Chương này trình bày một cách nhìn khái quát về cơ sở dữ liệu (CSDL/DB), về hệ quản trị cơ sở dữ liệu (HQTCSDL/DBMS) và về hệ cơ sở dữ liệu (HCSDL/DBS). Các đòi hỏi khi xây dựng một HQTCSDL đó cũng chí;nh là những chức năng mà một HCSDL cần phải có.
Bạn đang xem: Dbms là gì
Trong chương này chúng tôi cũng muốn giới thiệu tổng quan về ngôn ngữ hỏi có cấu trúc (SQL) và các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ là một trong những nền tảng kỹ thuật quan trọng trong công nghiệp máy tí;nh. Cho đến nay, có thể nói rằng SQL đã được xem là ngôn ngữ chuẩn trong cơ sở dữ liệu. Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ thương mại hiện có như Oracle, SQL Server, Informix, DB2,… đều chọn SQL làm ngôn ngữ cho sản phẩm của mình
Vậy thực sự SQL là gì? Tại sao nó lại quan trọng trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu? SQL có thể làm được những gì và như thế nào? Nó được sử dụng ra sao trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ? Chương này sẽ cung cấp cho chúng ta cái nhìn tổng quan về SQL và một số vấn đề liên quan.
Ta tìm hiểu DBMS trên một HQCSDL cụ thể: SQL Server 2000. Do vậy chương này giới thiệu cài đặt SQL Server 2000 và các thành phần của nó, giúp chúng ta chủ động khai thác trong nắm bắt và tạo lập ứng dụng.
MỘT SỐ KHÁI NIỆM
Một cơsở dữ liệu – CSDL(DataBase): Là một kho dữ liệu được tổ chức theo một nguyên tắc nào đó. Đó là một tập hợp các tập tin có liên quan với nhau, được thiết kế nhằm làm giảm thiểu sự dư thừa dữ liệu, đảm bảo tí;nh tin cậy khi truy xuất dữ liệu. Các tập tin này chứa các thông tin biểu diễn các đối tượng trong một ứng dụng thế giới thực.
CSDL lưu giữ thông tin của một trường đại học như : khoa, giảng viên, sinh viên, khóa học,…
Thông thường, một cơ sở dữ liệu sẽ bao trùm tất cả các thông tin của một ứng dụng, không nên đặt hai cơ sở dữ liệu vào một ứng dụng.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu DBMS(DataBaseManagement System): là một hệ thống gồm một CSDL và các thao tác trên CSDL. Đó là hệ thống chương trình, công cụ cho phép quản lý và tương tác với CSDL. Trên đó người dùng có thể định nghĩa, thao tác, và xử lí; dữ liệu trong một CSDL để xuất ra những thông tin có nghĩa.
Ví; dụ 1-5 : một DBMS có thể quản trị cơ sở dữ liệu của một trường đại học cũng như những cơ sở dữ liệu có ý nghĩa khác như : cơ sở dữ liệu phục vụ tổng thu nhập quốc gia, một cơ sở dữ liệu liên hợp quốc về dữ liệu địa lý thế giới,v..v…
– Một hệ cơ sở dữ liệu (HCSDL/ DBS: DataBase System) là một phần mềm cho phép xây dựng một HQTCSDL.
Các vấn đề cần xử lý của hệ cơ sở dữ liệu
Một số điểm bất lợi chí;nh của việc lưu giữ thông tin có tổ chức trong hệ thống xử lý file thông thường mà hệ HCSDL cần lưu ý:
• Dư thừa dữ liệu và tí;nh không nhất quán (Data redundancy and inconsistency) : Do các file và các trình ứng dụng được tạo ra bởi các người lập trình khác nhau, nên các file có định dạng khác nhau, các chương trình được viết trong các ngôn ngữ lập trình khác nhau, cùng một thông tin có thể được lưu giữ trong các file khác nhau. Tí;nh không thống nhất và dư thừa này sẽ làm tăng chi phí; truy xuất và lưu trữ, hơn nũa, nó sẽ dẫn đến tí;nh không nhất quán của dữ liệu: các bản sao của cùng một dữ liệu có thể không nhất quán .
• Khó khăn trong việc truy xuất dữ liệu: Môi trường của hệ thống xử lý file thông thường không cung cấp các công cụ cho phép truy xuất thông tin một cách hiệu quả và thuận lợi.
