Bài giảng Cơ sở dữ liệu - Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu - Nguyễn Minh Thu

Chương 1 
Tổng quan về CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 2 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
 Người sử dụng CSDL 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 3 
Giới thiệu 
 Ví dụ 
- Kinh doanh 
- Ngân hàng và tài chính 
- Giáo dục 
- Hành chính 
- Giải trí 
-  
 Dữ liệu (Data) 
- Một mô tả hình thức về thông tin và hoạt động 
 Tên, địa chỉ, số điện thoại của khách hàng 
 Báo cáo doanh thu 
 Đăng ký học phần 
Thông tin 
Dữ liệu 
Chọn lọc 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 4 
Giới thiệu (tt) 
 Cơ sở dữ liệu (Database) 
- Một tập hợp có cấu trúc của những dữ liệu có liên quan 
với nhau được lưu trữ trong máy tính 
 Danh sách sinh viên 
 Niên giám điện thoại 
 Danh mục các đề án 
- Một CSDL biểu diễn một phần của thế giới thực (thế giới 
thu nhỏ) 
- CSDL được thiết kế, xây dựng, và lưu trữ với một mục 
đích xác định, phục vụ cho một số ứng dụng và người 
dùng 
- Tập ngẫu nhiên của các dữ liệu không thể xem là một 
CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 5 
Giới thiệu (tt) 
 Hệ quản trị CSDL (Database Management System) 
- Tập hợp các chương trình cho phép người sử dụng tạo 
ra và duy trì CSDL 
- Một phần mềm hệ thống cho phép định nghĩa, xây dựng 
và xử lý dữ liệu 
 Định nghĩa – khai báo bộ khung dữ liệu cùng với các mô tả 
chi tiết về dữ liệu 
 Xây dựng – lưu trữ dữ liệu lên bộ nhớ phụ 
 Xử lý – truy vấn, cập nhật và phát sinh báo cáo 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 6 
Giới thiệu (tt) 
 Hệ CSDL (Database System) 
Xử lý truy vấn 
HQT CSDL 
Truy xuất dữ liệu 
CSDL 
Định nghĩa 
CSDL 
Người sử dụng/Lập trình viên 
Chương trình ứng dụng/Truy vấn 
Hệ CSDL 
Catalog 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 7 
Một ví dụ về CSDL 
PHANCONG MA_NVIEN SODA THOIGIAN 
123456789 1 32.5 
123456789 2 7.5 
666884444 3 40.0 
453453453 1 20.0 
DEAN TENDA MADA DDIEM_DA PHONG 
San pham X 1 VUNG TAU 5 
San pham Y 2 NHA TRANG 5 
San pham Z 3 TP HCM 5 
Tin hoc hoa 10 HA NOI 4 
NHANVIEN HONV TENLOT TENNV MANV NGSINH MA_NQL PHG 
Tran Hong Quang 987987987 03/09/1969 987654321 4 
Nguyen Thanh Tung 333445555 12/08/1955 888665555 5 
Nguyen Manh Hung 666884444 09/15/1962 333445555 5 
Tran Thanh Tam 453453453 07/31/1972 333445555 5 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 8 
Một ví dụ về CSDL (tt) 
 Quản lý đề án của một công ty 
- Định nghĩa CSDL 
 Cấu trúc bảng, bao gồm các thành phần dữ liệu và kiểu dữ 
liệu tương ứng 
- Xây dựng CSDL 
 Đưa dữ liệu vào các bảng 
- Xử lý CSDL 
 Thực hiện các truy vấn: “Cho biết những nhân viên thuộc 
phòng 5” 
 Thực hiện các phép cập nhật: “Chuyển nhân viên Nguyễn 
Thanh Tùng sang phòng số 1” 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 9 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
 Người sử dụng CSDL 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 10 
Quá trình phát triển 
 Tập tin (File) 
Hệ 
Thống 
Quản 
Lý 
Tập 
Tin 
Chương trình ứng dụng 1 
Quản lý dữ liệu 
Chương trình ứng dụng 2 
Quản lý dữ liệu 
Chương trình ứng dụng 3 
Quản lý dữ liệu 
Tập 
tin 
Tập 
tin 
Tập 
tin 
Dữ liệu 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 11 
Quá trình phát triển (tt) 
 Hạn chế 
- Dữ liệu bị trùng lắp và dư thừa 
- Thiếu tính nhất quán giữa các dữ liệu 
- Khó khăn trong việc truy xuất 
- Việc chia sẻ dữ liệu bị hạn chế 
- Khó khôi phục 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 12 
Quá trình phát triển (tt) 
 Cơ sở dữ liệu (Database) 
Hệ 
Quản 
Trị 
CSDL 
Chương trình ứng dụng 1 
