Luận văn Nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu tích cực

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGÔ THỊ THANH HOÀ NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍCH CỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội, LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu, xây dựng Cơ sở dữ liệu tích cực” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các tài liệu, kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực, được trích dẫn và phát triển từ các tài liệu, tạp chí, website…. Ngô Thị Thanh Hoà 1 LỜI CẢM ƠN ời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Nguyễn Tuệ đã cho em nhiều ý kiến đóng góp quý báu, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em về mặt kiến thức cũng như tài liệu để em có thể hoàn thành luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, các phòng ban, Khoa sau Đại học Trường Đại học Công nghệ đã tạo điều kiện cho em trong suốt khoá học. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo Trường Đại học Công nghệ – Đại học Quốc Gia Hà Nội , các thầy, cô giáo đã tham gia giảng dạy, hướng dẫn, chỉ bảo cho em trong suốt hai năm học qua. Và em xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, gia đình và các đồng nghiệp đã có những động viên, khuyến khích và hỗ trợ cần thiết để em hoàn thành luận văn này. Hà nội, ngày 10 tháng 5 năm 2011 Ngô Thị Thanh Hoà L 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN......................................................................................................... ..1 MỤC LỤC ............................................................................................................... ..2 BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... ..5 MỞ ĐẦU ................................................................................................................. ..6 Chương I ................................................................................................................. ..8 TỔNG QUAN VỀ CSDL QUAN HỆ VÀ CÁC RÀNG BUỘC TOÀN VẸN ..... 8 1.1. TỔNG QUAN VỀ CSDL QUAN HỆ .............................................................. 8 1.1.1. Các khái niệm CSDL quan hệ .................................................................. 8 1.1.2. Chuẩn hóa .............................................................................................. 11 1.1.2.1. Các cấu trúc phụ thuộc ..................................................................... 12 1.1.2.2. Các dạng chuẩn. ............................................................................... 15 1.1.3. Các quy tắc toàn vẹn............................................................................... 18 1.1.4. Các ngôn ngữ quan hệ dữ liệu ............................................................... 19 1.1.4.1. Đại số quan hệ .................................................................................. 20 1.1.4.2. Các tính toán quan hệ ....................................................................... 23 1.1.4.3. Tương tác với các ngôn ngữ lập trình ............................................... 26 1.1.5. Hệ Quản trị CSDL quan hệ .................................................................... 26 1.2. CÁC RÀNG BUỘC TOÀN VẸN TRÊN CSDL QUAN HỆ .......................... 29 1.2.1. Kiểm soát toàn vẹn ngữ nghĩa tập trung ................................................ 31 1.2.1.1. Khái niệm ràng buộc toàn vẹn .......................................................... 31 1.2.1.2. Các yếu tố của ràng buộc toàn vẹn..................................................... 32 1.2.1.3. Phân loại ràng buộc toàn vẹn ............................................................ 35 1.2.2. Bắt tuân theo ràng buộc toàn vẹn .......................................................... 39 Chương II ................................................................................................................. 43 CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍCH CỰC ............................................................................... 43 3 2.1. CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍCH CỰC ....................................................................... 43 2.1.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu tích cực ............................................................ 43 2.1.2. Quy tắc ECA ........................................................................................... 43 2.1.2.1. Sự kiện (Event).................................................................................. 43 2.1.2.2. Điều kiện (Condition) ....................................................................... 47 2.1.2.3. Hành động (Active) ........................................................................... 48 2.2. MÔ HÌNH TỔNG QUÁT VÀ CÁC TRIGGER TRONG ORACLE ....... 49 2.2.1. Mô hình tổng quát của CSDL tích cực: ................................................ 49 2.2.2. Vấn đề thiết kế và cài đặt cho các cơ sở dữ liệu tích cực ...................... 55 2.2.3. Các ứng dụng tiềm năng đối với các cơ sở dữ liệu tích cực .................. 57 Chương III ............................................................................................................... 59 CÀI ĐẶT CÁC QUY TẮC ECA BẰNG NGÔN NGỮ SQL ................................ 59 3.1. GIỚI THIỆU TRIGGER TRONG SQL-SERVER........................................ 59 3.2. CSDL TRONG QUẢN LÝ BÁN HÀNG........................................................ 59 3.2.1. Danh mục Cart: ...................................................................................... 60 2.2.2. Danh mục CartStatus: ............................................................................ 60 2.2.3. Danh mục News: .................................................................................... 60 2.2.4. Danh mục Parent Product:..................................................................... 61 2.2.5. Danh mục Product: ................................................................................ 61 2.2.6. Danh mục ProductCart: ......................................................................... 61 2.2.7. Danh mục Role:...................................................................................... 62 2.2.8. Danh mục user: ...................................................................................... 62 3.3. QUY TẮC TẠO TRIGGER ........................................................................... 62 3.4. CÁC TRIGGER TRONG CSDL.................................................................... 63 3.4.1. Trigger ngăn chặn việc xóa database trên Server. ................................. 63 4 3.4.2. Trigger ngăn chặn insert vào bảng Product........................................... 64 3.4.3. Trigger ngăn chặn update (cập nhật) bảng Product. ............................. 66 3.4.4. Trigger ngăn chặn xóa dữ liệu trong bảng ............................................ 67 3.4.5. Trigger ngăn chặn tạo mới record trong bảng. ...................................... 68 3.4.6. Tạo mới trong bảng ( không vi phạm trigger của trigger 05)................. 69 3.4.7. Trigger ngăn chặn xóa bảng trong database.......................................... 71 3.4.8. Ngăn chặn xóa trigger trong CSDL ....................................................... 71 3.4.9. Không cho phép tạo mới bảng trong CSDL. .......................................... 72 3.4.10. Không cho phép tạo mới trigger trong CSDL. ................................. 73 KẾT LUẬN............................................................................................................. 