu là độc lập, độc lập với cấu trúc bộ nhớ, với ph ơng pháp l u trữ và tiếp cận thông tin. Đảm bảo quy tắc toàn vẹn dữ liệu. B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 6 1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu Mô hình dữ liệu (Data Model) Mô hình khái niệm (Conceptual model) Lợcđồtrong (Internalschema) (Storagestructure definition) Lợcđồkháiniệm Hệquảntrị Cơsởdữliệu (DBMS) Dấu * biểu thị sự liên hệ với ng ời sử dụng Ng ời quản trị hệ thống CSDL (Database Administrator) Xây dựng và Bảo trì các l ợc đồ và các ánh xạ. Mô hình trong (Internal model) (Cơ sở dữ liệu đ ợc l u trữ) Ngôn ngữ Không gian làm việc Ngôn ngữ Không gian làm việc Ngôn ngữ Không gian làm việc Ngôn ngữ Không gian làm việc Ngôn ngữ Không gian làm việc ánh xạ giữa mô hình khái niệm và mô hình trong ánh xạ giữa mô hình ngoài B và mô hình khái niệm ánh xạ giữa mô hình ngoài A và mô hình khái niệm Hình 1.1 B 1 A 2 A 1 B 3 B 2 *Lợcđồngoài (ExternalSchema) Mô hình ngoài B (Khung nhìn B) (External Model B) Mô hình ngoài A (Khung nhìn A) (External Model A) Ngờisửdụng 1.2.1. Theo mặt cắt dọc B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 7 a) Các mức của kiến trúc Mức ngoài (hay còn gọi là khung nhìn) Mức ngoài liên quan đến cách nhìn, quan niệm của từng ng ời sử dụng CSDL vì vậy còn gọi là "khung nhìn". Có nhiều "cách nhìn ở mức ngoài" khác nhau. Mỗi cách nhìn (mỗi khung nhìn) bao gồm sự biểu diễn trừu t ợng của một phần nào đó của CSDL. Hầu hết các ng ời sử dụng không quan tâm đến tổng thể toàn bộ CSDL mà chỉ quan tâm đến một phần riêng biệt nào đó của CSDL. 1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 8 a) Các mức của kiến trúc (tiếp) Mức khái niệm Mức khái niệm cho phép ta định nghĩa một cách nhìn thống nhất cho ng ời sử dụng. "Cách nhìn ở mức khái niệm" bao gồm sự biểu diễn trừu t ợng của tổng thể toàn bộ CSDL. Thực chất đây là mức logic của toàn bộ CSDL Mức trong (còn gọi là mức vật lý) Mức trong rất gần với cách l u trữ trong bộ nhớ máy tính. CSDL vật lý (CSDL ở mức vật lý) là các tệp dữ liệu theo một cấu trúc nào đó đ ợc l u trên các thiết bị nhớ ngoài. Liên hệ với cấu trúc l u trữ ngoài 1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 9 b) Các khái niệm Khái niệm "thể hiện" (instance) Một khi CSDL đã đ ợc thiết kế, th ờng ng ời ta chỉ quan tâm đến "Bộ khung" hay còn gọi là "mẫu" của CSDL. Dữ liệu hiện có trong CSDL gọi là "thể hiện" của CSDL. Mặc dù dữ liệu có thể thay đổi trong một chu kỳ thời gian nào đó nh ng "bộ khung" của CSDL vẫn không thay đổi. Khái niệm "l ợc đồ" (schema) Khái niệm "bộ khung" nêu ở phần tr ớc bao gồm một số danh mục hoặc chỉ tiêu hoặc một số kiểu của các thực thể trong CSDL. Giữa các thực thể có thể có những mối quan hệ nào đó với nhau vì vậy ng ời ta th ờng dùng thuật ngữ "l ợc đồ" thay cho "bộ khung". 1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 10 b) Các khái niệm (tiếp) Khái niệm "l ợc đồ" (schema) Các loại l ợc đồ L ợc đồ khái niệm là bộ khung của CSDL khái niệm (gọi tắt của CSDL ở mức khái niệm). L ợc đồ khái niệm là sự biểu diễn thế giới thực bằng một loạt ngôn ngữ phù hợp. Hệ QTCSDL cung cấp ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (DDL - Data Definition Language) để xác định l ợc đồ khái niệm. DDL là một ngôn ngữ bậc cao, có khả năng mô tả l ợc đồ khái niệm bằng cách biểu diễn của mô hình dữ liệu. L ợc đồ vật lý (hay l ợc đồ trong) dùng cho bộ khung của CSDL ở mức vật lý. L ợc đồ con (Subschema) đ ợc gọi thay cho khung nhìn. 1.2. Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu [...]... Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 14 1.4 Các loại mô hình dữ liệu cơ bản Các khái niệm Mô hình dữ liệu Sự hình thức hóa toán học với tập hợp các ký hiệu để mô tả và tập các phép toán đợc dùng để thao tác đối với các dữ liệu Một số mô hình dữ liệu cơ bản sẽ giới thiệu Mô hình quan hệ (Relational Model): Mô hình này dựa trên cơ sở khái niệm lý thuyết tập hợp của các quan hệ, tức là tập các... lợng dữ liệu khổng lồ) Tơng lai gần: Thêm mô hình hớng đối tợng (OO-Model) Tăng khả năng phát triển các ràng buộc (constraints) và các kích hoạt (triggers) Lu trữ thành các tổ hợp dữ liệu: multimedia Kho dữ liệu (Data Warehousing) Khai thác dữ liệu (Data mining) B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 13 1.3 Sơ bộ lịch sử phát triển Một số ví dụ về hệ quản trị CSDL Btrieve: dữ liệu. .. Phần quản lý lu trữ (Data Management) Dữ liệu, Siêu dữ liệu (Data, Meta-data) B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 11 1.2 Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu 1.2.3 Theo ngời sử dụng Ngời dùng cuối Ngời lập trình CSDL Ngời thiết kế CSDL Ngời quản trị CSDL B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 12 1.3 Sơ bộ lịch sử phát triển Trớc đây: Những năm 1960: dữ liệu lu trữ dới dạng các tệp CSDL Phân... bốn thể hiện phân cấp, mỗi cây thể hiện cho một mặt hàng Mỗi cây thể hiện một bản ghi về đơn đặt hàng gồm dữ liệu mặt hàng, kèm theo dữ liệu nhà cung cấp và số lợng Kiểu dữ liệu của thực thể đóng vai trò nh một gốc (root) Để xác định chính xác các cây (gốc, chiều đi ) thi cần phải có một bản thiết kế tổng thể về dữ liệu của các thực thể, các mối liên kết B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 25... miền có thể không đợc ghi nhận một cách tờng minh nh là một tập các giá trị thực sự trong cơ sở dữ liệu nhng nó đợc định nghĩa trong lợc đồ khái niệm và có tên riêng của mình Ví dụ: Một đặc điểm nổi bật của cấu trúc dữ liệu quan hệ là các mối kết nối giữa các bộ (các hàng) đợc biểu thị chặt chẽ bởi các giá trị dữ liệu trong các cột đợc rút ra từ một miền chung Ví dụ: B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN... hình dữ liệu là một cây, trong đó các nút biểu diễn biểu diễn các tập thực thể, các nút con và nút cha đợc liên hệ theo một mối quan hệ xác định Mô hình mạng (Network Model): Mô hình đợc biểu diễn là một đồ thị có hớng Ngôn ngữ con dữ liệu Tập các phép toán đợc cung cấp để thao tác dữ liệu B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 15 1.4.1 Mô hình quan hệ (Relational Data Model) Hình 1.2 Dữ liệu. .. mô hình dữ liệu này Thông tin phải bao gồm hai phần: bản ghi mối liên kết Các cấu trúc dữ liệu này rất gần với cấu trúc bộ nhớ B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 35 1.5 Tính độc lập dữ liệu Tầm quan trọng Tính độc lập dữ liệu là mục tiêu chủ yếu của các CSDL J Date định nghĩa: Tính độc lập dữ liệu là "tính bất biến của các hệ ứng dụng đối với các thay đổi trong cấu trúc lu trữ và chiến...1.2 Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu 1.2.2 Theo mặt cắt ngang Các thao tác với bộ khung Các truy vấn Các thao tác với dữ liệu (Schema operations) (Query) (Data operations) Một số khái niệm: Transaction DML (Data Manipulation Language DDL (Data Definition Language) Query... chúng ta có ba tệp dữ liệu đơn giản Tơng tự nh vậy, ta có thể đặt mô hình phân cấp của Hình 1.4 tơng ứng với một tệp dữ liệu chứa các bản ghi đợc sắp xếp thành bốn cây riêng biệt Tuy nhiên cần lu ý là tệp nh vậy có cấu trúc phức tạp các bảng ở mô hình quan hệ rất nhiều B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN C s d liu 26 1.4.2 Mô hình phân cấp (Hierarchical Data Model) 3 Ngôn ngữ con dữ liệu phức tạp hơn so... Ngôn ngữ con dữ liệu phức tạp hơn so với ngôn ngữ con dữ liệu của mô hình quan hệ Trong cách nhìn phân cấp của dữ liệu, bất kỳ bản ghi phụ thuộc đã cho nào cũng chỉ mang ý nghĩa đầy đủ khi nó đợc xét trong một ngữ nghĩa nào đó Không một thể hiện bản ghi phụ thuộc nào có thể tồn tại mà không có thể hiện dẫn trớc nó Do đó trong ngôn ngữ con dữ liệu, cần phải bao gồm thêm một toán hạng để biểu thị . Học BKHN. Cơ sở dữ liệu - Chương I. Tổng quan về CSDL 1 Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khoa Điện Tử - Viễn Thông C S D LI UƠ Ở Ữ Ệ Ch ng I: ươ Tæng quan vÒ c¬ së d÷ liÖu B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. . Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN. C s d liu - Chng I. Tng quan v CSDL 3 1.1. Khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu 1.1.1. Cơ sở dữ liệu (CSDL) là gì? Đặc điểm của CSDL (DataBase) Là tập hợp dữ. (DBMS -DataBase Management System) Phần ch ơng trình để có thể xử lý, thay đổi tập hợp các dữ liệu này Nh một bộ diễn dịch (Interpreter) với ngôn ngữ bậc cao B Mụn TTH - Khoa TVT, i Hc BKHN.