• Sự cô lập dữ liệu(Data isolation) : Các giá trị dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu phải thoả mãn một số các ràng buộc về tí;nh nhất quán của dữ liệu ( ràng buộc nhất quán / consistency contraints ).
Trong hệ thống xử lý file thông thường, rất khó khăn trong việc thay đổi các chương trình để thoả mãn các yêu cầu thay đổi ràng buộc. Vấn đề trở nên khó khăn hơn khi các ràng buộc liên quan đến các hạng mục dữ liệu nằm trong các file khác nhau.
• Các vấn đề về tí;nh nguyên tử (Atomicity problems):
Tí;nh nguyên tử của một hoạt động (giao dịch) là: hoặc nó được hoàn tất trọn vẹn hoặc không có gì cả . Điều này có nghĩa là một hoạt động (giao dịch) chỉ làm thay đổi các dữ liệu bền vững khi nó đã hoàn tất (kết thúc thành công) nếu không, giao dịch không để lại một dấu vết nào trên CSDL. Trong hệ thống xử lý file thông thường khó đảm bảo được tí;nh chất này.
• Tí;nh bất thường trong truy xuất cạnh tranh : Một hệ thống cho phép nhiều người sử dụng cập nhật dữ liệu đồng thời, có thể dẫn đến kết quả là dữ liệu không nhất quán. Điều này đòi hỏi một sự giám sát. Hệ thống xử lý file thông thường không cung cấp chức năng này.
• Vấn đề an toàn (Security problems): một người sử dụng hệ cơ sở dữ liệu không cần thiết và cũng không có quyền truy xuất tất cả các dữ liệu. Vấn đề này đòi hỏi hệ thống phải đảm bảo được tí;nh phân quyền, chống truy xuất trái phép … Các bất lợi nêu trên đã gợi mở sự phát triển các DBMS. Phần sau của giáo trình sẽ đề cập đến các quan niệm và các thuật toán được sử dụng để phát triển một hệ cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các vấn đề nêu trên .
Hầu hết các hệ quản trị CSDL đều thực hiện các chức năng sau :
Lưu trữ dữ liệu
Tạo ra và duy trìCSDL
Cho phép nhiềungười dùngtruy xuất đồngthời
Hỗ trợ tí;nh bảo mật và riêng tư
Cho phép xem và xử lý dữ liệu lưu trữ
Cho phép cập nhật và lưu trữ dữ liệu sau khi cập nhật
Cung cấp một cơ chế chỉ mục (index) hiệu quả để truy cập nhanh các dữ liệu lựa chọn
Cung cấp tí;nh nhất quán giữa các bản ghi khác nhau
Bảo vệ dữ liệu khỏi mất mát bằng các quá trình sao lưu (backup) và phục hồi (recovery).
Mô hình dữ liệu quan hệ
Mô hình dữ liệu quan hệ được Codd đề xuất năm 1970 và đến nay trở thành mô hình được sử dụng phổ biến trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thương mại. Nói một cách đơn giản, một cơ sở dữ liệu quan hệ là một cơ sở dữ liệu trong đó tất cả dữ liệu được tổ chức trong các bảng có mối quan hệ với nhau. Mỗi một bảng bao gồm các dòng và các cột: mỗi một dòng được gọi là một bản ghi (bộ) và mỗi một cột là một trường (thuộc tí;nh). Hai hay nhiều bảng có thể có liên kết nếu chúng có một hay nhiều trường chung)
Hình 1.1 minh hoạ cho ta thấy được 3 bảng trong một cơ sở dữ liệu
Các bảng trong một cơ sở dữ liệu
Bảng (Table)
Như đã nói ở trên, trong cơ sở dữ liệu quan hệ, bảng là đối tượng được sử dụng để tổ chức và lưu trữ dữ liệu. Một cơ sở dữ liệu bao gồm nhiều bảng và mỗi bảng được xác định duy nhất bởi tên bảng. Một bảng bao gồm một tập các dòng và các cột: mỗi một dòng trong bảng biểu diễn cho một thực thể (trong hình 1.1, mỗi một dòng trong bảng SINHVIEN tương ứng với một sinh viên), và mỗi một cột biểu diễn cho một tí;nh chất của thực thể (chẳng hạn cột NGAYSINH trong bảng SINHVIEN biểu diễn cho ngày sinh của các sinh viên được lưu trữ trong bảng).
Như vậy, liên quan đến mỗi một bảng bao gồm các yếu tố sau:
• Tên của bảng: được sử dụng để xác định duy nhất mỗi bảngn trong cơ sở dữ liệu.