Quản lý dữ liệu 
Chương trình ứng dụng 2 
Quản lý dữ liệu 
Chương trình ứng dụng 3 
Quản lý dữ liệu 
CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 13 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
- Tính tự mô tả 
- Tính độc lập giữa chương trình và dữ liệu 
- Tính trừu tượng dữ liệu 
- Tính nhất quán 
- Các cách nhìn dữ liệu 
 Người sử dụng CSDL 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 14 
Tính tự mô tả 
 Hệ CSDL không chỉ chứa bản thân CSDL mà còn 
chứa định nghĩa đầy đủ (mô tả) của CSDL 
 Các định nghĩa được lưu trữ trong catalog 
- Chứa các thông tin về cấu trúc tập tin, kiểu và dạng thức 
lưu trữ của mỗi thành phần dữ liệu và những ràng buộc 
dữ liệu 
 Dữ liệu trong catalog gọi là meta-data (data of data) 
 Các CTƯD có thể truy xuất đến nhiều CSDL nhờ 
thông tin cấu trúc được lưu trữ trong catalog 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 15 
Tính độc lập 
 Vì định nghĩa về cấu trúc CSDL được lưu trữ trong 
catalog nên khi có thay đổi nhỏ về cấu trúc ta ít phải 
sửa lại chương trình 
Độc lập 
Chương trình 
Dữ liệu 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 16 
Tính trừu tượng 
 Hệ CSDL cho phép trình bày dữ liệu ở một mức 
trừu tượng cho phép, nhằm che bớt những chi tiết 
lưu trữ thật của dữ liệu 
 Trừu tượng hóa dữ liệu 
- Mô hình dữ liệu 
 Đối tượng 
 Thuộc tính của đối tượng 
 Mối liên hệ 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 17 
Tính nhất quán 
 Lưu trữ dữ liệu thống nhất 
- Tránh được tình trạng trùng lắp thông tin 
 Có cơ chế điều khiển truy xuất dữ liệu hợp lý 
- Tránh được việc tranh chấp dữ liệu 
- Bảo đảm dữ liệu luôn đúng tại mọi thời điểm 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 18 
Các cách nhìn dữ liệu 
 Hệ CSDL cho phép nhiều người dùng thao tác lên 
cùng một CSDL 
 Mỗi người đòi hỏi một cách nhìn (view) khác nhau 
về CSDL 
 Một view là 
- Một phần của CSDL hoặc 
- Dữ liệu tổng hợp từ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 19 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
 Người sử dụng CSDL 
- Quản trị viên (Database Administrator - DBA) 
- Thiết kế viên (Database Designer) 
- Người dùng cuối (End User) 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 20 
Quản trị viên 
 Có trách nhiệm quản lý hệ CSDL 
- Cấp quyền truy cập CSDL 
- Điều phối và giám sát việc sử dụng CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 21 
Thiết kế viên 
 Chịu trách nhiệm về 
- Lựa chọn cấu trúc phù hợp để lưu trữ dữ liệu 
- Quyết định những dữ liệu nào cần được lưu trữ 
 Liên hệ với người dùng để nắm bắt được những 
yêu cầu và đưa ra một thiết kế CSDL thỏa yêu cầu 
này 
 Có thể là 1 nhóm các DBA quản lý các CSDL sau 
khi việc thiết kế hoàn tất 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 22 
Người dùng cuối 
 Người ít sử dụng 
- Ít khi truy cập CSDL, nhưng cần những thông tin khác 
nhau trong mỗi lần truy cập và dùng những câu truy vấn 
phức tạp 
- Người quản lý 
 Người sử dụng thường xuyên 
- Thường xuyên truy vấn và cập nhật CSDL nhờ vào một 
số các chức năng đã được xây dựng sẳn 
- Nhân viên 
 Người sử dụng đặc biệt 
- Thông thạo về HQT CSDL, tự xây dựng những truy vấn 
phức tạp cho công việc 
- Kỹ sư, nhà khoa học, người phân tích, 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 23 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
 Người sử dụng CSDL 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 24 
Kiến trúc của HQT CSDL 
 Kiến trúc 3 lược đồ 
Người dùng 
Lược đồ ngoài 1 Lược đồ ngoài n  
Lược đồ quan niệm 
Lược đồ trong 
Người dùng 
Ánh xạ ngoài/ 
Ánh xạ quan niệm 
Mức ngoài 
