Bài giảng Cơ sở dữ liệu nâng cao - Chương 1: Giới thiệu - Đỗ Thanh Nghị

Cơ sở dữ liệu nâng cao
Giới thiệu
Đỗ Thanh Nghị 
1
[email protected]
Cần Thơ
11-10-2016
Hệ quản trị CSDL
 Phần mềm
 quản lý lưu trữ, truy cập CSDL
 Tập hợp các công cụ
 mô tả dữ liệu
2
 thao tác dữ liệu 
 chia sẻ dữ liệu
 Hệ quản trị CDSL dựa trên mô hình dữ liệu 
mà nó hỗ trợ
Mô hình dữ liệu
 Định nghĩa
 tập hợp các luật, khái niệm cho phép mô tả thế giới thực
 Ví dụ
 mô hình mạng
3
 mô hình quan hệ
 mô hình ngữ nghĩa
 mô hình đối tượng
Chức năng của HQTCSDL
 Quản lý ổn định, cạnh tranh từ bộ lưu trữ 
thứ cấp
 lưu trữ hiệu quả dữ liệu trên bộ nhớ thứ cấp
 đảm bảo sự ổn định về dữ liệu (chịu đựng được sự 
hỏng hóc)
4
 cho phép chia sẻ dữ liệu giữa nhiều người dùng
Chức năng của HQTCSDL
 Cung cấp các ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu 
và thao tác dữ liệu cho những người dùng 
khác nhau
 ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu cho nhà quản trị
ngôn ngữ thao tác dữ liệu cho người dùng đầu cuối
5

 ngôn ngữ và công cụ cho người phát triển ứng dụng
Chức năng của HQTCSDL
 Xử lý hiệu quả câu truy vấn
 cơ chế tối ưu câu truy vấn
 quản lý sự toàn vẹn ngữ nghĩa cho dữ liệu
 sử dụng các phương pháp truy cập
6
Lịch sử
Ba thế hệ 
 Thế hệ I: HQTCSDL phân cấp, mạng
 mô hình dữ liệu dựa trên sự tồn tại con trỏ vật lý giữa 
các dữ liệu
 mô hình phân cấp giới hạn số liên kết phân cấp 1-n giữa 
dữ liệu
8
 mô hình mạng cho phép mô tả khá tốt thế giới thực
HQTCSDL phân cấp, mạng
 Ngôn ngữ
 ngôn ngữ thao tác dữ liệu cho phép duyệt qua dữ liệu 
theo phân cấp hay mạng
 ngôn ngữ lập trình (Cobol, etc.)
 Sản phẩm: IMS, DBMS 32...
9
 thương mại từ năm 60-70
 vẫn còn tồn tại đến ngày nay
HQTCSDL quan hệ
 Mô hình quan hệ 
 dựa trên sự định nghĩa về miền và quan hệ giữa các miền
 tất cả dữ liệu được mô tả dạng bảng
 đại số quan hệ cho phép thao tác nội dung bảng
10
HQTCSDL quan hệ
 Ngôn ngữ thao tác 
 người dùng đặc tả cái gì muốn nhận, cái gì không
 ngôn ngữ định nghĩa và thao tác dữ liệu toàn vẹn và 
chuẩn hóa: SQL
 ngôn ngữ tương tác cho định nghĩa và thao tác
11
 Sản phẩm: Oracle, Sybase, IBM/UDB...
 thương mại từ năm 80
 rất phổ biến trong thực tế
HQTCSDL nâng cao
 mô hình dữ liệu
 giàu ngữ nghĩa hơn (mô hình đối tượng)
 phân biệt giữa khái niệm thực thể và sự liên kết
 phân biệt sự khác nhau giữa các liên kết
ngôn ngữ
12

 ngôn ngữ thao tác kết hợp với dạng thức của truy vấn
 tích hợp ngôn ngữ lập trình với ngôn ngữ CSDL
 tích hợp và tương hợp với ngôn ngữ lập trình hướng đối 
tượng
HQTCSDL nâng cao
 Cách tiếp cận
 mở rộng mô hình quan hệ
 giới thiệu HQTCSDL hướng đối tượng
 phát triển các hệ thống chuyên dụng
Sản phẩm
13