• Cấu trúc của bảng: Tập các cột trong bảng. Mỗi mộtcột trong bảng được xác định bởi một tên cột và phải có một kiểu dữ liệu nào đó (chẳng hạn cột NGAYSINH trong bảng SINHVIEN ở hình 1.1 có kiểu là DATETIME). Kiểu dữ liệu của mỗi cột qui định giá trị dữ liệu có thể được chấp nhận trên cột đó.
• Dữ liệu của bảng: Tập các dòng (bản ghi) hiện có trong bảng.
Khoá của bảng
Trong một cơ sởdữ liệu được thiết kế tốt, mỗi một bảng phải có một hoặc một tập các cột mà giá trị dữ liệu của nó xác định duy nhất một dòng trong một tập các dòng của bảng.
Tập một hoặc nhiều cột có tí;nh chất này được gọi là khoá của bảng.
Việc chọn khoá của bảng có vai trò quan trọng trong việc thiết kế và cài đặt các cơ sở dữ liệu quan hệ. Các dòng dữ liệu trong một bảng phải có giá trị khác nhau trên khoá. Bảng MONHOC trong hình dưới đây có khoá là cột MAMONHOC
Bảng MONHOC với khoá chí;nh là MAMONHOC
Một bảng có thể có nhiều tập các cột khác nhau có tí;nh chất của khoá (tức là giá trị của nó xác định duy nhất một dòng dữ liệu trong bảng). Trong trường hợp này, khoá được chọn cho bảng được gọi là khoá chí;nh (primary key) và những khoá còn lại được gọi là khoá phụ hay là khoá dự tuyển (candidate key/unique key).
Mối quan hệ và khoá ngoài
Các bảng trong một cơ sở dữ liệu không tồn tại độc lập mà có mối quan hệ mật thiết với nhau về mặt dữ liệu. Mối quan hệ này được thể hiện thông qua ràng buộc giá trị dữ liệu xuất hiện ở bảng này phải có xuất hiện trước trong một bảng khác. Mối quan hệ giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu nhằm đàm bảo được tí;nh đúng đắn và hợp lệ của dữ liệu trong cơ sở dữ liệu.
Trong hình 1.3, hai bảng LOP và KHOA có mối quan hệ với nhau. Mối quan hệ này đòi hỏi giá trị cộtMAKHOA của một dòng (tức là một lớp)trong bảng LOP phải được xác định từ cột MAKHOA của bảng KHOA.
Mối quan hệ giữa hai bảng LOP và KHOA trong cơ sở dữ liệu
Mối quan hệ giữa các bảng trong một cơ sở dữ liệu thể hiện đúng mối quan hệ giữa các thực thể trong thế giới thực. Trong hình 1.3, mối quan hệ giữa hai bảng LOP và KHOA không cho phép một lớp nào đó tồn tại mà lại thuộc vào một khoa không có thật.
Xem thêm: In Pp Là Gì – Chất Liệu Pp Là Gì
Khái niệm khoá ngoài (Foreign Key) trong cơ sở dữ liệu quan hệ được sử dụng để biểu diễn mối quan hệ giữa các bảng dữ liệu. Một hay một tập các cột trong một bảng mà giá trị của nó được xác định từ khóa chí;nh của một bảng khác được gọi là khoá ngoài.
Trong hình 1.3, cột MAKHOA của bảng LOP được gọi là khoá ngoài của bảng này, khoá ngoài này tham chiếu đến khoá chí;nh của bảng KHOA là cột MAKHOA.
Giới Thiệu SQL Server 2000
SQL Server 2000 là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (Relational Database Management System (RDBMS) ) sử dụng Transact-SQL để trao đổi dữ liệu giữa Client computer và SQL Server computer. Một RDBMS bao gồm databases, database engine và các ứng dụng dùng để quản lý dữ liệu và các bộ phận khác nhau trong RDBMS.
SQL Server 2000 được tối ưu để có thể chạy trên môi trường cơ sở dữ liệu rất lớn (Very Large Database Environment) lên đến Tera-Byte và có thể phục vụ cùng lúc cho hàng ngàn user. SQL Server 2000 có thể kết hợp “ăn ý” với các server khác như Microsoft InternetInformation Server (IIS), E-Commerce Server, Proxy Server….