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 76 5 BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT Stt Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 ABDS Active Database System Hệ thống cơ sở dữ liệu tích cực 2 CSDL Cơ sở dữ liệu 3 DBMS Database Management System Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 4 ECA Event-Condition-Active Sự kiện-Điều kiện-Hành động 5 HQTCSDL Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 6 WFF Well-formal formular Một công thức xây dựng tốt 6 MỞ ĐẦU Theo truyền thống, các hệ thống cơ sở dữ liệu được xem như là các kho để lưu trữ thông tin cần thiết của một ứng dụng và chúng được truy cập hoặc bởi những người sử dụng chương trình hoặc các giao diện tương tác. Tuy nhiên, các hệ thống cơ sở dữ liệu đang được sử dụng cho một phạm vi các lĩnh vực liên quan đến việc xử lý các thông tin phức tạp, thậm chí số lượng lớn dữ liệu, hoặc đòi hòi sự thực hiện chính xác cao, trong đó môi trường nhiều thành phần theo quy ước chứng tỏ không được thỏa mãn. Điều này dẫn đến xu hướng chung trong việc nghiên cứu cơ sở dữ liệu hướng chức năng được yêu cầu bởi một ứng dụng được hỗ trợ trong cơ sở dữ liệu, sinh ra các hệ thống cơ sở dữ liệu với nhiều khả năng tinh xảo để mô phỏng cả khía cạnh cấu trúc và hoạt động của một ứng dụng. Trong số những lĩnh vực nhận được sự chú ý trong những năm gần đây với cái nhìn làm nổi bật sự hoạt động dễ dàng là lập trình cơ sở dữ liệu, các cơ sở dữ liệu tạm thời, các cơ sở dữ liệu không gian, các cơ sở dữ liệu đa phương tiện (truyền thông), các cơ sở dữ liệu suy diễn và các cơ sở dữ liệu tích cực. Trong luận văn này, tôi tập trung vào vấn đề cơ sở dữ liệu tích cực. Hệ thống cơ sở dữ liệu tích cực (ADBS) hỗ trợ các cơ chế cho phép chúng tự động phản ứng tới các sự kiện đang diễn ra bên trong hoặc bên ngoài chính hệ thống cơ sở dữ liệu đó. Trong những năm gần đây, nỗ lực đáng kể được hướng tới việc nâng cao hiểu biết các hệ thống đó, và có nhiều ứng dụng được đề xuất. Sự tích cực ở mức độ cao này không mang lại sự phù hợp với phương pháp tiếp cận để tích hợp các chức năng của hoạt động với các hệ thống cơ sở dữ liệu quy ước, nhưng nó mang tới việc cải thiện tầm hiểu biết ngôn ngữ miêu tả cách thức hành động tích cực, các mô hình thực hiện và các kiến trúc. Trong luận văn này trình bày các tính chất cơ bản của hệ cơ sở dữ liệu tích cực, mô tả tập hợp các hệ thống tiêu biểu trong một framework phổ biến, nghiên cứu tầm quan trọng của việc thiết kế các công cụ để phát triển các ứng dụng tích cực. Cơ sở dữ liệu tích cực hỗ trợ ứng dụng trên bằng cách di chuyển hành động phản ứng lại từ ứng dụng tới hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS). Các cơ sở dữ liệu tích cực theo cách đó có đủ khả năng giám sát và phản ứng lại những tình 7 huống riêng biệt có liên quan đến ứng dụng. Bản chất phản ứng lại là tập trung và xử lý đúng cách đúng lúc. Mục đích của luận văn: - Tìm hiểu và xây dựng CSDL tích cực: cơ sở dữ liệu mà trong đó việc đảm bảo các ràng buộc toàn vẹn được thực hiện một cách tự động thông qua các quy tắc ECA. - Cơ sở dữ liệu tích cực có ứng dụng tốt trong việc mở rộng các hệ thống cơ sở dữ liệu, làm dễ dàng cho người sử dụng khai thác cơ sở dữ liệu. Nội dung của luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Tổng quan về cơ sở dữ liệu quan hệ và các loại ràng buộc trên CSDL quan hệ Chương 2: Cơ sở lý thuyết của cơ sở dữ liệu tích cực, cụ thể là cấu trúc và việc xây dựng các quy tắc ECA. Chương 3: Cài đặt các quy tắc ECA bằng SQL. 8 Chương I TỔNG QUAN VỀ CSDL QUAN HỆ VÀ CÁC RÀNG BUỘC TOÀN VẸN 1.1. TỔNG QUAN VỀ CSDL QUAN HỆ Có nhiều lý do để chọn mô hình dữ liệu quan hệ như: Cơ sở toán học của mô hình quan hệ là một ứng viên tốt cho xử lý lý thuyết. Mô hình quan hệ có thể được đặc trưng bởi ít nhất 3 tính chất mạnh mẽ: a. Cấu trúc dữ liệu của nó là đơn giản. Chúng là các quan hệ, các bảng hai chiều mà các phần tử của chúng là các mục dữ liệu. Điều này cho phép một mức độ độc lập cao đối với biểu diễn dữ liệu vật lý (tức là các tệp và các chỉ mục) b. Mô hình quan hệ cung cấp một cơ sở chắc chắn cho việc tương thích dữ liệu. Việc thiết kế CSDL được giúp đỡ bằng quá trình chuẩn hóa loại bỏ các bất thường của dữ liệu. Các trạng thái tương thích của CSDL cũng có thể được định nghĩa một cách đồng nhất và được duy trì thông qua các quy tắc toàn vẹn. c. Mô hình CSDL cho phép thao tác quan hệ hướng tập hợp. Tính chất này đã dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của các ngôn ngữ phi thủ tục hoặc dựa trên lý thuyết tập hợp (đại số quan hệ) hoặc dựa trên logic (tính toán quan hệ). 1.1.1. Các khái niệm CSDL quan hệ Một CSDL là một tập hợp dữ liệu có cấu trúc liên quan đến một vài hiện tượng của cuộc sống thực mà ta muốn mô hình hóa. Một CSDL quan hệ là CSDL mà ở đó cấu trúc dữ liệu ở dạng bảng. Một cách hình thức, một quan hệ được định nghĩa trên n tập hợp D1, D2, … , Dn (không nhất thiết phân biệt) là một tập hợp các n-bộ sao cho d1 D1, d2 D2, …., dn Dn Ví dụ 1.1 Xét CSDL mô hình hóa công ty cơ khí. Các thực thể được mô hình hóa là nhân viên (EMP) và dự án (PROJ). Với mỗi nhân viên chúng ta lưu trữ mã số nhân viên (ENO), tên (ENAME), danh hiệu trong công ty (TITLE), lương (SAL), mã số dự án mà nhân viên đang làm việc (PNO), trách nhiệm trong dự 9 án (RESP) và khoảng thời gian làm việc (DUR). Một cách tương tự, với mỗi dự án chúng ta lưu trữ mã số dự án (PNO), tên dự án (PNAME) và ngân sách của dự án (BUDGET). Các lược đồ quan hệ cho cơ sở dữ liệu này có thể được định nghĩa như sau: EMP(ENO, ENAME, TITLE, SAL, PNO, DUR) PROJ(PNO, PNAME, BUGGET) Trong lược đồ quan hệ EMP có bảy thuộc tính ENO, ENAME, TITLE, SAL, PNO, DUR. Các giá trị của ENO lấy từ miền của tất cả các mã số nhân viên hợp lệ, gọi là D1. Các giá trị ENAME lấy từ miền giá tất cả các tên hợp lệ D2, … Để ý rằng thuộc tính của mỗi quan hệ không được lấy giá trị từ miền khác. Các thuộc tính khác nhau trong cùng một quan hệ trong một số quan hệ có thể được định nghĩa trên cùng một miền. Khóa (key) của một quan hệ là một tập con không rỗng bé nhất của các thuộc tính của nó sao cho giá trị tạo nên khóa xác định một cách duy nhất mỗi bộ của một quan hệ. Các thuộc tính tạo nên khóa được gọi là các thuộc tính chủ yếu. Các tập hợp lớn hơn của một khóa thường được gọi là siêu khóa. Như vậy, trong ví dụ trên, khóa của PROJ là PNO, khóa của EMP là (ENO, PNO). Mỗi quan hệ có ít nhất là một khóa. Đôi khi một quan hệ có nhiều khả năng cho khóa. Trong trường hợp như vậy, mỗi khả năng được xem là một khóa dự tuyển và một trong các khóa dự tuyển được lựa chọn làm khóa chính. Số các thuộc tính của quan hệ xác định cấp của nó, số các bộ giá trị của quan hệ xác định lực lượng của nó. Trong dạng bảng, CSDL ví dụ bao gồm hai bảng như được chỉ ra ở trong hình 1.1. Các cột của bảng tương ứng với các thuộc tính của quan hệ. Nếu có các thông tin được nhập vào các bảng thì chúng tương ứng với các bộ giá trị. Bảng rỗng chỉ cấu trúc bảng, bởi vì thông tin bên trong một bảng biến đổi theo thời gian, nhiều ví dụ có thể được tạo là từ một quan hệ. Từ nay trở đi, thuật ngữ quan hệ dùng để chỉ một ví dụ của quan hệ. Trong hình 1.2 là các ví dụ của quan hệ được định nghĩa ở hình 1.1. 