Bài giảng Cơ sở dũ liệu - Chương 1: Giới thiệu về Database

Chương 1: Giới thiệu về Database1Hệ cơ sở dữ liệuNội dungCác định nghĩa cơ bảnHệ thống xử lý tập tin truyền thống và nhược điểm của nóCơ sở dữ liệu và các ưu điểmChức năng và thành phần cuả hệ quản trị CSDL (DBMS)Chu kỳ phát triển hệ thốngQuá trình phát triển CSDLKiến trúc CSDL 3 mứcKiến trúc hệ quản trị CSDL2Hệ cơ sở dữ liệuCác định nghĩa cơ bảnData (dữ liệu) và information (thông tin)Data: bao gồm sự việc (fact), văn bản(text), đồ họa(graphics), hình ảnh (images), âm thanh (sound) Information: dữ liệu đã được xử lýPhân biệt giữa data và information??3Hệ cơ sở dữ liệuCác định nghĩa cơ bản (tt)Siêu dữ liệu (metadata): mô tả các tính chất hoặc các đặc điểm của dữ liệu khác4Hệ cơ sở dữ liệuHệ thống xử lý tập tin truyền thốngLà tập hợp các chương trình ứng dụng thực hiện các dịch vụ cho nhiều người sử dụng, mỗi chương trình ứng dụng tạo và quản lý các dữ liệu riêng biệt.Nhược điểm: Phụ thuộc dữ liệu – chương trìnhTrùng lặp dữ liệuHạn chế việc dùng chung dữ liệuThời gian phát triển lâuChi phí bảo trì chương trình cao5Hệ cơ sở dữ liệuDatabaseDatabase: Là một tập hợp dữ liệu có liên quan luận lý với nhau chứa thông tin về 1 tổ chức nào đó có tổ chức và được dùng chung đáp ứng nhu cầu khai thác thông tin của người dùng.Hệ quản trị CSDL ( Database Management System - DBMS ): là 1 bộ phần mềm cho phép người sử dụng định nghĩa, tạo lập, bảo trì và điều khiển truy xuất CSDL6Hệ cơ sở dữ liệuBa thuộc tính cơ bản của DatabasePersistent InterrelatedShared7Hệ cơ sở dữ liệuBa thuộc tính cơ bản của DatabasePersistent:dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ ổn định như đĩa cứng. Khi dữ liệu không cần dùng nữa thì có thể xoá hay sao lưu lại.8Hệ cơ sở dữ liệuBa thuộc tính cơ bản của DatabaseInterrelated: dữ liệu được lưu trữ như những đơn vị riêng biệt và được kết nối với nhau để tạo 1 tổng thể chungDatabase vừa chứa thực thể và cả mối quan hệ giữa các thực thể9Hệ cơ sở dữ liệuBa thuộc tính cơ bản của DatabaseShared: database có thể có nhiều người dùng và nhiều người dùng có thể sử dụng cùng 1 database tại cùng 1 thời điểm. Bài toán đồng thời (concurrency problem) 10Hệ cơ sở dữ liệuCác bước phát triển của công nghệ DatabaseThế hệ 1: hỗ trợ việc dò tìm ngẫu nhiên và tuần tự, người dùng phải viết chương trình để truy xuất dữ liệu.Là hệ thống xử lý file hơn là DBMS, chỉ có thể xử lý 1 thực thểThế hệ 2: là DBMS đầu tiên, có thể quản lý được nhiều kiểu thực thể và mối quan hệ giữa chúng11Hệ cơ sở dữ liệuCác bước phát triển của công nghệ DatabaseThế hệ 3: xuất hiện DBMS quan hệ. Đã bắt đầu có ngôn ngữ phi thủ tục (nonprocedural language) SQLThế hệ 4: DBMS có thể lưu trữ và xử lý dữ liệu không theo quy ước (unconventional data) như hình ảnh, âm thanh, bản đồ, ảnh động,.. Xuất hiện OODBMS (Object oriented DBMS)Data warehouse ?Là 1 DB hỗ trợ việc ra quyết định bên trong 1 tổ chức. 12Hệ cơ sở dữ liệuTransactionLà 1 đơn vị công việc ( work unit) được xử lý một cách chắc chắn mà không cần có sự can thịêp từ người dùng khác và không bị mất dữ liệu do lỗiVí dụ: dịch vụ rút tiền ATM, đặt vé máy bay trước, 13Hệ cơ sở