Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1: Đại cương về các hệ cơ sở dữ liệu - Nguyễn Hồng Phương
Nội dung chương này
Chương 1
Đại cương về các hệ cơ sở dữ liệu
• 1.1 Các hệ thống xử lý tệp
truyền thống và những hạn
chế của nó.
Nguyễn Hồng Phương
• 1.2 Các hệ CSDL: khái niệm,
khả năng, kiến trúc, người
dùng của một hệ quản trị
CSDL.
• 1.3 Sự phân loại các hệ
CSDL.
Bộ môn Hệ thống thông tin
Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông
Đại học Bách Khoa Hà Nội
1
2
1.1 Các hệ thống xử lý tệp
truyền thống
Các hệ thống xử lý tệp truyền thống
• Mỗi chương trình ứng dụng
định nghĩa và quản lý các tệp
dữ liệu của riêng nó.
• Trước khi xuất hiện các phần
mềm hệ quản trị CSDL, trong
quá khứ các hệ thống trên cơ
sở tệp đã được tạo lập để xử
lý một số lượng lớn dữ liệu.
• Bước khởi đầu của quá trình
tin học hóa doanh nghiệp.
• Tập trung vào nhu cầu xử lý dữ liệu
của các phòng riêng lẻ trong tổ chức
mà không xem xét tổng thể tổ chức
này.
• Viết một chương trình mới
đối với mỗi ứng dụng đơn lẻ,
không có kế hoạch, không có
mô hình hướng đến sự
tăng trưởng.
3
4
1
Hạn chế của các hệ thống xử lý
tệp truyền thống
Nội dung chương này
• 1.1 Các hệ thống xử lý tệp
truyền thống và những hạn
chế của nó.
• 1.2 Các hệ CSDL: khái niệm,
khả năng, kiến trúc, người
dùng của một hệ quản trị
CSDL.
• Dư thừa và không nhất quán dữ liệu
• Khó khăn trong truy nhập dữ liệu
• Cô lập và hạn chế chia sẻ dữ liệu
• Các vấn đề về an toàn và toàn vẹn
• Các vấn đề về độ tin cậy
• Sự phụ thuộc dữ liệu của các chương
trình ứng dụng
• 1.3 Sự phân loại các hệ
CSDL.
5
6
Ví dụ về quản lý đào tạo
1.2 Các hệ cơ sở dữ liệu
• Thông tin cần quan tâm
–Khóa học, lớp học, sinh viên, giáo viên,
môn học,…
–Thông tin về sinh viên: thông tin cá
nhân, thông tin học tập,…
–Thông tin về môn học: khối lượng, giáo
viên, lịch học,…
• CSDL (database) là gì ?
• Tại sao phải sử dụng CSDL ?
• Tại sao phải tìm hiểu về các hệ CSDL
(database systems) ?
• Cần lưu trữ những thông tin đa dạng
Cơ sở dữ liệu
7
8
2
Ví dụ: khai thác thông tin
"Hình dung" về xây dựng một CSDL
• Sinh viên
• Yêu cầu
–Các môn học trong CTĐT?
– Lưu trữ thông tin cần thiết một cách chính xác
– Truy xuất thông tin hiệu quả
–Điểm thi môn "Cơ sở dữ liệu"?
• Giáo viên
–Danh sách sinh viên lớp 111565 ?
–Thời khóa biểu của lớp KTMT1-K62 ?
• Giáo vụ
• Thực hiện
– Xác định yêu cầu nghiệp vụ
– Xác định thông tin cần lưu trữ
– Xác định cách thức lưu trữ
–Danh sách sinh viên K59 tốt
nghiệp loại giỏi ?...
• Cần công cụ trợ giúp xây dựng một CSDL
Phần mềm quản trị CSDL
Phần mềm ứng dụng
9
10
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu (database)
(Database Management System-DBMS)
• Là một tập hợp các dữ liệu
• Là một hệ thống phần mềm cho
phép
– Biểu diễn một vài khía cạnh nào đó của thế
giới thực
– Có liên hệ logic thống nhất
– Được thiết kế và bao gồm những dữ liệu phục
vụ một mục đích nào đó.
–Định nghĩa, tạo lập: xác định kiểu, cấu
trúc, ràng buộc dữ liệu, lưu trữ dữ liệu
trên các thiết bị nhớ.
–Thao tác: truy vấn, cập nhật, kết xuất,…
các CSDL cho các ứng dụng khác nhau
• Là một bộ sưu tập các dữ liệu tác nghiệp
được lưu trữ lại và được các hệ ứng dụng
của một xí nghiệp cụ thể nào đó sử dụng.