SQL Server có 7 editions
– Enterprise : Chứa đầy đủ các đặc trưng của SQL Server và có thể chạy tốt trên hệ thống lên đến 32 CPUs và 64 GB RAM. Thêm vào đó nó có các dịch vụ giúp cho việc phân tí;ch dữ liệu rất hiệu quả (Analysis Services)
– Standard : Rất thí;ch hợp cho các công ty vừa và nhỏ vì giá thành rẻ hơn nhiều so với Enterprise Edition, nhưng lại bị giới hạn một số chức năng cao cấp (advanced features) khác, edition này có thể chạy tốt trên hệ thống lên đến 4 CPU và 2 GB RAM.
– Personal: được tối ưu hóa để chạy trên PC nên có thể cài đặt trên hầu hết các phiên bản windows kể cả Windows 98.
– Developer : Có đầy đủ các tí;nh năng của Enterprise Edition nhưng được chế tạo đặc biệt như giới hạn số lượng người kết nối vào Server cùng một lúc…. Ðây là edition mà các bạn muốn học SQL Server cần có. Chúng ta sẽ dùng edition này trong suốt khóa học. Edition này có thể cài trên Windows 2000 Professional hay Win NT Workstation.
– Desktop Engine (MSDE): Ðây chỉ là một engine chạy trên desktop và không có user interface (giao diện). Thí;ch hợp cho việc triển khai ứng dụng ở máy client. Kí;ch thước database bị giới hạn khoảng 2 GB.
– Win CE : Dùng cho các ứng dụng chạy trên Windows CE
– Trial: Có các tí;nh năng của Enterprise Edition, download free, nhưng giới hạn thời gian sử dụng.
Cài Ðặt SQL Server 2000 (Installation)
Ta cần có Developer Edition và í;t nhất là 64 MB RAM, 500 MB hard disk để có thể install SQL Server. Có thể install trên Windows Server hay Windows XP Professional, Windows 2000 Professional hay NT Workstation nhưng không thể install trên Win 98 family.
Khi install cần lưu ý các điểm sau:
Ở màn hình thứ hai bạn chọn Install Database Server. Sau khi install xong SQL Server bạn có thể install thêm Analysis Service nếu thí;ch.
Ở màn hình Installation Definition chọn Server and Client Tools.
Sau đó nên chọn kiểu Customvà chọn tất cảcác bộ phận của SQL Server. Ngoài ra nên chọn các giá trị mặc định (default)
Ở màn hình Authentication Mode nhớ chọn Mixed Mode. Lưu ý vì SQL Server có thể dùng chung chế độ bảo mật (security) với Win NT và cũng có thể dùng chế độ bảo mật riêng của nó. Trong Production Server người ta thường dùng Windows Authetication vì độ an toàn cao hơn và dễ dàng cho người quản lý mạng và cả cho người sử dụng. Nghĩa là một khi bạn được chấp nhận (authenticated) kết nối vào domain thì bạn có quyền truy cập dữ liệu (access data) trong SQL Server. Tuy nhiên ta nên chọn Mixed Mode để dễ dàng cho việc học tập.
Sau khi install bạn sẽ thấy một icon nằm ở góc phải bên dưới màn hình, đây chí;nh là Service Manager. Có thể Start, Stop các SQL Server services dễ dàng bằng cách double-click vào icon này.
Một chút kiến thức về các Version của SQL Server
SQL Server của Microsoft được thị trường chấp nhận rộng rãi kể từ version 6.5. Sau đó Microsoft đã cải tiến và hầu như viết lại một engine mới cho SQL Server 7.0. Cho nên có thể nói từ version 6.5 lên version 7.0 là một bước nhảy vọt. Có một số đặc tí;nh của SQL Server 7.0 không tương thí;ch với version 6.5. Trong khi đó từ Version 7.0 lên version 8.0 (SQL Server 2000) thì những cải tiến chủ yếu là mở rộng các tí;nh năng về web và làm cho SQL Server 2000 đáng tin cậy hơn.
Một điểm đặc biệt đáng lưu ý ở version 2000 là Multiple-Instance. Nói cho dễ hiểu là bạn có thể install version 2000 chung với các version trước mà không cần phải uninstall chúng. Nghĩa là bạn có thể chạy song song version 6.5 hoặc 7.0 với version 2000 trên cùng một máy (điều này không thể xảy ra với các version trước đây). Khi đó version cũ trên máy bạn là Default Instance còn version 2000 mới vừa install sẽ là Named Instance.