Mức quan niệm 
Mức trong 
Ánh xạ quan niệm/ 
Ánh xạ trong 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 25 
Kiến trúc của HQT CSDL (tt) 
 Mức trong (lược đồ trong) 
- Mô tả cấu trúc lưu trữ vật lý CSDL 
 Mức quan niệm (lược đồ quan niệm) 
- Mô tả cấu trúc của toàn thể CSDL cho 1 cộng đồng 
người sử dụng, gồm thực thể, kiểu dữ liệu, mối liên hệ 
và ràng buộc 
- Che bớt các chi tiết của cấu trúc lưu trữ vật lý 
 Mức ngoài (lược đồ ngoài) 
- Còn gọi là mức khung nhìn (view) 
- Mô tả một phần của CSDL mà 1 nhóm người dùng quan 
tâm đến và che dấu phần còn lại của CSDL đối với 
nhóm người dùng đó 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 26 
Kiến trúc của HQT CSDL (tt) 
 Độc lập dữ liệu 
- Độc lập logic 
 Khả năng thay đổi lược đồ quan niệm mà không thay đổi lược 
đồ ngoài hoặc các CTƯD 
- Độc lập vật lý 
 Khả năng thay đổi lược đồ trong mà không làm thay đổi lược 
đồ quan niệm cũng như lược đồ ngoài 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 27 
Kiến trúc của HQT CSDL (tt) 
DDL Compiler 
User/Application Database Administrator 
Query Compiler 
Transaction 
Manager 
Execution 
Engine 
Logging & 
Recovery 
Concurrency 
Control 
Index/File/ 
Record Manager 
Storage 
Manager 
Storage 
Buffer 
Manager 
DDL Commands 
Transaction Commands 
Queries, Updates 
Query plan 
Index, File & 
Record Request 
Page Commands 
Read/Write Pages 
Buffers 
Log Pages 
Lock Table 
Metadata 
Metadata, 
Statistics 
Data, 
Metadata, 
Indexes 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 28 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
 Người sử dụng CSDL 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 29 
Các tính năng của HQT CSDL 
 Kiểm soát được tính dư thừa của dữ liệu 
- Tích hợp các nhu cầu dữ liệu của người dùng để xây 
dựng một CSDL thống nhất 
 Chia sẻ dữ liệu 
- Trong môi trường đa người dùng, các HQT phải cho 
phép truy xuất dữ liệu đồng thời 
 Hạn chế những truy cập không cho phép 
- Từng người dùng và nhóm người dùng có một tài khoản 
và mật mã để truy xuất dữ liệu 
 Cung cấp nhiều giao diện 
- HQT cung cấp ngôn ngữ giữa CSDL và người dùng 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 30 
Các tính năng của HQT CSDL (tt) 
 Đảm bảo các ràng buộc toàn vẹn 
- RBTV (Integrity Constraints) là những qui định cần được 
thỏa mãn để đảm bảo dữ liệu luôn phản ánh đúng ngữ 
nghĩa của thế giới thực 
- Một số RB có thể được khai báo với HQT và HQT sẽ tự 
động kiểm tra. Một số RB khác được kiểm tra nhờ 
CTƯD 
 Khả năng sao lưu dự phòng khi gặp sự cố 
- Có khả năng khôi phục dữ liệu khi có sự hư hỏng về 
phần cứng hoặc phần mềm 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 31 
Các tính năng của HQT CSDL (tt) 
 Các tính năng khác 
- Chuẩn hóa 
 Cho phép DBA định nghĩa và bắt buộc áp dụng một chuẩn 
thống nhất cho mọi người dùng 
- Uyển chuyển 
 Khi nhu cầu công việc thay đổi, cấu trúc CSDL rất có thể thay 
đổi, HQT cho phép thêm hoặc mở rộng cấu trúc mà không 
làm ảnh hưởng đến CTƯD 
- Giảm thời gian phát triển ứng dụng 
- Tính khả dụng 
 Khi có một sự thay đổi lên CSDL, tất cả người dùng đều thấy 
được 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 32 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
 Người sử dụng CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
- Mô hình dữ liệu (Data Model) 
- Lược đồ CSDL (Database Schema) 
- Thể hiện CSDL (Database Instance) 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 33 
Mô hình dữ liệu 
 Bao gồm 
- Các khái niệm biểu diễn dữ liệu 
- Các phép toán xử lý dữ liệu 
 Phân loại 
- Mô hình mức cao 
- Mô hình cài đặt 