10 ENO ENAME TITLE SAL PNO RESP DUR PNO PNAME BUDGET EMP PROJ Hình 1.1 Lược đồ CSDL PROJ EMP Hình 1.2 Ví dụ về cơ sở dữ liệu Một giá trị của thuộc tính có thể không được xác định. Việc thiếu tính xác định có thể có các giải thích khác nhau, hay dùng nhất là không biết hoặc không áp dụng được. Giá trị này thường được gọi là giá trị null. Cần phân biệt giá trị null với giá trị 0 (zero). Giá trị 0 là giá trị được biết, giá trị null là giá trị không PNO PNAME BUDGET P1 Instrucmentation 150000 P2 Database Develop 135000 P3 CAD/CAM 250000 P4 maintenance 310000 ENO ENAME TITLE SAL PNO RESP DUR E1 j.joe Elect.Eng 40000 P1 Manager 12 E2 M.Smith Analyst 34000 P1 Analyst 24 E2 M.Smith Analyst 34000 P2 Analyst 6 E3 A.Lee Mech.Eng. 27000 P3 Consultal 10 E3 A.Lee Mech.Eng 27000 P4 Engineer 48 E4 J.Miller Programmer 24000 P2 Programmer Null E5 B.Casey Syst. Anal. 34000 P2 Manager 24 E6 L.Chu Elect.Eng. 40000 P4 Manager 48 E7 R.Davis Mech.Eng. 27000 P3 Engineer 36 E8 J.Jone Syst.Anal. 34000 P3 Manager 40 11 được biết. Việc hỗ trợ giá trị null là một tính chất quan trọng cần thiết để làm việc với các truy vấn có thể. 1.1.2. Chuẩn hóa “Chuẩn hóa là một quá trình thuận nghịch từng bước thay thế một tập hợp quan hệ bằng các tập hợp tiếp theo, trong đó mỗi quan hệ có cấu trúc đơn giản hơn và chính quy hơn”. Mục đích của chuẩn hóa là loại bỏ nhiều bất thường của một quan hệ để nhận được quan hệ “tốt hơn”. Bốn vấn đề sau có thể tồn tại trong một lược đồ quan hệ: a. Bất thường lặp (repetition anormaly) Một số thông tin có thể được lặp lại một cách không cần thiết. Ví dụ, xét quan hệ EMP ở hình 2.2. ENAME, TITLE, SAL của một nhân viên được lặp với mỗi dự án mà nhân viên này phục vụ trên đó. Điều này dẫn đến một sự lãng phí bộ nhớ và trái với tinh thần của CSDL. b. Bất thường cập nhật (update anormaly) Như là hệ quả của việc lặp dữ liệu, việc thực hiện cập nhật có thể gây rắc rối phiền hà. Ví dụ, lương của một nhân viên thay đổi, nhiều bộ giá trị phải được cập nhật để phản ánh sự thay đổi này. c. Bất thường chèn (Insertion anormaly) Có thể không có khả năng thêm mới vào cơ sở dữ liệu. Ví dụ, khi một nhân viên mới vào công ty chúng ta không thể thêm thông tin cá nhân (ENAME, TITLE, SAL) vào quan hệ EMP nếu nhân viên đó chưa làm cho dự án nào. Đó là vì khóa của EMP bao hàm thuộc tính PNO và giá trị null không phải là thành phần của một khóa. d. Bất thường loại bỏ (Deletion anormaly) Đó là sự trái ngược của bất thường chèn. Nếu một nhân viên chỉ làm việc trên một dự án và dự án đó đã kết thúc thì không thể loại bỏ thông tin dự án ra khỏi EMP. Làm như vậy dẫn đến việc loại bỏ bộ giá trị duy nhất về nhân viên, dẫn đến việc mất thông tin cá nhân mà chúng ta muốn lưu giữ. Sự chuẩn hóa chuyển đổi các lược đồ quan hệ thành các lược đồ không có những vấn đề này. Phương pháp phổ biến nhất để chuẩn hóa một lược đồ quan 12 hệ là phương pháp tách (decomposition), trong đó chúng ta bắt đầu với một quan hệ đơn, gọi là quan hệ phổ quát (universal relation), quan hệ này chứa tất cả các thuộc tính (và có thể bất thường) và làm giảm nó liên tiếp. Tại mỗi lần lặp, một quan hệ được chia thành hai hoặc nhiều quan hệ ở dạng chuẩn cao hơn. Một quan hệ được gọi là ở một dạng chuẩn nếu nó thỏa mãn các điều kiện liên kết với dạng chuẩn đó. Đầu tiên Codd đã định nghĩa các dạng chuẩn thứ nhất (1NF), thứ hai (2NF) và thứ ba (3NF). Boyce và Codd sau đó định nghĩa một phiên bản sửa đổi của dạng chuẩn 3, phiên bản này thường được gọi là dạng chuẩn Boyce- Codd (BCNF). Điều đó được tiếp tục bằng định nghĩa các dạng chuẩn thứ tư (4NF, Fagin, 1977) và dạng chuẩn thứ năm (5NF, Fagin, 1979). Có một mối liên hệ phân cấp giữa các dạng chuẩn này. Một quan hệ được chuẩn hóa là ở 1NF. Một số quan hệ ở 1NF cũng ở 2NF, một số trong các quan hệ đó là ở 3NF, … Các dạng chuẩn cao hơn có tính chất tốt hơn các dạng khác về bốn bất thường được nêu ở trên. Một trong các yêu cầu của quá trình chuẩn hóa là sự phân tách không mất mát. Điều đó có nghĩa là sự thay thế một quan hệ bằng nhiều quan hệ khác sẽ không dẫn đến việc mất thông tin. Nếu có thể nối các quan hệ được phân tách để nhận lại được quan hệ ban đầu thì quá trình đó gọi là tách không mất mát. Một cách trực quan, phép toán nối là phép toán lấy hai quan hệ và nối mỗi bộ của quan hệ thứ hai vào những bộ nào của quan hệ thứ nhất thỏa mãn một điều kiện được chỉ rõ. Ví dụ, điều kiện có thể là giá trị của một thuộc tính của quan hệ thứ nhất phải bằng giá trị của một thuộc tính của quan hệ thứ hai. Một đòi hỏi khác của quá trình chuẩn hóa là bảo toàn phụ thuộc. Một phép tách được gọi là bảo toàn phụ thuộc nếu bao đóng của hợp của phụ thuộc trong các quan hệ được tách là tương đương với bao đóng của quan hệ nguyên thủy (theo một tập các quy tắc suy diễn). 1.1.2.1. Các cấu trúc phụ thuộc Các dạng chuẩn dựa trên một số các cấu trúc phụ thuộc. BCNF và các dạng chuẩn thấp hơn dựa trên phụ thuộc hàm. 4NF dựa trên phụ thuộc đa trị và 5NF dựa trên phụ thuộc nối-chiếu. 13 Chúng ta sẽ định nghĩa phụ thuộc gồm: a. Phụ thuộc hàm Giả sử R là một quan hệ xác định trên tập thuộc tính A={A1, A2, …, An} và giả sử X  A và Y  A. Nếu với mỗi giá trị của X trong R chỉ kết hợp được với một giá trị duy nhất của Y thì ta nói rằng “X xác định hàm Y” hoặc “Y phụ thuộc hàm vào X”. Ký hiệu là X→Y. Khóa của một quan hệ xác định hàm các thuộc tính không khóa của cùng quan hệ. Ví dụ 1.2 Trong quan hệ PROJ ở hình 1.2 phụ thuộc hàm có hiệu lực là PNO → (PNAME, BUDGET) (1) Trong quan hệ EMP chúng ta có: (ENO, PNO) → (ENAME, TITLE, SAL, RES, DUR) (2) Phụ thuộc hàm này không phải là phụ thuộc hàm duy nhất trong EMP. Nếu mỗi nhân viên được cấp một mã số nhân viên duy nhất, chúng ta có thể viết ENO → (ENAME, TITLE, SAL) (ENO, PNO) → (RESP, DUR) Cũng hợp lý khi nói rằng lương của một chức danh cho trước là cố định. Điều đó cho sinh ra phụ thuộc hàm TITLE → SAL Để ý rằng một số các thuộc tính trên vế phải của phụ thuộc hàm thứ hai (2) là phụ thuộc hàm vào một tập con của tập các thuộc tính ở vế phải của cùng phụ thuộc hàm đó. Các thuộc tính như (ENAME, TITLE, SAL) được gọi là phụ thuộc hàm bộ phận vào (ENO, PNO), các thuộc tính (RESP, DUR) được nói là phụ thuộc hàm đầy đủ vào (ENO, PNO). b. Phụ thuộc giá trị Giả sử R là một quan hệ được định nghĩa trên tập các thuộc tính A={A1, A2, …, An} và giả sử X → A, Y → A, Z → A. Nếu mỗi giá trị Z trong R chỉ có một cặp giá trị (X, Y) và giá trị của Z chỉ phụ thuộc vào giá trị của X thì ta nói rằng “X xác định đa trị Z” hoặc Z đa phụ thuộc vào X”. Kiểu phụ thuộc này gọi là phụ thuộc đa trị (MVD) và được ký hiệu X →→Z 14 Một cách trực quan, một phụ thuộc hàm đa trị diễn đạt một tình huống trong đó giá trị của một thuộc tính (hoặc một tập thuộc tính) xác định một tập hợp giá trị của một thuộc tính (hoặc một tập thuộc tính) khác. Chú ý rằng mỗi phụ thuộc hàm cũng là một phụ thuộc đa trị nhưng điều ngược lại là không đúng. Ví dụ 1.3 Trở lại ví dụ. Giả sử rằng chúng ta muốn lưu trữ thông tin về một tập hợp các nhân viên mà một tập hợp các dự án mà công ty thực hiện cũng như các văn phòng nhánh mà ở đó các dự án này có thể được thực hiện. Điều đó có thể làm bằng việc định nghĩa quan hệ SKILL (ENO, PNO, PLACE) Giả sử rằng mỗi nhân viên có thể làm việc trên mọi dự án, mỗi nhân viên sẵn lòng làm việc tại bất kỳ văn phòng nhánh nào và mỗi dự án có thể được thực hiện tại bất kỳ văn phòng nhánh nào. Một ví dụ quan hệ thỏa mãn các điều kiện này được minh họa ở hình 2.3 SKILL về MVDhinh Hình 1.3 Ví dụ về MVD ENO PNO PLACE E1 P1 Toronto E1 P1 New York E1 P1 London E1 P2 Toronto E1 P2 New York E1 P2 London E2 P1 Toronto E2 P1 New York E2 P1 London E2 P2 Toronto E2 P2 New York E2 P2 London 15 Để ý rằng không có phụ thuộc hàm nào trong quan hệ SKILL: quan hệ chỉ bao gồm các thuộc tính khóa. Có hai phụ thuộc đa trị: ENO →→ PNO và ENO →→ PLACE c. Phụ thuộc nối-chiếu Giả sử R là một quan hệ được định nghĩa trên tập hợp các thuộc tính A={A1, A2, …, An} và X  A, Y  A, Z  A. Khi đó nếu R là bằng nửa nối của X, Y, Z thì (X, Y, Z) tạo nên một phụ thuộc nối-chiếu Có một tập hợp các quy tắc suy diễn dựa trên một tập hợp các tiên đề - gọi là các tiên đề Amstrong (1974) cho phép các thao tác đại số của các phụ thuộc hàm. Chúng cho khả năng phát hiện phủ tối thiểu của tập phụ thuộc