Bài giảng Hệ thống thông tin quản lý - Chương 9: Thiết kế tầng quản lý dữ liệu

Chương 9: Thiết kế tầng quản lý dữ liệu 
1 
2 
Tầng quản lý dữ liệu 
Tầng quản lý dữ liệu bao gồm thao tác và truy cập dữ liệu và thiết kế thực 
sự về lưu trữ dữ liệu của hệ thống. 
- Quá trình thiết kề tầng dữ liệu bao gồm 4 bước: 
1. Chọn định dạng lưu trữ các đối tương để hỗ trợ hệ thống. Các định 
dạng lưu trữ bao gồm tệp (tệp chủ, tệp giao tác, tệp lịch sử, tệp tra 
cứu,), cơ sở dữ liệu (csdl quan hệ, quan hệ - đối tượng, đối tượng). 
2. Ánh xạ các đối tượng từ tầng miền bài toán (problem domain layer) 
sang định dạng lưu trữ dữ liệu đã lựa chọn. 
3. Tối ưu hóa định dạng lưu trữ dữ liệu 
4. Thiết kế các lớp truy cập và thao tác dữ liệu 
3 
Các định dạng lưu trữ dữ liệu 
4 
Các định dạng lưu trữ dữ liệu có thể được sử dụng để lưu trữ các đối 
tượng: 
- Các tệp 
- CSDL quan hệ 
- CSDL quan hệ-đối tượng 
- CSDL hướng đối tượng 
5 
CSDL quan hệ 
- Tập các bảng: 
Bao gồm các trường xác định các thực thể 
Khóa chính có duy nhất các giá trị ở mỗi dòng của bảng 
Khóa ngoại lai là khóa chính của bảng khác 
- Các bảng có quan hệ với nhau: 
Trường khóa chính của một bảng là một trường của bảng khác thì 
được gọi là khóa ngoại lai 
Các quan hệ được thiêt lập bởi một khóa ngoại lai của một bảng kêt 
nối với khóa chính của một bảng khác 
6 
Ví dụ về CSDL quan hệ 
7 
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (DBMS) 
- Là phần mềm để tạo lập và xử lý một cơ sở dữ liệu 
- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ là hệ quản trị cơ sở dữ liệu quản trị cơ 
sở dữ liệu quan hệ 
- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ luôn hỗ trợ tính toàn vẹn tham chiếu. 
Ý tưởng đảm bảo rằng các giá trị kết nối các bảng với nhau thông qua 
các khóa chính và khóa ngoại lai là hợp lệ và thực sự đồng bộ 
8 
Ví dụ về ràng buộc tham chiếu dữ liệu: 
- Số hiệu khách hàng là khóa chính của bảng khách hàng 
- Số hiệu khách hàng lại là khoa ngoại lai của bảng đơn hàng 
- Một sự vi phạm sự toàn vẹn tham chiếu sẽ xảy ra nếu một đơn hàng 
được nhập vào bảng đơn hàng cho một số hiệu khách hàng chưa được 
nhập vào bảng khách hàng trước đó 
- Mỗi hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ ngăn cấm việc nhập những bản 
ghi như vậy 
9 
Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) 
- Đây là ngôn ngữ chuẩn để truy cập dữ liệu dưới dạng bảng 
- Các lệnh SQL Commands 
- Tạo lập, soạn thảo, hủy các bảng(Create, edit, and delete 
tables) 
- Bổ sung, soạn thảo và xóa dữ liệu (Add, edit, ,delete data) 
- Hiển thị dữ liệu từ một hay nhiều bảng 
- Hiển thị dữ liệu được tính toán từ dữ liệu của một hay nhiều 
bảng 
10 
Việc lựa chọn định dạng lưu trữ nào cho hệ thống nên dựa trên bảng đánh 
giá các định dạng lưu trữ dựa trên các tiêu chí khác nhau. 
11 
Ánh xạ các đối tượng thuộc tầng miền bài toán sang các định dạng 
lưu trữ dữ liệu 
12 
Các quy tắc ánh xạ các đối tượng thuộc tầng miền bài toán sang mô 
hình CSDL quan hệ: 
- Rule 1: Ánh xạ mỗi lớp cụ thể (conrete class, lớp được dùng để tạo ra 
đối tượng) thuộc tầng miền bài toán thành một bảng dữ liệu. 
- Rule 2: Ánh xạ các thuộc tính đơn trị thành các thuộc tính trong bảng 
tương ứng. 
- Rule 3: Ánh xạ các phương thức trong mỗi lớp thành các thủ tục lưu trú 
(trên hệ quản trị CSDL) hoăc thành các chương trình con trong chương 
trình ứng dụng. 
- Rule 4: Ánh xạ các quan hệ liên kết và kết hợp có lực lượng tham gia 
liên kết hai phía là một – một thành một thuộc tính khóa ngoài vào của 
một bảng trong quan hệ (cụ thể: lấy thuộc tính khóa của bảng bên này 
đặt vào bảng bên kia làm khóa ngoài để tạo liên kết một – một giữa hai 
bảng, ngược lại). 
- Rule 5: Ánh xạ thuộc tính đa trị thành một bảng mới và tạo liên kết một 
- nhiều từ bảng gốc tới các bảng mới. 
 13 
- Rule 6: Ánh xạ những quan hệ liên kết và kết hợp có lực lượng tham 
gia quan hệ ở hai phía là nhiều – nhiều bằng cách tạo một bảng mới. 