 thương mại vào cuối năm 80, sử dụng cho ứng dụng mới
Kiến trúc
Kiểu kiến trúc
HQTCSDL ngoài
Sử dụng
15
HQTCSDL trong
Dữ liệu
Hệ thống lưu trữ dữ liệu
Dữ liệu
Thành phần
 Hệ thống lưu trữ dữ liệu 
 đảm nhận chức năng quản lý dữ liệu trên bộ nhớ thứ cấp
 HQTCSDL trong
 đảm nhận xếp đặt dữ liệu trong tập tin, tập hợp dữ liệu, liên 
kết giữa dữ liệu và cấu trúc
16
 HQTCSDL ngoài
 đảm nhận sự phân tích, thông dịch câu truy vấn, định dạng 
hiển thị kết quả
Ứng dụng mới
Ứng dụng mới
 Ví dụ
 Mạng lưới kinh doanh bất động sản Québec
 Mỗi chi nhánh
 mô tả các bất động sản: biệt thự, nhà và căn hộ chung cư 
rao bán
18
 có thể thay đổi mô tả các bất động sản
 thực hiện tìm kiếm tập bất động sản của chi nhánh
 tìm kiếm bất động sản: nhà, căn hộ chung cư trong danh 
sách quản lý của các chi nhánh khác
Ứng dụng mới
 Tập hợp các chi nhánh
 có mô tả thuần nhất về bất động sản
 hợp tác, trao đổi thông tin
 truy xuất các mô tả của chi nhánh khác
Đặc điểm của hệ thống thông tin
19

 Phân tán
 Dữ liệu phức tạp
 Dữ liệu đa phương tiện
Kiến trúc hệ thống
Laval
Montréal
Hull
20
mạng
Saint Jean
Québec
Mô hình dữ liệu
Chủ sở hữu
21
Nhà Căn hộ chung cư
PhòngTầng
{or}
Ví dụ về dữ liệu
Mô tả nhà rao bán
địa chỉ
22
số tầng
tầng 1
mô tả các phòng 
sơ đồ
hình
phòng 
khách
bếp
phòng 
ăn
Lược đồ quan hệ
Căn hộ NoAp Địa chỉ Tầng
1 123 Green Montréal 1
2 123 Green Montréal 2
3 45 Maple Saint Lambert 1
23
Phòng NoAp NoR Tên Diện tích
1 1 Khách 30
1 2 Phòng ăn 20
1 3 Bếp 10
1 4 Phòng ngủ 20
1 5 Phòng tắm 6
2 2 Phòng ngủ 15
2 1 Phòng ngủ 40
2 3 Phòng tắm 4
Đặc thù riêng của ứng 
dụng mới
Đặc thù
 Kiến trúc hệ thống 
 phân tán
 hợp tác
 trong suốt
Kiểu dữ liệu
25

 dữ liệu truyền thống
 ảnh, bản đồ, âm thanh, vidéo, 
Mô hình hóa
 Kiểu dữ liệu mới
 dữ liệu cấu trúc
 đối tượng lớn
 Phân biệt những liên kết khác nhau
26
 chuyên biệt, tổng quát, ...
 Định nghĩa thủ tục liên kết
 ví dụ: tính diện tích
Xử lý và thao tác
 Đệ quy 
 tìm kiếm bất động sản lân cận với bất động sản địa chỉ 
540 Green à St Lambert
 Suy diễn thông tin mới
diện tích tổng nhà được suy ra từ diện tích các phòng
27

 Phân tích, trích thông tin
 những nhà có giá lớn hơn 200 000$ được mua bởi các 
cặp vợ chồng có nghề nghiệp
Giới hạn mô hình quan hệ
Giới hạn mô hình quan hệ
 Mô hình hóa
 khó tích hợp kiểu dữ liệu mới
 mô hình đơn giản: phân cấp của các liên kết chặt có thể 
bị bẻ gãy
 không phân biệt giữa các khái niệm khác nhau trong khi 
29
mô hình hóa: chỉ có khái niệm quan hệ
 không mô hình hóa xử lý thông tin
Giới hạn mô hình quan hệ
 Thao tác
 số lượng hữu hạn các phép toán thao tác: phép toán đại 
số quan hệ
 không hỗ trợ thao tác xử lý đệ quy
 diễn giải tường minh của các phép kết nối
30
 thao tác kiểu tập hợp
 không có khả năng duyệt qua các liên kết chặt 
Hướng nghiên cứu
 CSDL hướng đối tượng
 tích hợp khái niệm đối tượng vào HQTCSDL (lớp, kế thừa)
 CSDL suy diễn
 tăng khả năng suy diễn cho HQTCSDL
31
 CSDL multimedia
 tích hợp vào HQTCSDL khả năng quản lý văn bản, ảnh, âm 
thanh, vidéo
Hướng nghiên cứu
 CSDL phân tán
 cho phép truy vấn và cập nhật dữ liệu từ các sites phân 
tán (địa lý)
 Hệ hỗ trợ ra quyết định
sinh ra các thông tin mới, tiềm ẩn, có ích từ kho dữ liệu 
32