• Ví dụ: MS SQL Server, mySQL,
PostGreSQL, DB2, MS Access,
Oracle, FoxPro,…
11
3
Hệ cơ sở dữ liệu
Hệ CSDL
• Là một hệ thống gồm 4 thành phần
–Hệ quản trị CSDL
Hệ
CSDL
Ứng dụng
–Phần cứng
–CSDL và phần mềm ứng dụng
–Những người sử dụng
Hệ Quản Trị CSDL
• Ví dụ: Hệ quản lý đào tạo, hệ quản lý
nhân sự, hệ quản lý kinh doanh,…
CSDL
CSDL
13
14
Các tính năng của hệ quản trị CSDL
Các tính năng của hệ quản trị CSDL
• Hỗ trợ ít nhất một mô hình dữ liệu
• Đảm bảo tính độc lập dữ liệu
• Quản lý dữ liệu tồn tại lâu dài
–Định nghĩa dữ liệu
• Hỗ trợ các ngôn ngữ cấp cao nhất
định cho phép người sử dụng định
nghĩa cấu trúc của dữ liệu, truy nhập
và thao tác dữ liệu
• Điều khiển truy nhập
• Phục hồi dữ liệu
–Quản lý lưu trữ
• Truy xuất dữ liệu một cách hiệu quả
–Biểu diễn các thao tác dữ liệu
–Xử lý câu hỏi
–Quản trị giao dịch
15
16
4
Các ngôn ngữ
Sự trừu tượng hóa dữ liệu
• Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (Data
Definition Language - DDL)
– Cấu trúc dữ liệu
...
Khung nhìn 1
Khung nhìn n
Mức khung nhìn
(ngoài)
– Mối liên hệ giữa các dữ liệu và quy tắc, ràng
mô tả cách mà người sử
dụng có thể nhìn thấy dữ
liệu
buộc áp đặt lên dữ liệu
• Ngôn ngữ thao tác dữ liệu (Data
Manipulation Language - DML)
Sơ đồ khái niệm
định nghĩa cấu trúc logic
của dữ liệu, dữ liệu nào
được lưu trữ và mối quan
hệ giữa các dữ liệu
(logic)
– Tìm kiếm, thêm, xóa, sửa dữ liệu trong CSDL
Mức quan niệm
(logic)
• Ngôn ngữ điều khiển dữ liệu (Data
Control Language - DCL)
định nghĩa cấu trúc các
tệp và chỉ dẫn được sử
dụng trong cơ sở dữ liệu
(cách lưu trữ dữ liệu như
thế nào)
– Thay đổi cấu trúc của các bảng dữ liệu
– Khai báo bảo mật thông tin
Sơ đồ trong
(vật lý)
– Quyền hạn của người dùng trong khai thác
Mức lưu trữ
(trong)
CSDL
17
18
Kiến trúc của một hệ quản trị CSDL
Quản lý lưu trữ
Các thay đổi sơ đồ
Các truy vấn
Các thay đổi dữ liệu
• Yêu cầu
Bộ quản lý lưu trữ
–lưu trữ và truy xuất
dữ liệu trên các thiết
bị nhớ
Quản
lý
giao
dịch
Quản lý buffer
Quản lý tệp
Bộ xử lý
câu hỏi
Bộ quản trị
giao dịch
• Thực hiện
–Tổ chức tối ưu dữ liệu
trên thiết bị nhớ
Bộ quản lý
lưu trữ
–Tương tác hiệu quả
với bộ quản lý tệp
Metadata &
Data dictionary
(từ điển dữ liệu)
Data & index
(chỉ mục)
Siêu dữ liệu
(metadata)
Dữ liệu (data)
19
20
5
Quản trị giao dịch
Xử lý câu hỏi
Bộ xử lý câu hỏi
• Yêu cầu
– Tìm kiếm dữ liệu trả
lời cho một yêu cầu
truy vấn.
• Yêu cầu
Bộ biên dịch
Bộ đánh giá
–Định nghĩa giao dịch: một tập các thao
tác được xử lý như một đơn vị không
chia căt được.
Bộ tối ưu
• Thực hiện
– Biến đổi truy vấn ở
mức cao thành các
yêu cầu có thể hiểu
được bởi hệ CSDL.
– Lựa chọn một kế
hoạch tốt nhất để trả
lời truy vấn này.
–Đảm bảo tính đúng đắn và tính nhất
quán của dữ liệu.
• Thực hiện
Bộ quản lý
lưu trữ
–Quản lý điều khiển tương tranh.
–Phát hiện lỗi và phục hồi CSDL
Metadata &
Data dictionary
Data & index
21
22
Người dùng
Người dùng
• Người phân tích hệ thống và phát triển ứng
dụng: chịu trách nhiệm xác định yêu cầu của
người dùng cuối, xác định các giao dịch cần thiết
để đáp ứng các yêu cầu người dùng. Người lập
trình ứng dụng cài đặt những yêu cầu này trong
chương trình, kiểm thử, gỡ rối, lập tài liệu cho
chương trình
• Người thiết kế và cài đặt hệ QTCSDL:
chịu trách nhiệm thiết kế và cài đặt các
module của hệ QTCSDL và các giao diện
dưới hình thức các gói phần mềm
• Người phát triển công cụ: chịu trách
nhiệm thiết kế và cài đặt các gói phần mềm
hỗ trợ cho việc thiét kê, sử dụng cũng như
tăng cường hiệu năng của các hệ CSDL.