Bảng này có khóa chính là các thuộc tính chính khóa của hai bảng gốc 
và các thuộc tính riêng của liên kết. 
- Rule 7: Với những quan hệ kiên kết và kết hợp có lực lượng tham gia 
liên kết hai phía là một – nhiều, lấy các thuộc tính khóa chính từ bên 
một (1..1 hay 0..1) của quan hệ đưa vào bảng phía nhiều (1..* hoặc 
0..*) để tạo thành khóa ngoài liên kết hai bảng. 
- Rule 8: Đảm bảo rằng các khóa chính của lớp con cũng chính là khóa 
chính của lớp cha hoặc làm phẳng kế thừa. 
14 
Ví dụ minh họa quá trình ánh xạ các lớp trong bài toán đặt lịch hẹn khám 
sang biểu đồ cơ sở dữ liệu quan hệ. 
15 
Tối ưu hóa CSDL quan hệ 
16 
Tối ưu hóa lưu trữ 
Mục tiêu tối ưu hóa lưu trữ: 
- Loại bỏ dư thừa dữ liệu vì dư thừa dữ liệu gây lãng phí bộ nhớ lưu trữ 
và sinh ra các dị thường khi cập nhật dữ liệu (xem lại môn CSDL) 
- Trong bảng nếu có chứa giá trị null, ngữ nghĩa của giá trị null đó rất 
khó để diễn tả. 
17 
Chuẩn hóa dữ liệu: 
- Chuẩn hóa dữ liệu như là một tiêu chí để đánh giá một CSDL quan hệ. 
- Việc đưa các bảng về các dạng chuẩn sẽ giúp giảm đi các dư thừa dữ 
liệu. 
- Bốn mức độ chuẩn hóa đầu tiên của bảng dữ liệu bao gồm: 
- Dạng chuẩn 0 (0NF): không có điều kiện chuẩn hóa nào thỏa 
mãn 
- Chuẩn 1 (1NF): Không có các thuộc tính đa trị 
- Chuẩn 2 (2NF): mọi thuộc tính không khóa phải phụ thuộc đầy 
đủ vào khóa chính. 
- Chuẩn 3 (3NF): mọi thuộc tính không khóa không phụ thuộc bắc 
cầu vào khóa chính. 
18 
Các bước thực hiện quá trình chuẩn hóa. 
19 
Ví dụ minh họa dạng chuẩn 0 
20 
Ví dụ minh họa dạng chuẩn 1 
21 
Ví dụ minh họa dạng chuẩn 1 
22 
Ví dụ minh họa dạng chuẩn 2 
23 
Ví dụ minh họa dạng chuẩn 2 
24 
Ví dụ minh họa dạng chuẩn 3 
25 
Tối ưu hóa tốc độ truy cập dữ liệu: 
Các phương thức để tối ưu hóa tốc độ truy cập dữ liệu bao gồm: 
- Phi chuẩn hóa dữ liệu 
- Phân cụm các bản ghi 
- Đánh chỉ mục thuộc tính 
26 
Phi chuẩn hóa dữ liệu: 
- Trong CSDL quan hệ, nếu một truy vấn cần kết hợp thông tin từ nhiều 
bảng thì các bảng đó cần được kết nối với nhau trong quá trình thực 
hiện truy vấn. Việc kết nối các bảng sẽ tốn nhiểu thời gian và nếu truy 
vấn đó lại là truy vấn thường xuyên thì sẽ ảnh hưởng đến tốc đọ xử lý 
của hệ thống. 
- Để giảm bớt các phép kết nối bảng đối với các truy vấn thường xuyên, 
chúng ta dùng kỹ thuật phi chuẩn dữ liệu. 
- Ví dụ, thêm tên khách hàng vào bảng đơn hàng để tránh việc kết nối hai 
bảng đơn hàng và khách hàng khi cần lấy ra tên khách hàng mua đơn 
hàng. 
27 
Ví dụ 2 về phi chuẩn dữ liệu 
28 
Ví dụ 3 về phi chuẩn dữ liệu 
29 
Phân cụm các bản ghi 
- Phân cụm vật lý các bản ghi trong định dạng lưu trữ làm sao để các bản 
ghi tương tự được lưu trữ gần nhau. 
- Phân cụm trong một bảng: Các bản ghi trong một bảng được lưu trữ 
cùng nhau cùng nhau. Ví dụ, theo thứ tự giá trị khóa chính. 
- Phân cụm liên bảng: kết hợp các bản ghi từ nhiều bảng hay được truy 
vấn cùng nhau vào một nhóm. 
30 
Đánh chỉ mục cho các thuộc tính hay được truy cập thông tin. 
31 
Ước lượng kích thước dữ liệu lưu trữ 
32 
Ước lượng kích thước dữ liệu lưu trữ 
33 
Thiết kế các lớp truy cập và thao tác dữ liệu (DAM class) 
34 
- Các lớp DAM hoạt động giống như một người biên dịch giữa các đối 
tượng lưu trữ và các đối tượng thuộc tầng miền bài toán. 
- Với mỗi lớp cụ thể (concrete class) nên có tương ứng một lớp DAM. 
35 
Ví dụ về thiết kế các lớp DAM trong hệ thống đăng kí lịch khám bệnh. 
36 
Mối quan hệ giữa các yêu cầu phi chức năng và tầng quản lý dữ liệu 
37 
38 
39