Các thành phần quan trọng trong SQL Server 2000
SQL Server 2000 được cấu tạo bởi nhiều thành phần như Relational Database Engine, Analysis Service và English Query…. Các thành phần này khi phối hợp với nhau tạo thành một giải pháp hoàn chỉnh giúp cho việc lưu trữ và phân tí;ch dữ liệu một cách dễ dàng
Relational Database Engine – Cái lõi của SQL Server:
Ðây là một engine có khả năng chứa data ở các quy mô khác nhau dưới dạng table và support tất cả các kiểu kết nối (data connection) thông dụng của Microsoft như ActiveX Data Objects (ADO), OLE DB, and Open Database Connectivity (ODBC). Ngoài ra nó còn có khả năng tự điều chỉnh (tune up) ví; dụ như sử dụng thêm các tài nguyên (resource) của máy khi cần và trả lại tài nguyên cho hệ điều hành khi một user log off.
Replication – Cơ chế tạo bản sao (Replica):
Giả sử bạn có một database dùng để chứa dữ liệu được các ứng dụng thường xuyên cập nhật. Khi bạn muốn có một database giống hệt như thế trên một server khác để chạy báo cáo (report database) (cách làm này thường dùng để tránh ảnh hưởng đến performance của server chí;nh). Vấn đề là report server của bạn cũng cần phải được cập nhật thường xuyên để đảm bảo tí;nh chí;nh xác của các báo cáo. Ta không thể dùng cơ chế back up and restore trong trường hợp này. Vậy cần xử lý thế nào? Lúc đó cơ chế replication của SQL Server sẽ được sử dụng để bảo đảm cho dữ liệu ở 2 database được đồng bộ (synchronized)
Data Transformation Service ( DTS ) – Một dịch vụ chuyển dịch data hiệu quả .
Nếu bạn làm việc trong một công ty lớn trong đó data được chứa trong nhiều nơi khác nhau và ở các dạng khác nhau cụ thể như chứa trong Oracle, DB2 (của IBM), SQL Server, Microsoft Access….Bạn chắc chắn sẽ có nhu cầu di chuyển data giữa các server này (migrate hay transfer) và không chỉ di chuyển bạn còn muốn định dạng (format) nó trước khi lưu vào database khác, khi đó bạn sẽ thấy DTS giúp bạn giải quyết công việc trên dễ dàng như thế nào.
Analysis Service– Một dịch vụ phân tí;ch dữ liệu rất hay của Microsoft
Dữ liệu (Data) chứa trong database sẽ chẳng có ý nghĩa gì nhiều nếu như bạn không thể lấy được những thông tin (Information) bổ í;ch từ đó. Do đó Microsoft cung cấp cho bạn một công cụ rất mạnh giúp cho việc phân tí;ch dữ liệu trở nên dễ dàng và hiệu quả bằng cách dùng khái niệm hình khối nhiều chiều (multi-dimension cubes) và kỹ thuật khai phá dữ liệu (data mining).
English Query – Ðây là một dịch vụ giúp cho việc query data bằng tiếng Anh “trơn” (plain English).
SQL Server Books Online – Rất hữu dụng và không thể thiếu (được đí;nh kèm theo SQL Server).
SQL Server Tools – Ðây là một bộ đồ nghề của người quản trị cơ sở dữ liệu (DBA), gồm:
Enterprise Manager – Ðây là một công cụ cho ta thấy toàn cảnh hệ thống cơ sở dữ liệu một cách rất trực quan. Nó rất hữu í;ch đặc biệt cho người mới học và không thông thạo lắm về SQL.
Query Analyzer – Ðối với một DBA giỏi thì hầu như chỉ cần công cụ này là có thể quản lý cả một hệ thống database mà không cần đến những thứ khác. Ðây là một môi trường làm việc khá tốt vì ta có thể đánh bất kỳ câu lệnh SQL nào và chạy ngay lập tức đặc biệt là nó giúp cho ta debug stored procedure dễ dàng.
SQL Profiler – Nó có khả năng “chụp” (capture) tất cả các sự kiện hay hoạt động diễn ra trên một SQL server và lưu lại dưới dạng text file rất hữu dụng trong việc kiểm soát hoạt động của SQL Server.
Xem thêm: Hsp Là Gì – Đương Đầu Với Việc Bạn Là Người Nhạy Cảm Cao
Ngoài một số công cụ trực quan như trên chúng ta cũng thường hay dùng osql và bcp (bulk copy) trong command prompt.
Chuyên mục: Hỏi Đáp