lớn hỗ trợ ra quyết định 
HQTCSDL hướng đối tượng
 Hệ thống tích hợp chức năng của 
HQTCSDL và các đặc trưng của ngôn ngữ 
hướng đối tượng
 Mô hình hóa
33
 tích hợp các khái niệm của mô hình dữ liệu đối tượng
đối tượng phức tạp
khái niệm thuần nhất về dữ liệu và chương trình
khái niệm lớp, kế thừa
HQTCSDL hướng đối tượng
 Khía cạnh hệ thống
 lưu trữ hiệu quả, hợp lý cho các kiểu dữ liệu khác nhau
 tìm kiếm hiệu quả
 giải thuật điều khiển truy cập cạnh tranh
34
HQTCSDL suy diễn
 Tích hợp chức năng HQTCSDL và hệ 
chuyên gia
 lưu trữ
 tìm kiếm
suy diễn
35

 Cung cấp hệ thống hoàn chỉnh
 điều khiển dữ liệu
 phát triển ứng dụng suy luận
HQTCSDL suy diễn
 Suy diễn thông tin mới từ
 dữ liệu của CSDL
 luật mô hình hóa tri thức
 Cung cấp ngôn ngữ định nghĩa tri thức
36
 ngôn ngữ luật
 Đảm bảo thực thi hiệu quả quá trình suy 
diễn
 lưu trữ các luật
 tối ưu hóa chương trình luật
 điều khiển thực thi
HQTCSDL Multimédia
 Đáp ứng yêu cầu ứng dụng 
 văn phòng
 thiết kế với sự trợ giúp máy tính
 CSDL văn bản
 CSDL âm thanh
37
 CSDL ảnh và vidéo
 hệ thống thông tin địa lý
HQTCSDL Multimédia
 Mục tiêu 
 tích hợp nhiều kiểu dữ liệu
 quản lý đối tượng multimédia
 cung cấp khả năng mô hình hóa dữ liệu
 cung cấp ngôn ngữ thao tác dữ liệu thích hợp
38
HQTCSDL Multimédia
 Giải pháp đề xuất ở cấp độ
 mô tả đối tượng multimédia
 lưu trữ nhiều kiểu dữ liệu khác nhau
 thao tác đối tượng multimédia
 quản lý việc xử lý
39
 Hệ thống đặc thù theo ứng dụng
 CSDL văn bản
 CSDL âm thanh
 CSDL ảnh và vidéo
 hệ thống thông tin địa lý
HQTCSDL phân tán
 CSDL phân tán
 tập hợp dữ liệu có liên quan nhau, được lưu trữ trên các 
máy tính khác nhau trên hệ thống mạng
 Mỗi site mạng
có thể thực thi giao dịch cục bộ
40

 tham gia thực thi ít nhất 1 giao dịch toàn cục
 HQTCSDL phân tán
 phần mềm đảm nhận việc quản lý CSDL phân tán
HQTCSDL phân tán
 HQTCSDL phân tán
 CSDL (luận lý) duy nhất được phân tán (vật lý) trên 
nhiều sites
 chỉ có hệ thống quản lý CSDL luận lý
 HQTCSDL không thuần nhất
41
 tập hợp các HQTCSDL cộng tác nhưng tự chủ độc lập
 khái niệm cơ bản cục bộ, toàn cục
 HQTCSDL nhiều CSDL
 liên kết yếu từ các CSDL khác nhau mà nó không tạo 
thành thực thể luận lý
Hệ thống hỗ trợ ra quyết định
 Kho dữ liệu (data warehouse)
 tập hợp dữ liệu trong lĩnh vực có mối liên quan và được 
lưu trữ nhiều máy tính khác nhau
 Phân tích trực tuyến (OLAP)
OLAP: On Line Analytic Processing
42

 phân tích dữ liệu và các giao dịch trên dữ liệu
 Khai mỏ dữ liệu (Data Mining)
 khám phá tri thức hữu dụng, mới, tiềm ẩn từ kho dữ liệu 
lớn
43