- Mô hình mức thấp 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 34 
Mô hình dữ liệu (tt) 
 Mô hình mức cao 
- Cung cấp các khái niệm gần gũi với người dùng 
- Mô hình phải tự nhiên và giàu ngữ nghĩa 
- VD: mô hình thực thể kết hợp (ER), mô hình đối tượng 
 Mô hình cài đặt 
- Đưa ra các khái niệm người dùng có thể hiểu được 
nhưng không quá xa với cách dữ liệu được tổ chức thật 
sự trên máy tính 
- VD: mô hình quan hệ, mô hình mạng, mô hình phân cấp 
 Mô hình mức thấp (mô hình vật lý) 
- Đưa ra các khái niệm mô tả chi tiết về cách thức dữ liệu 
được lưu trữ trong máy tính 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 35 
Ví dụ mô hình ER 
SVien 
hoc HPhan mo 
MHoc 
dieukien 
Nganh 
MaSV 
Lop 
Diem 
(1,n) 
(0,n) 
Ten 
(1,1) 
mhoctruoc 
mhocsau 
(0,n) 
(0,n) 
Tinchi 
MaMH 
Khoa 
TenMH 
(0,n) 
Hocky 
Gvien Nam 
MaHP 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 36 
Ví dụ mô hình đối tượng 
SVien 
Ten 
Lop 
Nganh 
LapTKB() 
InBangDiem() 
Diem 
DiemTH 
DiemLT 
DiemPrj 
SuaDiem() 
HPhan 
Ten 
SLuong 
0..* 1..* 
hoc 
MHoc 
Ten 
Khoa 
SoTinChi 
CapNhatSTC() 
0..* 
1 
mo 
0..* 
0..* 
Dieu kien 
+MHoc truoc 
+MHoc sau 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 37 
Ví dụ mô hình quan hệ 
SVien 
MaSV 
Ten 
Lop 
Nganh 
Hoc 
MaSV 
MaHP 
DiemLT 
DiemTH 
HPhan 
MaHP 
SLuong 
MaMH 
MHoc 
MaMH 
TenMH 
Khoa 
TinChi 
DKien 
MaMH 
MaMHTruoc 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 38 
Ví dụ mô hình mạng 
SVien MHoc 
HPhan 
KQua 
DKien 
SVIEN_DIEM 
MHOC_MO 
MHOC_SAU 
MHOC_TRUOC 
KQUA_HPHAN 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 39 
Ví dụ mô hình phân cấp 
SVien 
TenSV Lop Nganh 
HPhan 
TenHP SLuong 
MHoc 
TenMH Khoa TinChi 
Mức 2: 
Mức 1: 
Mức 3: 
KQua 
DiemTH DiemLT 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 40 
Lược đồ CSDL 
 Là các mô tả về cấu trúc và ràng buộc trên CSDL 
SVien Ten MaSV Nam Khoa 
TenMH MaMH TinChi Khoa Mhoc 
MaMH MaMH_Truoc DKien 
MaKH MaMH KHoc HocKy Nam GV 
MaKH MaSV KQua Diem 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 41 
Thể hiện 
 Là dữ liệu hiện thời được lưu trữ trong CSDL ở một 
thời điểm nào đó 
 Còn gọi là tình trạng của CSDL 
Ten MaSV Nam Khoa 
Son 17 1 CNTT 
Bao 8 2 CNTT 
SVien 
TenMH 
Nhap mon tin hoc 
Cau truc du lieu 
Mhoc 
Toan roi rac 
Co so du lieu 
MaMH 
COSC1310 
COSC3320 
MATH2410 
COSC3380 
TinChi Khoa 
4 
4 
3 
3 
CNTT 
CNTT 
TOAN 
CNTT 
MaMH MaMH_Truoc DKien 
COSC3380 COSC3320 
COSC3380 MATH2410 
COSC3320 COSC3380 
MaSV Diem 
17 8 
17 6 
KQua MaKH 
8 
8 
8 
8 
112 
119 
85 
92 
102 
135 
10 
9 
8 
10 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 42 
Nội dung chi tiết 
 Giới thiệu 
 Quá trình phát triển 
 Một số đặc tính của CSDL 
 Người sử dụng CSDL 
 Các tính năng của HQT CSDL 
 Kiến trúc của HQT CSDL 
 Các khái niệm 
 Ngôn ngữ CSDL 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 43 
Ngôn ngữ CSDL 
 Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu 
(DDL – Data Definition Language) 
 Xác định ra lược đồ quan niệm 
 Ngôn ngữ lưu trữ dữ liệu 
(SDL – Storage Definition Language) 
 Ngôn ngữ định nghĩa lược đồ trong 
 Ngôn ngữ định nghĩa khung nhìn 
(VDL – View Definition Language) 
 Ngôn ngữ định nghĩa lược đồ ngoài 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 44 
Ngôn ngữ CSDL (tt) 
 Ngôn ngữ thao tác dữ liệu 
(DML – Data Manipulation Language) 
 Cho phép truy xuất, thêm, xóa, sửa dữ liệu 
 Mức cao (phi thủ tục) 
 Mức thấp (thủ tục) 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 45 
Bài tập về nhà 
 Đọc ‘Kiến trúc của HQT CSDL’ 
- Chương 1, phần 1.2, trang 9 – 15 
Cơ sở dữ liệu - Khoa CNTT - ĐH KHTN TPHCM 46