hàm là một tập hợp phụ thuộc hàm tối thiểu mà từ đó có thể tạo ra tất cả các phụ thuộc hàm khác. Cho trước một phủ tối thiểu các phụ thuộc hàm và một tập hợp các thuộc tính, một thuật toán có thể được phát triển để tạo ra một lược đồ quan hệ ở các dạng chuẩn cao hơn. 1.1.2.2. Các dạng chuẩn. Dạng chuẩn thứ nhất (1NF) tuyên bố một cách đơn giản rằng các thuộc tính của một quan hệ chỉ chứa các giá trị nguyên tử. Nói cách khác, các quan hệ phải phẳng, không có các nhóm lặp. Các quan hệ EMP và PROJ trong hình 1.2 thỏa mãn điều kiện này vì vậy cả hai là ở 1NF. Các quan hệ ở 1NF vẫn còn cho phép các bất thường được đưa ra ở trên. Để loại bỏ một số các bất thường này chúng ta phải được tách thành các quan hệ ở các dạng chuẩn cao hơn. Chúng ta không quan tâm đặc biệt đến dạng chuẩn thứ hai vì nó chỉ còn có tầm quan trọng lịch sử do có các thuật toán chuẩn hóa trực tiếp một quan hệ 1NF thành dạng chuẩn thứ ba (3NF) hoặc cao hơn. Một quan hệ là ở 3NF nếu với mỗi phụ thuộc hàm X → Y, trong đó Y là không ở trong X, hoặc X là một siêu khóa của R, hoặc Y là một thuộc tính cơ bản. Có các thuộc tính cung cấp một phân tách bảo toàn phụ thuộc và không mất mát của một quan hệ 1NF thành quan hệ 3NF. Ví dụ 1.4 16 Quan hệ PROJ trong ví dụ đang xét là ở 3NF nhưng quan hệ EMP thì không, do phụ thuộc hàm TITLE → SAL. Phụ thuộc hàm này vi phạm 3NF vì TITLE không phải là siêu khóa và SAL không phải là thuộc tính cơ bản. Vấn đề với EMP là như sau: Nếu chúng ta muốn chèn vào một sự kiện rằng một chức danh cho trước nhận một lương cụ thể thì không làm được trừ phi có ít nhất là một nhân viên có chức danh ấy (các tranh luận tương tự có thể làm cho các bất thường cập nhật và xóa). Vì vậy chúng ta phải tách EMP thành hai quan hệ: EMP (ENO, ENAME, TITLE, PNO, RESP, DUR) PAY (TITLE, SAL) Ta có thể thấy rằng PAY là ở 3NF nhưng EMP thì không bởi vì phụ thuộc hàm ENO → (ENAME, TITLE), ENO không phải là siêu khóa và TITLE, ENAME không phải là các thuộc tính cơ bản. Vì vậy, EMP cần được phân tích tiếp thành EMP (ENO, ENAME, TITLE) ASG (ENO, PNO, RESP, DUR) Cả hai ở 3NF. Dạng chuẩn Boyce-Codd là một dạng mạnh hơn của 3NF. Các định nghĩa là như nhau trừ phần cuối cùng. Để một quan hệ là BCNF, với mỗi phụ thuộc hàm X → Y, X là một siêu khóa. Để ý rằng mệnh đề “hoặc Y là một thuộc tính cơ sở” được loại bỏ khỏi định nghĩa. Dạng cuối cùng của EMP cũng như các quan hệ PAY, PROJ, ASG là ở BCNF. Có khả năng phân tách một quan hệ 1NF một cách trực tiếp thành một tập hợp quan hệ ở BCNF. Các thuật toán này được đảm bảo sinh ra phép tách không mất mát nhưng chúng không đảm bảo bảo toàn phụ thuộc. Một quan hệ R là ở dạng chuẩn thứ tư (4NF) nếu với mỗi phụ thuộc đa trị kiểu X →→ Y trong R, X cũng xác định hàm tất cả các thuộc tính của R. Như vậy nếu một quan hệ là ở BCNF và mọi phụ thuộc đa trị cũng là phụ thuộc hàm thì quan hệ là ở 4NF. Điều quan trọng là ở chỗ một quan hệ 4NF hoặc là không chứa một phụ thuộc đa trị thực thụ (tức là mỗi phụ thuộc đa trị cũng là phụ thuộc 17 hàm) hoặc có đúng một phụ thuộc đa trị được trình bày trong các thuộc tính và không có phụ thuộc nào khác. Ví dụ 1.5 Để ý rằng các quan hệ EMP, PAY, PROJ, ASG là ở 4NF bởi vì không có phụ thuộc đa trị nào định nghĩa trên chúng. Tuy nhiên quan hệ SKILL là không ở 4NF. Để thỏa mãn các đòi hỏi nó cần được phân tách thành hai quan hệ: EP (ENO, PNO) EL (ENO, PLACE) Ta có thể để ý rằng trong tất cả các dạng chuẩn ở trên, sự phân tách là thành hai quan hệ. Dạng chuẩn thứ năm (5NF) xử lý các tình huống mà ở đó các phân tách n-đường (n>2) có thể cần thiết. Một quan hệ là ở 5NF (còn được gọi là dạng chuẩn nối-chiếu PJNF) nếu mỗi phụ thuộc nối được định nghĩa cho quan hệ là được bao hàm bởi các khóa dự tuyển của R. Với mỗi phụ thuộc hàm nối được bao hàm bởi một khóa dự tuyển của quan hệ, tập con (hoặc các phép chiếu) X, Y, Z phải được làm phù hợp với khóa dự tuyển. Ví dụ 1.6 Với quan hệ EMP chúng ta có thể định nghĩa phụ thuộc nối *( (ENO, ENAME), (ENO, TITLE) ) Nó được bao hàm bởi khoá dự tuyển ENO (nó cũng đã trở thành khóa chính). Dễ dàng kiểm tra rằng các quan hệ EMP, PAY, PROJ, ASG là ở 5NF. Như vậy, các lược đồ mà chúng ta kết thúc sau phân tích là như sau: EMP (ENO, ENAME, TITLE) PAY (TITLE, SAL) PROJ (PNO, PNAME, BUDGET) ASG (ENO, PNO, RESP, DUR) Tất cả các dạng chuẩn trình bày ở trên là không mất mát. Một kết quả quan trọng là một quan hệ 5NF không thể tách thêm mà không bị mất thông tin (Fagin, 1977). Chúng ta có CSDL: 18 EMP ASG ENO ENAME TITLE E1 J.Joe Elect.Eng. E2 M.Smith Syst.Anal E3 A.Lee Mech.Eng E4 J.Miller Programmer E5 B.Casey Syst.Anal E6 L.Chu Elect.Eng. E7 R.Davis Mech.Eng E8 J.Jones Syst.Anal Hình 1.4 Các quan hệ đã được chuẩn hóa 1.1.3. Các quy tắc toàn vẹn Các quy tắc toàn vẹn là các ràng buộc xác định các trạng thái tương thích của cơ sở dữ liệu. Các ràng buộc toàn vẹn có thể là cấu trúc hay hành vi. Các ràng buộc cấu trúc là vốn có đối với mô hình dữ liệu theo nghĩa là chúng bắt giữ thông tin trên các liên kết dữ liệu không thể được mô hình hóa một cách trực tiếp. Các ràng buộc hành vi cho phép sự bắt giữ ngữ nghĩa của các ứng dụng. Các sự phụ thuộc được định nghĩa trong phần trước là các ràng buộc hành vi. Việc duy trì các ràng buộc toàn vẹn nói chung là đắt trong phạm vi tài nguyên hệ thống. Một cách lý tưởng, chúng phải được kiểm soát tại mỗi cập nhật CSDL bởi vì các cập nhật có thể dẫn đến các trạng thái CSDL không tương thích. ENO PNO RESP DUR E1 P1 Manager 12 E2 P1 Analyst 24 E2 P2 Analyst 6 E3 P3 Concultant 10 E3 P4 Engineer 48 E4 P2 Programmer 18 E5 P2 Manager 24 E6 P4 Manager 48 E7 P3 Engineer 36 E8 P3 Manager 40 PNO PNAME BUDGET P1 Instrucmentation 150000 P2 Database Develop 135000 P3 CAD/CAM 250000 P4 maintemance 310000 TITLE SAL Elect.Eng. 40000 Syst.Anal 34000 Mech.Eng 27000 Programmer 24000 PAY PROJ 19 Theo Codd (Codd, 1982), hai ràng buộc cấu trúc tối thiểu của mô hình quan hệ là ràng buộc toàn vẹn thực thể và quy tắc toàn vẹn tham chiếu. Theo định nghĩa, mỗi quan hệ có một khóa chính. Ràng buộc thực thể tuyên bố rằng mỗi thuộc tính của khóa là xác định (non null). Trong ví dụ 1, thuộc tính PNO của quan hệ PROJ và các thuộc tính (ENO, PNO) của quan hệ EMP không thể có các giá trị không xác định. Ràng buộc này là cần thiết để áp buộc sự kiện các khóa là duy nhất. Ràng buộc tham chiếu (Date, 1983) là có lợi cho việc giữ các liên kết giữa các đối tượng mà mô hình quan hệ không thể biểu diễn. Chúng ta sẽ sử dụng toàn vẹn tham chiếu khi thảo luận về thiết kế cơ sở dữ liệu phân tán. Ràng buộc toàn vẹn bao gồm hai quan hệ và áp buộc ràng buộc là một nhóm thuộc tính trong một quan hệ là khóa của quan hệ kia. Trong ví dụ 1 có thể có một ràng buộc tham chiếu giữa các quan hệ PROJ và EMP trên thuôc tính PNO. Quy tắc này quy định rằng mỗi nhân viên thuộc về ít nhất là một dự án đang có. Nói cách khác, tập hợp các giá trị của PNO trong quan hệ EMP là được bao hàm trong quan hệ PROJ. Như vậy sẽ không có các nhân viên thuộc về các dự án không có trong quan hệ PROJ. 1.1.4. Các ngôn ngữ quan hệ dữ liệu Các ngôn ngữ thao tác dữ liệu được phát triển cho mô hình quan hệ (thường được gọi là ngôn ngữ truy vấn) rơi vào hai nhóm cơ bản: ngôn ngữ quan hệ dựa trên đại số và ngôn ngữ quan hệ dựa trên tính toán. Sự khác nhau giữa chúng là dựa trên việc truy vấn của user được diễn đạt như thế nào. Đại số quan hệ là ngôn ngữ thủ tục. Bằng cách sử dụng các phép toán bậc cao, trong truy vấn người sử dụng phải chỉ rõ kết quả sẽ nhận được như thế nào. Các tính toán quan hệ là phi thủ tục, trong truy vấn người sử dụng chỉ rõ các quan hệ sẽ nhận được trong kết quả. Cả hai ngôn ngữ này đều được Codd (Codd, 1970) đề nghị, ông ta cũng chứng minh rằng chúng là tương đương theo nghĩa sức