• Người thiết kế CSDL: chịu trách nhiệm xác định
dữ liệu lưu trữ trong CSDL và cấu trúc biểu diễn
và lưu trữ những dữ liệu này
23
24
6
Nội dung chương này
Người dùng
• 1.1 Các hệ thống xử lý tệp
truyền thống và những hạn
chế của nó.
• 1.2 Các hệ CSDL: khái niệm,
khả năng, kiến trúc, người
dùng của một hệ quản trị
CSDL.
• Người sử dụng cuối: là người khai thác các hệ
CSDL
• Người quản trị CSDL: chịu trách nhiệm cho
phép truy nhập CSDL, điều phối và kiểm tra sử
dụng CSDL, quản lý tài nguyên phần cứng và
phân mềm khi cần thiết
• Người bảo trì hệ thống: là những người quản
trị hệ thống chịu trách nhiệm việc hoạt động và
bảo trì môi trường (phần cứng và phần mềm)
cho hệ CSDL
• 1.3 Sự phân loại các hệ
CSDL.
25
26
Các hệ CSDL tập trung
1.3 Phân loại các hệ CSDL
• Hệ CSDL cá nhân: một người sử dụng đơn
lẻ vừa thiết kế, tạo lập CSDL, cập nhật,
bảo trì dữ liệu, lập và hiển thị báo cáo.
• Mô hình dữ liệu
– Mạng vs. phân cấp vs. quan hệ vs. hướng đối
tượng vs. ...
đảm nhiệm vai trò: người quản trị CSDL, người
• Số người sử dụng
viết chương trình ứng dụng, end-user.
– Một người dùng vs. nhiều người dùng
• Hệ CSDL trung tâm: dữ liệu được lưu trữ
trên một máy tính trung tâm.
• Tính phân tán của CSDL
– Tập trung vs. Phân tán
• Hệ CSDL khách-chủ:
– Các máy tính trung tâm lớn đắt so với các
• Tính thống nhất của dữ liệu
máy nhỏ và máy trạm.
– Đồng nhất vs. Không đồng nhất
– Các ứng dụng máy khách truy nhập dữ liệu
• ...
được quản lý bởi máy chủ.
27
28
7
Các hệ CSDL tập trung (tiếp)
Các hệ CSDL phân tán
• CSDL phân tán? Là một tập các CSDL có
quan hệ logic với nhau nhưng được trải ra
trên nhiều trạm làm việc của một mạng
máy tính.
Hệ CSDL trung
tâm
• Có 2 tính chất: quan hệ logic và phân tán
Hệ CSDL cá nhân
• Hệ QTCSDL phân tán: Là một hệ thống
phần mềm cho phép tạo lập CSDLPT và
điều khiển các truy nhập đối với CSDLPT
này.
• Chia ra 2 loại: CSDLPT thuần nhất và
không thuần nhất
Hệ CSDL khách-
chủ
29
30
Kết luận
Các hệ CSDLPT (tiếp)
• CSDL cho phép lưu trữ và khai thác dữ
liệu một cách thống nhất và hiệu quả (đặc
biệt trong trường hợp khối lượng dữ liệu
lớn).
• Sự trừu tượng về dữ liệu và tính độc lập
dữ liệu cho phép phát triển ứng dụng “dễ
dàng hơn”.
• Hệ quản trị CSDL cung cấp các công cụ
hữu hiệu trợ giúp việc tạo lập CSDL và
phát triển ứng dụng
31
32
8
Các điểm cần lưu ý trong chương này
Sử dụng kiến thức môn học này
trong tương lai
• Cách tiếp cận tệp vs. cách tiếp cận
CSDL
• CSDL vs. hệ QTCSDL vs. hệ CSDL
• Kiến trúc 3 mức của hệ CSDL
‘‘More than 80 % of real world computer applications
are associated with databases’’*
* Korth & Silberschatz. Database System Concepts.
• Các chức năng chính của một hệ
QTCSDL
• Người sử dụng trong một hệ CSDL
• Phân loại các hệ CSDL
Nghiên cứu
Phát triển
ứng dụng
nghiên cứu và
phát triển
33
34
Lời hay ý đẹp
Điều chúng ta biết chỉ là một giọt nước,
điều không biết mênh mông như đại dương
Einstein
35
36
9
9 trang
26/04/2022
6520
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1: Đại cương về các hệ cơ sở dữ liệu - Nguyễn Hồng Phương", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_co_so_du_lieu_chuong_1_dai_cuong_ve_cac_he_co_so_d.pdf