dữ liệuPhân loại DBMSEnterprise DBMS: thường chạy trên server công suất lớn và chi phí cao, database mà DBMS quản lý thường phản ánh mọi chức năng của cả tổ chức. Desktop DBMS: chạy trên PC, server nhỏ, chi phí thấp và hỗ trợ có giới hạn việc xử lý các transactionEmbedded DB: thường trú trong những hệ thống lớn hơn (có thể là 1 ứng dụng, 1 smart card hay 1 thiết bị ), nó hỗ trợ có giới hạn việc xử lý các transaction, bộ nhớ nhỏ.14Hệ cơ sở dữ liệuCách tiếp cận DatabaseNgười sử dụng tương tác với CSDL thông qua chương trình ứng dụng ( application program)Người sử dụng có thể nhìn thấy dữ liệu họ cần thông qua khung nhìn (View - tiện ích của DBMS)15Hệ cơ sở dữ liệuCách tiếp cận Database (tt)Ưu điểm:Độc lập dữ liệu – chương trìnhGiảm tối thiểu dư thừa dữ liệuNâng cao tính nhất quán dữ liệuNâng cao việc dùng chung dữ liệuTăng hiệu suất phát triển ứng dụngTuân thủ các tiêu chuẩnNâng cao chất lượng của dữ liệuNâng cao tính truy xuất và tính đáp ứng của dữ liệuGiảm chi phí bảo trì chương trình16Hệ cơ sở dữ liệuCách tiếp cận Database (tt)Nhược điểm:Phức tạpTốn vùng nhớTốn chi phí cho DBMSTốn thêm chi phí cho phần cứngTốn chi phí chuyển đổi Giảm hiệu súât của ứng dụngBị ảnh hưởng nhiều do hư hỏng17Hệ cơ sở dữ liệuCác thành phần của môi trường DBMSPhần cứng (Hardware)Phần mềm (Software)Dữ liệu (data)Các thủ tục (procedure)Con ngườiNgười quản trị CSDL ( DBA–Database administration)Người quản trị dữ liệu (DA – Data administration)Người thiết kế CSDL ( Database designer)Người phát triển ứng dụng (application developer)Người dùng cuối (end-user)18Hệ cơ sở dữ liệuCác chức năng của DBMSLưu trữ, truy xuất và cập nhật dữ liệuDanh mục hệ thốngHỗ trợ giao tác (transaction)Dịch vụ điều khiển tương tranh, phục hồi, cấp quyềnHỗ trợ truyền thông dữ liệuDịch vụ toàn vẹn, độc lập dữ liệuDịch vụ tiện ích19Hệ cơ sở dữ liệuChu kỳ phát triển hệ thốngChu kỳ phát triển hệ thống (SDLC – System Development Life Cycle): là phương pháp luận truyền thống được dùng để phát triển, bảo trì và thay thế các hệ thống thông tin20Hệ cơ sở dữ liệuChu kỳ phát triển hệ thống (tt)Gồm 7 giai đoạn:Xác định và chọn dự án (project identication and selection)Bắt đầu và lập kế hoạch dự án (project initiation and planning)Phân tích (analysis)Thiết kế luận lý (logical design)Thiết kế vật lý (physical design)Thực hiện (implementation)Bảo trì (maintenance)21Hệ cơ sở dữ liệuProject identification and selectionProject initiation and planningAnalysisLogical designPhysical designPhysical designMaintenance22Hệ cơ sở dữ liệuQuá trình phát triển DatabaseDựa trên chu kỳ phát triển hệ thốngGồm 6 giai đoạn sau:Mô hình hóa xí nghiệp (Enterprise modeling) 	Tương ứng với giai đoạn 1 của SDLCMô hình hóa dữ liệu ý niệm (Conceptual data modeling) Tương ứng với giai đoạn 2 và 3 cùa SDLCThiết kế Database luận lý ( logical database design) Tương ứng với giai đoạn 4 của SDLC 23Hệ cơ sở dữ liệuQuá trình phát triển Database (tt)Thiết kế và định nghĩa database vật lý (physical database design and definition) 	Tương ứng với giai đoạn 5 của SDLCThực hiện database( database implementation) Tương ứng với giai đoạn 6 của SDLCBảo trì database ( database maintenance) Tương ứng với giai đoạn cuối của SDLC 24Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc database ba mứcMức vật lý (lược đồ trong) được xây dựng trong giai đoạn thiết kế vật lý, mô tả dữ liệu thực sự được lưu trữ như thế nào trong CSDL.Mức ý niệm được xây dựng trong giai đoạn phân tích, mô tả dữ liệu nào được lưu trữ trong CSDL và mối quan hệ nào giữa chúng. Nó biểu diễn các thức thể, thuộc tính và mối quan hệ giữa các thực thể đóMức ngoài ( khung nhìn của người dùng) được xây dựng trong giai đoạn phân tích và thiết kế, mô tả chỉ 1 phần dữ liệu thích hợp với 1 người dùng nhất định. Mức này bao gồm nhiều khung nhìn (view) khác nhau. 25Hệ cơ sở dữ liệuConceptual schemaInternalschemaUser view 1User view 2User view 3DatabaseExternal levelConceptual levelInternal levelPhysical database organization26Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc ba mức Mức logic nằm giữa mức khung nhìn và mức vật lý, coi như đây là cách cảm nhận của người dùng về dữ liệu. Tại mức logic tồn tại cả 2 ánh xạ đến 2 mức còn lại tạo nên sự độc lập đối với nhau của 2 mức đó. Mục đích của kiến trúc 3 mức là tách biệt quan niệm về CSDL của người dùng với chi tiết biểu diễn vật lý của CSDL  tạo ra sự độc lập dữ liệu (data independence)27Hệ cơ sở dữ liệuĐộc lập dữ liệuCó 2 loại độc lập dữ liệuĐộc lập dữ liệu vật lý: khả năng sửa đổi lược đồ vật lý mà không làm thay đổi lược đồ khái niệm, không phải viết lại chương trình ứng dụng.Độc lập dữ liệu logic: khả năng sửa đổi lược đồ logic mà không làm thay đổi khung nhìn28Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc DBMSKiến trúc truyền thốngKiến trúc file – serverKiến trúc client-server29Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc truyền thốngCòn gọi là hệ xử lý từ xa (teleprocessing)Gồm 1 máy tính CPU và 1 số trạm đầu cuối ( terminal)Tất cả xử lý tập trung trên cùng 1 máy tính. Các trạm đầu cuối gửi yêu cầu về máy trung tâm30Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc truyền thống31Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc file – server Việc xử lý không tập trung vào 1 máy trung tâm mà phân tán trên mạng.File-server lưu giữ các tệp dữ liệu mà các ứng dụng và hệ QTCSDL cần đếnDữ liệu truyền trên mạng nhiềuMỗi trạm phải cài đặt một bản sao đầy đủ của hệ QTCSDLTính nhất quán dữ liệu phức tạp hơn vì có nhiều hệ QTCSDL truy cập vào cùng tệp dữ liệu32Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc file – serverLANCác yêu cầu vể dữ liệuCác tệp được gửi về trạmTrạm 1Trạm 2Trạm 3File – serverCơ sở dữ liệu33Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc Client/ServerKhắc phục được nhược điểm của 2 kiểu trênCác bộ phận phần mềm tương tác với nhau tạo nên 1 hệ thống:Tiến trình client quản trị giao diện người dùng và ứng dụng logic. Tiến trình client nhận yêu cầu người dùng, kiểm tra, gửi thông điệp về server. Tiến trình server tiếp nhận, xử lý yêu cầu, gửi trả kết quả về lại client.34Hệ cơ sở dữ liệuKiến trúc client – serverLANCác yêu cầu vể dữ liệuDữ liệu được chọn gửi về máy chủMáy khách 1Máy khách 2Máy khách 3Máy chủ (với DBMS)Cơ sở dữ liệu35Hệ cơ sở dữ liệu