mạnh diễn đạt (Codd, 1972). Đại số quan hệ được sử dụng nhiều hơn các tính toán quan hệ trong nghiên cứu của các vấn đề CSDL phân tán bởi vì nó ở mức thấp hơn và tương ứng trực 20 tiếp hơn với các chương trình được trao đổi trên một mạng. Điều này chủ yếu là tính toán quan hệ có thể được chuyển đổi thành đại số quan hệ. Để cho đầy đủ, ta trình bày cả hai. 1.1.4.1. Đại số quan hệ Đại số quan hệ bao gồm một tập hợp các phép toán thao tác trên các quan hệ. Nó có nguồn gốc từ lý thuyết tập hợp (các quan hệ tương ứng với các tập hợp). Mỗi phép toán lấy một hoặc hai quan hệ làm toán hạng và tạo ra một quan hệ kết quả. Kết quả đó có thể lại là toán hạng của phép toán khác. Các phép toán này cho phép truy vấn và cập nhật cơ sở dữ liệu. Các phép toán đại số Có 5 phép toán đại số quan hệ và 5 phép toán khác có thể được định nghĩa theo các phép toán này. Các phép toán cơ bản là phép chọn, phép chiếu, phép hợp, phép trừ quan hệ và tích Đecac. Hai phép toán đầu là hai phép toán một ngôi và ba phép toán sau là các phép toán hai ngôi. Các phép toán thêm vào có thể được định nghĩa theo các phép toán cơ bản này là phép giao, nối θ, nối tự nhiên, nửa nối và phép chia. Trên thực tế, đại số quan hệ được mở rộng với các phép toán để nhóm hoặc sắp xếp các quan hệ và để thực hiện các hàm số học hoặc hàm nhóm. Các toán hạng của một số các phép toán hai ngôi phải tương thích hợp. Hai quan hệ R và S là tương thích hợp khi và chỉ khi chúng cùng cấp và thuộc tính thứ i của mỗi quan hệ là được định nghĩa trên cùng một miền. Dĩ nhiên, phần thứ hai của định nghĩa là đúng khi và chỉ khi các thuộc tính của quan hệ được xác định bằng các vị trí tương quan của chúng ở bên trong quan hệ chứ không phải bằng tên của chúng. Nếu thứ tự tương quan của các thuộc tính là không quan trọng thì cần phải thay phần thứ hai của định nghĩa bằng câu: các thuộc tính tương ứng của hai quan hệ phải được định nghĩa trên cùng một miền. Phép chọn Phép chọn tạo ra một tập con ngang của một quan hệ cho trước. Tập hợp con bao gồm tất cả các bộ thỏa mãn một công thức (điều kiện). Phép chọn từ một quan hệ R được ký hiệu là: 21 σ F (R) Phép chiếu Phép chiếu tạo ra một tập hợp con dọc của một quan hệ. Quan hệ kết quả chỉ chứa các thuộc tính của quan hệ nguyên thủy nào mà trên đó phép chiếu được thực hiện. Như vậy, cấp của một quan hệ kết quả là nhỏ hơn hoặc bằng cấp của quan hệ nguyên thủy. Phép tính của quan hệ R trên các thuộc tính A, B được ký hiệu là: A,B (R) Để ý rằng kết quả của một phép chiếu có thể chứa các bộ giống nhau. Trong trường hợp này, các bộ lặp lại có thể bị xóa khỏi quan hệ kết quả. Có thể chỉ rõ phép chiếu có hoặc không có loại bỏ lặp Phép hợp Hợp của hai quan hệ R và S, ký hiệu R S, là tập hợp của tất cả các bộ trong R, hoặc trong S, hoặc trong cả hai. Điều kiện là R và S phải tương thích hợp. Cũng như trong trường hợp của phép chiếu, các bộ lặp cũng thường được loại bỏ. Phép hợp có thể được sử dụng để chèn các bộ mới vào một quan hệ đang tồn tại, trong đó các bộ mới này tạo nên một trong các quan hệ toán hạng. Phép hiệu tập hợp Hiệu tập hợp của hai quan hệ R và S, ký hiệu là R – S, là một tập hợp tất cả các bộ ở trong R nhưng không ở trong S. Trong trường hợp này R và S cũng phải tương thích hợp. Phép toán này không đối xứng, nghĩa là R – S S – R. Phép toán này cho phép loại bỏ các bộ ra khỏi một quan hệ. Cùng với phép hợp chúng ta có thể thực hiện các thay đổi các bộ bằng cách loại bỏ sau đó bằng các phép chèn. Tích Đề-các Tích Đề-các của hai quan hệ R cấp k1 và S cấp k2 là một tập hợp của các (k1+k2)-bộ, trong đó mỗi bộ kết quả là một kết nối của một bộ của R với mỗi bộ của S, với tất cả các bộ của R và S. Tích Đề-các của R và S được ký hiệu là R x S. 22 Có khả năng là hai quan hệ có thể có các thuộc tính trùng tên. Trong trường hợp này các tên thuộc tính được bắt đầu bằng tên của quan hệ để duy trì tính duy nhất của các tên thuộc tính bên trong một quan hệ. Phép giao Phép giao của hai quan hệ R và S, ký hiệu R S, bao gồm tập hợp tất cả các bộ vừa ở trong R vừa ở trong S. Theo các phép toán cơ bản, nó có thể được biểu diễn là R S = R – (R – S). Nối θ Phép nối là một suy diễn của tích Đecac. Có nhiều dạng nối, tổng quát nhất là nối θ, thường được gọi là nối. Phép nối θ của hai quan hệ R và S được ký hiệu là R F S Trong đó F là một công thức chỉ vị từ nối. Vị từ nối được chỉ ra tương ứng như một vị từ chọn nhưng các số hạng có dạng R.A θ S.B, trong đó A và B là các thuộc tính của R và S tương ứng. Phép nối của hai quan hệ tương đương với việc thực hiện một phép chọn, sử dụng vị từ nối như là công thức chọn trên tích Đecac của hai quan hệ toán hạng. Như vậy R F S = σ F(R x S) Trong sự tương đương ở trên chúng ta cần chú ý rằng nếu F bao hàm cả hai thuộc tính của quan hệ mà chúng là chung cho cả hai thì một phép chiếu là cần thiết để đảm Nối tự nhiên Một nối tự nhiên là một nối bằng của hai quan hệ trên một thuộc tính được chỉ ra, cụ thể hơn trên các thuộc tính có miền xác định như nhau. Có một sự khác nhau là thông thường các thuộc tính mà trên nó phép nối tự nhiên được thực hiện chỉ xuất hiện một làn trong kết quả. Một nối tự nhiên được thể hiện như một phép nối không có công thức: R A S 23 Trong đó A là thuộc tính chung của R và S. Chú ý rằng các thuộc tính nối tự nhiên có thể có các tên khác nhau trong hai quan hệ. Trong trường hợp đó, cái cần đòi hỏi là chúng có chung một miền giá trị. Trong trường hợp này phép nối được ký hiệu là R A B S, trong đó A là thuộc tính nối của R, B là của S. Phép nửa nối Phép nửa nối của quan hệ R được xác định trên tập thuộc tính A và quan hệ S được xác định trên tập thuộc tính B là tập con của các thuộc tính của R tham gia vào phép nối của R và S. Nó được ký hiệu là: R F S = A(R F S) Ưu điểm của phép nửa nối là nó giảm số các bộ cần phải thực hiện để tạo thành phép nối. Trong các hệ CSDL tập trung, điều đó là quan trọng bởi vì nó thường dẫn đến việc sử dụng bộ nhớ tốt hơn, làm giảm các truy cập bộ nhớ phụ. Điều đó còn quan trọng hơn trong CSDL phân tán vì nó thường làm giảm số dữ liệu cần truyền giữa các trạm để thực hiện một truy vấn. Chú ý rằng phép nửa nối là không đối xứng, nghĩa là R F S S F R Phép chia Phép chia của quan hệ R cấp r với quan hệ S cấp s (r > s và s 0) là một tập các (r-s)-bộ t sao cho với mọi bộ u trong S, bộ tu trong R. Phép chia được ký hiệu là R S và được biểu diễn qua các phép toán cơ bản như sau: R S = A(R) – A(( A(R x S) – R) Trong đó A là tập các thuộc tính của R không có trong S. Các chương trình đại số quan hệ Vì tất cả các phép toán lấy các quan hệ là dữ liệu vào (input) và tạo ra các quan hệ như là dữ liệu ra (output), chúng ta có thể lồng các phép toán quan hệ bằng cách sử dụng dấu ngoặc và biểu diễn các chương trình đại số quan hệ. Các dấu ngoặc chỉ thứ tự của việc thực hiện. 1.1.4.2. Các tính toán quan hệ Trong các quan hệ dựa trên tính toán quan hệ, thay vì chỉ rõ làm thế nào để nhận được kết quả, người ta chỉ ra kết quả là gì bằng cách biểu diễn mối liên kết 24 được đề nghị để đảm nhận kết quả. Các ngôn ngữ tính toán quan hệ rơi vào hai nhóm: tính toán quan hệ bộ và tính toán quan hệ miền. Sự khác nhau của hai nhóm là theo thuật ngữ của biến nguyên thủy được sử dụng trong việc diễn đạt truy vấn. Các ngôn ngữ tính toán quan hệ có một cơ sở lý thuyết vững chắc bởi vì chúng dựa trên logic vị từ bậc nhất. Ngữ nghĩa được cho trước đối với các công thức bằng cách thể hiện chúng như là các khẳng định trên CSDL. Một CSDL quan hệ có thể được xem như một tập hợp các bộ hoặc một tập hợp các miền. Tính toán quan hệ bộ thể hiện một biến trong một công thức như là một bộ của quan hệ trong khi đó tính toán quan hệ miền thể hiện một biến như giá trị của một miền. Các tính toán quan hệ bộ (tuple relational calculus) Biến nguyên thủy được sử dụng trong các tính toán quan hệ là một biến bộ, nó chỉ rõ một bộ của quan hệ. Nói cách khác, nó biến thiên trên các bộ của quan hệ. Các tính toán bộ là các tính toán quan hệ ban đầu được Codd phát triển (Codd-1970) Trong tính toán quan hệ bộ, các truy vấn được chỉ ra dưới dạng: { t | F(t) } Trong đó: t là một biến bộ, F là một công thức xây dựng tốt (wff). Các công thức nguyên tử thuộc hai dạng: a. Biểu thức thành viên của bộ: nếu t là một biến bộ biến thiên trên các bộ của quan hệ R thì biểu thức “bộ t thuộc quan hệ R” là một công thức nguyên tử và được diễn đạt là R.t hoặc R(t) b. Điều kiện. Các điều kiện được định nghĩa như sau: (a). s[A] θ t[B], trong đó s và t là các biến bộ, A và B là các thành phần của s và t tương ứng, θ là một trong các so sánh số học , =, , . Điều kiện này chỉ rõ rằng thành phần A của s đứng trong quan hệ θ đối với thành phần B của t. Ví dụ, s[SAL] > t[SAL] (b). s[A] θ c, trong đó s, A và θ được định nghĩa như trên và c là một hằng. Ví dụ, s[NAME] = “Smith” 25 Để ý rằng A được định nghĩa như một thành phần của biến bộ s. Bởi vì biến thiên của s là một quan hệ cụ thể, chẳng hạn S nó bị bắt buộc là thành phần A của s tương ứng với thuộc tính A của s Có nhiều ngôn ngữ dựa trên tính toán bộ, ngôn ngữ phổ biến nhất là SQL. SQL bây giờ là một chuẩn quốc tế với các phiên bản công bố vào năm 1986 (SQL 1), 1989 (sửa đổi SQL 1) và 1992 (SQL 2). Một phiên bản mới bao gồm các mở rộng ngôn ngữ hướng đối tượng đang được công bố từng phần từ 1998. SQL cung cấp một cách tiếp cận không đổi đến thao tác dữ liệu (trích rút, cập nhật), định nghĩa dữ liệu (thao tác lược đồ) và kiểm soát (quyền, tính toàn vẹn, …) Các truy vấn trong SQL có dạng: Ví dụ 1.7: Truy vấn trích rút SELECT EMP, ENAME FROM EMP, ASG, PROJ WHERE EMP.ENO = ASG.ENO AND ASG.PNO = PROJ.PNO AND PROJ.PNAME = “CAD/CAM” Ví dụ 1.8: Truy vấn cập nhật UPDATE PAY SET SAL = 25000 WHERE P.TITLE = “Programmer”; Các tính toán quan hệ trên miền Sự khác nhau cơ bản giữa ngôn ngữ quan hệ bộ và ngôn ngữ quan hệ miền là việc sử dụng biến miền trong ngôn ngữ quan hệ miền. Một biến miền biến thiên trên các giá trị trong một miền và chỉ rõ một thành phần của một bộ. Nói cách khác, miền biến thiên của một biến miền bao gồm các miền mà trên đó quan hệ được định nghĩa. Các wff được thể hiện theo hoàn cảnh đó. Các truy vấn được chỉ ra dưới dạng sau đây: x1, x2, …, xn | F(x1, x2,…, xn) Trong đó: F là một wff và x1, x2, …, xn là các biến tự do 26 Thành công của ngôn ngữ tính toán quan hệ miền chủ yếu là ngôn ngữ QBE (Zloof 1977), đó là một ứng dụng hiển thị của tính toán miền. Các truy vấn trích rút và cập nhật tương ứng với các truy vấn SQL ở trên được viết trong QBE như sau: EMP ENO ENAME TITLE E2 P. ASG ENO PNO RESP DUR E2 P3 PROJ PNO PNAME BUDGET P3 CAD/CAM Trong đó P. có nghĩa là Print Hình 1.5 Truy vấn trích rút trong QBE Trong đó U. có nghĩa là Update Hình 1.6 Truy vấn cập nhật trong QBE 1.1.4.3. Tương tác với các ngôn ngữ lập trình Các ngôn ngữ dữ liệu quan hệ là không đủ để viết các chương trình ứng dụng phức tạp. Vì vậy việc tương tác một ngôn ngữ dữ liệu quan hệ với một ngôn ngữ lập trình mà trong đó ứng dụng được viết là điều cần thiết. Có hai cách tiếp cận chính trong việc cung cấp dịch vụ này: buộc chặt (tighly coupled) và buộc lỏng (loosely couple). Phương pháp tighly couple bao gồm việc mở rộng ngôn ngữ lập trình nào đấy với các lệnh thao tác dữ liệu. Ví dụ ngôn ngữ thế hệ 4 (4GL-Martin 1985). Phương pháp loosly couple bao gồm việc tích hợp ngôn ngữ dữ liệu với một ngôn ngữ lập trình bằng cách sử dụng các lời gọi CSDL, ví dụ embedded SQL. 1.1.5. Hệ Quản trị CSDL quan hệ PAY TITLE SAL Programmer U.250000 27 Hệ QTCSDL là một thành phần phần mềm hỗ trợ mô hình quan hệ và ngôn ngữ quan hệ. Một hệ QTCSDL là một chương trình reentrant được phân chia bởi nhiều thực thể hoạt động được gọi là các giao tác (transaction), chạy các chương trình CSDL. Khi chạy trên một máy tính vạn năng, hệ QTCSDL được tương tác với hai thành phần khác: hệ thống con truyền thông và hệ điều hành. Kiến trúc chung của một hệ QTCSDL (tập trung) được mô tả như ở hình 1.7 Hình 1.7 Kiến trúc chung của HQTCSDL tập trung Hệ thống con truyền thông cho phép tương tác HQTCSDL với các hệ thống con khác để truyền thông tin với các ứng dụng. Ví dụ, monitor đầu cuối cần truyền thông với HQTCSDL để chạy các giao tác tương tác. Hệ điều hành cung cấp sự tương tác giữa HQTCSDL với các tài nguyên của máy tính (bộ xử lý, bộ nhớ, chương trình điều khiển đĩa,…) Các chức năng của một HQTCSDL thực hiện có thể được xếp tầng như hình 1.8, trong đó các mũi tên chỉ hướng của CSDL và luồng kiểm soát. Lấy cách tiếp cận trên xuống, các tầng là giao diện, kiểm tra, dịch, thực hiện, truy cập dữ liệu và quản trị tương thích. Hệ thống con truyền thông Hệ QTCSDL Hệ điều hành Chương trình 1 Chương trình n CSDL 28 Tầng giao diện quản trị giao diện đối với các ứng dụng. Có thể có nhiều giao diện như là SQL nhúng trong C hay QBE. Các chương trình ứng dụng CSDL được thực hiện trên các khung nhìn ngoài của CSDL. Với một ứng dụng, một khung nhìn là có lợi, biểu diễn sự cảm nhận cụ thể của nó với CSDL (được nhiều ứng dụng chia sẻ). Một khung nhìn quan hệ là một quan hệ ảo suy từ các quan hệ cơ sở bằng việc áp dụng các phép toán đại số quan hệ. Quản trị khung nhìn bao gồm việc dịch các truy vấn của user từ dữ liệu bên ngoài thành dữ liệu quan niệm (các quan hệ cơ sở). Nếu truy vấn của user được diễn đạt trong tính toán quan hệ, truy vẫn áp dụng cho dữ liệu vẫn còn cùng một dạng. Tầng kiểm tra (control layer) kiểm tra truy vấn bằng cách thêm vào các vị từ toàn vẹn ngữ nghĩa và vị từ quyền. Các ràng buộc toàn vẹn ngữ nghĩa và các quyền được chỉ rõ trong tính toán quan hệ. Dữ liệu ra của tầng này là một truy vấn được làm giàu trong tính toán quan hệ. Tầng xử lý truy vấn (query processing layer) ánh xạ truy vấn thành một dãy tối ưu mức thấp hơn. Tầng này liên quan với thao tác. Nó phân tích truy vấn thành một cây phép toán quan hệ và cố gắng tìm thứ tự “tối ưu” của các phép toán. Kết quả được lưu trữ trong phương án thực hiện. Dữ liệu ra của tầng này là một truy vấn được diễn đạt trong đại số quan hệ (hoặc trong mã mức thấp hơn). Tầng thực hiện (execution layer) điều khiền việc thực hiện phương án truy cập, bao gồm cả quản lý giao tác (commit, restart) làm đồng bộ hóa các phép toán quan hệ. Nó thông dịch các phép toán quan hệ bằng cách gọi tầng truy cập dữ liệu thông qua các truy vấn trích rút và cập nhật. Tầng truy cập dữ liệu (data access layer) quản trị các cấu trúc dữ liệu thể hiện các quan hệ (files, indices). Nó cũng quản lý các buffer bằng việc lưu trữ các dữ liệu được truy cập đến các đĩa để nhận hoặc ghi dữ liệu. Cuối cùng, tầng tương thích (consistency layer) quản lý các kiểm soát đồng thời và ghi nhật ký đối với các truy vấn cập nhật. Tầng này cho phép các giao tác, hệ thống, và các phương tiện khôi phục sau hư hỏng. 29 Relational calculus Relational calculus Relational algebra Retrieval/update Retrieval/update Relational calculus Interface Control Compilation Execution Data access Consistency Hình 1.8 Các tầng của HQTCSDL quan hệ 1.2. CÁC RÀNG BUỘC TOÀN VẸN TRÊN CSDL QUAN HỆ Một vấn đề quan trọng và khó khăn khác đối với hệ CSDL là làm thế nào để đảm bảo tính tương thích cơ sở dữ liệu. Một trạng thái cơ sở dữ liệu được nói là tương thích nếu cơ sở dữ liệu thỏa mãn một tập hợp các ràng buộc gọi là các ràng buộc toàn vẹn ngữ nghĩa. Việc duy trì một cơ sở dữ liệu tương thích đòi hỏi User interface View manegerment Semantic Intergrity Control Authorization Checking Query Decomposition and Optimisation Access Plan Management Access Plan Execution Control Algebra Operation Execution Buffer management Access method Concurrency Control Logging DATABASE result 30 nhiều cơ cấu như là kiểm soát đồng thời, tính tin cậy, sự bảo vệ, kiểm soát toàn vẹn ngữ nghĩa. Kiểm soát toàn vẹn ngữ nghĩa đảm bảo tính tương thích của cơ sở dữ liệu bằng cách chối bỏ các chương trình cập nhật dẫn đến trạng thái cơ sở dữ liệu không tương thích hoặc là bằng cách kích hoạt các hành động cụ thể trên trạng thái CSDL, chúng đền bù đối với ảnh hưởng của các chương trình cập nhật. Nghĩa là cơ sở dữ liệu được cập nhật phải thỏa mãn một tập hợp các ràng buộc toàn vẹn. Nói chung, các ràng buộc toàn vẹn ngữ nghĩa là các quy tắc diễn đạt các hiểu biết về các tính chất của ứng dụng. Chúng định nghĩa các tính chất ứng dụng tĩnh hoặc động mà các đối tượng hoặc các khái niệm thao tác của một mô hình dữ liệu không thể bắt được một cách trực tiếp. Khái niệm của một quy tắc toàn vẹn như vậy được liên kết mạnh mẽ với quy tắc của mô hình dữ liệu theo nghĩa là các quy tắc này có thể bắt giữ được thông tin ngữ nghĩa về ứng dụng nhiều hơn. Có hai kiểu ràng buộc toàn vẹn có thể được phân biệt: các ràng buộc cấu trúc và các ràng buộc ứng xử. Các ràng buộc cấu trúc diễn đạt các tính chất ngữ nghĩa có sẵn đối với mô hình. Ví dụ về các ràng buộc như vậy là ràng buộc khóa duy nhất trong mô hình mạng. Về phía khác, các ràng buộc ứng xử điều chỉnh các ứng xử của ứng dụng. Như vậy nó là chủ yếu trong quá trình thiết kế cơ sở dữ liệu. Chúng có thể biểu thị các liên kết giữa các đối tượng như là đưa vào sự phụ thuộc trong mô hình quan hệ hoặc mô tả các cấu trúc và tính chất của đối tượng. Việc tăng sự đa dạng của các ứng dụng cơ sở dữ liệu và sự phát triển mới đây của các công cụ giúp đỡ thiết kế cơ sở dữ liệu kêu gọi đối với các ràng buộc toàn vẹn mạnh mẽ có thể làm giàu mô hình dữ liệu. Kiểm soát toàn vẹn đã xuất hiện với xử lý dữ liệu và đã tiến hóa từ các phương pháp thủ tục (trong đó các kiểm soát được nhúng vào trong các chương trình ứng dụng) đến các phương pháp mô tả. Các phương pháp mô tả đã nổi lên với mô hình quan hệ để làm giảm nhẹ vấn đề độc lập dữ liệu/chương trình, dư thừa mã và sự thực hiện nghèo nàn của các phương pháp thủ tục. Tư tưởng là diễn đạt các ràng buộc toàn vẹn bằng cách sử dụng các khẳng định của tính toán 31 vị từ. Một tập hợp các khẳng định toàn vẹn ngữ nghĩa như vậy định nghĩa sự tương thích cơ sở dữ liệu. Phương pháp này cho phép người ta mô tả và sửa đổi các khẳng định toàn vẹn phức tạp một cách dễ dàng. Vấn đề chính trong việc hỗ trợ việc kiểm soát toàn vẹn ngữ nghĩa tự động là chi phí của việc kiểm tra các khẳng định có thể quá cao. Việc áp đặt các khẳng định toàn vẹn là tốn kém nói chung nó đòi hỏi truy cập đến một lượng dữ liệu lớn không bao hàm trong các cập nhật cơ sở dữ liệu. Vấn đề sẽ khó khăn hơn khi các khẳng định được định nghĩa trên một cơ sở dữ liệu phân tán. Có nhiều cách giải quyết đã được nghiên cứu để thiết kế một hệ thống toàn vẹn con bằng cách tổ hợp các chiến lược tối ưu. Mục đích của chúng là (1) hạn chế số các khẳng định cần được áp buộc, (2) làm giảm số các truy cập dữ liệu để áp buộc một khẳng định cho trước trong sự có mặt của một chương trình cập nhật, (3) định nghĩa một chiến lược ngăn ngừa phát hiện các không tương thích theo cách tránh các cập nhật không thực hiện, (4) thực hiện càng nhiều càng tốt các kiểm soát toàn vẹn tại thời điểm dịch. Một số ít các cách giải quyết này đã được cài đặt nhưng chúng chịu một sự mất tổng quát. Hoặc là chúng được hạn chế đến một tập hợp nhỏ các khẳng định (các ràng buộc tổng quát hơn sẽ có một chi phí kiểm tra quá cao). Trong phần này trình bày các giải pháp kiểm tra toàn vẹn ngữ nghĩa trong các hệ thống tập trung. Bởi vì ngữ cảnh của chúng ta mô hình quan hệ, chúng ta chỉ xem xét các phương pháp mô tả. Nội dung của phần này phần lớn dựa trên công trình kiểm soát toàn vẹn ngữ nghĩa đối với các hệ thống tập trung và đối với các hệ thống phân tán (của các tác giả Simon và Valduriez) 1.2.1. Kiểm soát toàn vẹn ngữ nghĩa tập trung Một hệ thống con toàn vẹn ngữ nghĩa có hai thành phần chính: một ngôn ngữ để diễn đạt và thao tác các khẳng định và một cơ cấu tăng cường thực hiện các hành động cụ thể để bắt tuân theo toàn vẹn cơ sở dữ liệu tại các update. 1.2.1.1. Khái niệm ràng buộc toàn vẹn Trong mỗi CSDL luôn tồn tại nhiều mối liên hệ giữa các thuộc tính, giữa các bộ; sự liên hệ này có thể xảy ra trong cùng một quan hệ hoặc trong các quan hệ 32 của một lược đồ CSDL. Các mối liên hệ này là những điều kiện bất biến mà tất cả các bộ của những quan hệ có liên quan trong CSDL đều phải thoả mãn ở mọi thời điểm. Những điều kiện bất biến đó được gọi là ràng buộc toàn vẹn ... Trong thực tế ràng buộc toàn vẹn là các quy tắc quản lý được áp đặt trên các đối tượng của thế giới thực. Chẳng hạn mỗi sinh viên phải có một mã sinh viên duy nhất, hai thí sinh dự thi vào một trường phải có số báo danh khác nhau, một sinh viên dự thi một môn học không quá 3 lần,… Nhiệm vụ của người phân tích thiết kế là phải phát hiện càng đầy đủ các ràng buộc toàn vẹn càng tốt và mô tả chúng một cách chính xác trong hồ sơ phân tích thiết kế - đó là một việc làm rất quan trọng. Ràng buộc toàn vẹn được xem như là một công cụ để diễn đạt ngữ nghĩa của CSDL. Một CSDL được thiết kế cồng kềnh nhưng nó thể hiện được đầy đủ ngữ nghĩa của thực tế vẫn có giá trị cao hơn rất nhiều so với một cách thiết kế gọn nhẹ nhưng nghèo nàn về ngữ nghĩa vì thiếu các ràng buộc toàn vẹn của CSDL. Công việc kiểm tra ràng buộc toàn vẹn thường được tiến hành vào thời điểm cập nhật dữ liệu (thêm, sửa, xoá). Những ràng buộc toàn vẹn phát sinh phải cần được ghi nhận và xử lý một cách tường minh (thường là bởi một hàm chuẩn hoặc một đoạn chương trình). Ràng buộc toàn vẹn và kiểm tra sự vi phạm ràng buộc toàn vẹn là hai trong số những vấn đề quan trọng trong quá trình phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu, nếu không quan tâm đúng mức đến những vấn đề trên, thì có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng về tính an toàn và toàn vẹn dữ liệu, đặc biệt là đối với những cơ sở dữ liệu lớn. 1.2.1.2. Các yếu tố của ràng buộc toàn vẹn Mỗi ràng buộc toàn vẹn có bốn yếu tố: điều kiện, bối cảnh, bảng tầm ảnh hưởng và hành động phải cần thực hiện khi phát hiện có ràng buộc toàn vẹn bị vi phạm: - Điều kiện: Điều kiện của ràng buộc toàn vẹn là sự mô tả, và biểu diễn hình thức nội dung của nó. Điều kiện của một ràng buộc toàn vẹn R có thể được biểu diễn bằng ngôn ngữ tự nhiên, ngôn ngữ đại số quan hệ, ngôn ngữ mã giả, ngôn ngữ 33 truy vấn SQL,… ngoài ra điều kiện của ràng buộc toàn vẹn cũng có thể được biểu diễn bằng phụ thuộc hàm. Ví dụ: Sau đây là một số ràng buộc toàn vẹn trên lược đồ CSDL quản lý sinh viên. Mỗi lớp học phải có một mã số duy nhất để phân biệt với các lớp học khác trong trường. Mỗi lớp học phải thuộc về một khoa của trường. Mỗi sinh viên có một mã số sinh viên duy nhất, không trùng với bất cứ sinh viên nào trong trường. Mỗi học viên phải đăng ký vào một lớp học trong trường. Mỗi học viên chỉ được thi tối đa 3 lần cho mỗi môn học. Tổng số học viên của một lớp phải lớn hơn hoặc bằng số lượng đếm được của một lớp tại một thời điểm nào đó. - Bối cảnh: Bối cảnh của ràng buộc toàn vẹn là những quan hệ mà ràng buộc đó có hiệu lực hay nói một cách khác, đó là những quan hệ cần phải được kiểm tra khi tiến hành cập nhật dữ liệu. Bối cảnh của một ràng buộc toàn vẹn có thể là một hoặc nhiều quan hệ. Chẳng hạn với ràng buộc toàn vẹn R trên thì bối cảnh của nó là quan hệ Sinhvien. - Bảng tầm ảnh hưởng: Trong quá trình phân tích thiết kế một CSDL, người phân tích cần lập bảng tầm ảnh hưởng cho một ràng buộc toàn vẹn nhằm xác định thời điểm cần phải tiến hành kiểm tra khi tiến hành cập nhật dữ liệu. Thời điểm cần phải kiểm tra ràng buộc toàn vẹn chính là thời điểm cập nhật dữ liệu. Một bảng tầm ảnh hưởng của một ràng buộc toàn vẹn có dạng sau: Tên quan hệ Thêm (T) Sửa (S) Xoá (X) r1 + 34 r2 - r3 -(*) … rn Bảng này chứa toàn các ký hiệu +, – hoặc -(*). Chẳng hạn + tại (dòng r1, cột Thêm) thì có nghĩa là khi thêm một bộ vào quan hệ r1 thì ràng buộc toàn vẹn bị vi phạm. Dấu - Tại ô (dòng r2, cột sửa) thì có nghĩa là khi sửa một bộ trên quan hệ r2 thì ràng buộc toàn vẹn không bị vi phạm. Quy ước: - Không được sửa thuộc tính khoá. - Nếu không bị vi phạm do không được phép sửa đổi thì ký hiệu là - (*). - Hành động cần phải có khi phát hiện có ràng buộc toàn vẹn bị vi phạm: Khi một ràng buộc toàn vẹn bị vi phạm, cần có những hành động thích hợp. Thông thường có 2 giải pháp: Thứ nhất: Đưa ra thông báo và yêu cầu sửa chữa dữ liệu của các thuộc tính cho phù hợp với quy tắc đảm bảo tính nhất quán dữ liệu. Thông báo phải đầy đủ và phải thân thiện với người sử dụng. Giải pháp này là phù hợp cho việc xử lý thời gian thực. Thứ hai: Từ chối thao tác cập nhật. Giải pháp này là phù hợp đối với việc xử lý theo lô. Việc từ chối cũng phải được lưu lại bằng những thông báo đầy đủ, rõ ràng vì sao thao tác bị từ chối và cần phải sữa lại những dữ liệu nào? Khóa nội, khoá ngoại, giá trị NOT NULL là những ràng buộc toàn vẹn miền giá trị của các thuộc tính. Những ràng buộc toàn vẹn này là những ràng buộc toàn vẹn đơn giản trong CSDL. Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thường có các cơ chế tự động kiểm tra các ràng buộc toàn vẹn về miền giá trị của khoa nội, khoá ngoại, giá trị NOT NULL. Việc kiểm tra ràng buộc toàn vẹn có thể tiến hành vào những thời điểm sau đây. 35 Thứ nhất: Kiểm tra ngay sau khi thực hiện một thao tác cặp nhật CSDL. Thao tác cặp nhật chỉ được xem là hợp lệ nếu như nó không vi phạm bất cứ một ràng buộc toàn vẹn nào, nghĩa là nó không làm mất tính toàn vẹn của CSDL Nếu vi phạm ràng buộc toàn vẹn, thao tác cặp nhật bị coi là không hợp lệ và sẽ bị hệ thống huỷ bỏ (hoặc có một xử lý thích hợp nào đó). Thứ hai: Kiểm tra định kỳ hay đột xuất, nghĩa là việc kiểm tra ràng buộc toàn vẹn được tiến hành độc lập với thao tác cặp nhật dữ liệu. Đối với những trường hợp vi phạm ràng buộc toàn vẹn, hệ thống có những xử lý ngầm định hoặc yêu cầu người sử dụng xử lý những sai sót một cách tường minh. 1.2.1.3. Phân loại ràng buộc toàn vẹn Trong quá trình phân tích thiết kế CSDL, người phân tích phải phát hiện tất cả các ràng buộc toàn vẹn tiềm ẩn trong CSDL đó. Việc phân loại các ràng buộc toàn vẹn là rất có ích, nó nhằm giúp cho người phân tích có được một định hướng để phát hiện các ràng buộc toàn vẹn, tránh bỏ sót. Các ràng buộc toàn vẹn có thể được chia làm hai loại chính như sau: - Thứ nhất: Ràng buộc toàn vẹn có phạm vi là một quan hệ bao gồm: Ràng buộc toàn vẹn miền giá trị, ràng buộc toàn vẹn liên thuộc tính, ràng buộc toàn vẹn liên bộ. Thứ hai: Ràng buộc toàn vẹn có phạm vi là nhiều quan hệ bao gồm: Ràng buộc toàn vẹn phụ thuộc tồn tại, ràng buộc toàn vẹn liên bộ - liên quan hệ, ràng buộc toàn vẹn liên thuộc tính - liên quan hệ. Để minh hoạ, chúng ta xét ví dụ sau đây: Ví dụ 1.9: Cho một CSDL C dùng để quản lý việc đặt hàng và giao hàng của một công ty. Lược đồ CSDL C gồm các lược đồ quan hệ sau: Q1: Khach (MAKH, TENKH, DIACHIKH, DIENTHOAI) Mô tả: 36 Mỗi khách hàng có một mã khách hàng (MAKH) duy nhất, mỗi MAKH xác định tên khách hàng (TENKH), địa chỉ (DIACHIKH), số điện thoại (DIENTHOAI). Q2: Hang (MAHANG, TENHANG, QUYCACH, DVTINH) Mô tả: Mỗi mặt hàng có một mã hàng (MAHANG) duy nhất, mỗi MAHANG xác định tên hàng (TENHANG), quy cách hàng (QUYCACH), đơn vị tính (DVTINH). Q3: Dathang (SODH, MAHANG, SLDAT, NGAYDH, MAKH) Mô tả: Mỗi mã số đặt hàng (SODH) xác định một ngày đặt hàng (NGAYDH) và mã khách hàng tương ứng (MAKH). Biết mã số đặt hàng và mã mặt hàng thì biết được số lượng đặt hàng (SLDAT). Mỗi khách hàng trong một ngày có thể có nhiều lần đặt hàng. Q4: Hoadon (SOHD, NGAYLAP, SODH, TRIGIAHD, NGAYXUAT) Mô tả: Mỗi hoá đơn tổng hợp có một mã số duy nhất là SOHD, mỗi hoá đơn bán hàng có thể gồm nhiều mặt hàng. Mỗi hoá đơn xác định ngày lập hoá đơn (NGAYLAP), ứng với số đặt hàng nào (SODH). Giả sử rằng hoá đơn bán hàng theo yêu cầu của chỉ một đơn đặt hàng có mã số là SODH và ngược lại, mỗi đơn đặt hàng chỉ được giải quyết chỉ trong một hoá đơn. Do điều kiện khách quan có thể công ty không giao đầy đủ các mặt hàng cũng như số lượng từng mặt hàng yêu cầu trong đơn đặt hàng nhưng không bao giờ giao vượt ngoài yêu cầu. Mỗi hoá đơn xác định một trị giá của những mặt hàng trong hoá đơn (TRIGÍAHD) và một ngày xuất kho giao hàng cho khách (NGAYXUAT). Q5: Chitiethd (SOHD, MAHANG, GIABAN, SLBAN) Mô tả: Mỗi SOHD, MAHANG xác định giá bán (GIABAN) và số lượng bán (SLBAN) của một mặt hàng trong một hoá đơn. Q6: Phieuthu (SOPT, NGAYTHU, MAKH, SOTIEN) 37 Mô tả: Mỗi phiếu thu có một số phiếu thu (SOPT) duy nhất, mỗi SOPT xác định một ngày thu (NGAYTHU) của một khách hàng có mã khách hàng là MAKH và số tiền thu là SOTIEN. Mỗi khách hàng trong một ngày có thể có nhiều số phiếu thu. 1.2.1.3.1. Ràng buộc toàn vẹn có bối cảnh là một quan hệ: a. Ràng Buộc Toàn Vẹn liên bộ: + Ràng buộc toàn vẹn về khoá chính: Đây là một trường hợp đặc biệt của Ràng Buộc toàn Vẹn liên bộ, ràng buộc toàn vẹn này rất phổ biến và thường được các hệ quản trị CSDL tự động kiểm tra. Ví dụ 1.10 Với r là một quan hệ trên lược đồ quan hệ Khach ta có ràng buộc toàn vẹn sau: R1 :  t1, t2  r t1.MAKH ≠ t2.MAKH + Ràng buộc toàn vẹn về tính duy nhất. Ví dụ: Mỗi phòng ban phải có một tên gọi duy nhất Ngoài ra nhiều khi ta còn gặp những ràng buộc toàn vẹn khác chẳng hạn như ràng buộc toàn vẹn sau trong quan hệ sau đây: KETQUA(MASV, MAMH, LANTHI, DIEM) Mỗi sinh viên chỉ được đăng thi mỗi môn thi tối đa là 3 lần b. Ràng Buộc Toàn Vẹn Về Miền Giá Trị: Ràng buộc toàn vẹn có liên quan đến miền giá trị của các thuộc tính trong một quan hệ. Ràng buộc này thường gặp. Thông thường các hệ quản trị CSDL đã tự động kiểm tra (một số) ràng buộc loại này. Ví dụ 1.11 Với r là một quan hệ của Hoadon ta có ràng buộc toàn vẹn sau: R3 :  t  r R1 Thêm Sửa Xoá Khach + - - 38 t.TRIGIAHD > 0 c. Ràng Buộc Toàn Vẹn Liên Thuộc Tính: Ràng buộc toàn vẹn liên thuộc tính (một quan hệ) là mối liên hệ giữa các thuộc tính trong một lược đồ quan hệ. Ví dụ 1.12 Với r là quan hệ của Hoadon ta có ràng buộc toàn vẹn sau: R4 :  t  r t.NGAYLAP <= t.NGAYXUAT 1.2.1.3.2. Ràng buộc toàn vẹn có bối cảnh là nhiều quan hệ: a- Ràng Buộc Toàn Vẹn Về Khoá ngoại: Ràng buộc toàn vẹn về khoá ngoại còn được gọi là ràng buộc toàn vẹn phụ thuộc tồn tại. Cũng giống như ràng buộc toàn vẹn về khoá nội, loại ràng buộc toàn vẹn này rất phổ biến trong các CSDL. Ví dụ 1.13 R2.dathang[MAKH]  khach[MAKH] b- Ràng Buộc Toàn Vẹn Liên Thuộc Tính Liên Quan Hệ: Ràng buộc loại này là mối liên hệ giữa các thuộc tính trong nhiều lược đồ quan hệ. Ví dụ 1.14 Với r, s lần lượt là quan hệ của Dathang và Hoadon. Ta có ràng buộc toàn vẹn R5 như sau: R5 :  t1  r,  t2  s Nếu t1.SODH=t2.SODH thì t1.NGAYDH <= t2.NGAYXUAT R3 Thêm Sửa Xoá Hoadon + + - R4 Thêm Sửa Xoá Hoadon + + - R2 Thêm Sửa Xoá dathang + + - Khach - - + 39 c- Ràng Buộc Toàn Vẹn Liên Bộ Liên Quan Hệ: Ràng buộc loại này là mối liên hệ giữa các bộ trong một lược đồ cơ sở dữ liệu. Chẳng hạn như tổng số tiền phải trả trong mỗi hoá đơn (chitiethd) phải bằng TRỊ GIÁ HOÁ ĐƠN của hoá đơn đó trong quan hệ Hoadon. Hoặc số lượng học viên trong một lớp phải bằng SOHOCVIEN của lớp đó. Ngoài ra còn có một số loại RBTV khác như: ràng buộc toàn vẹn về thuộc tính tổng hợp, ràng buộc toàn vẹn do tồn tại chu trình, ràng buộc toàn vẹn về giá trị thuộc tính theo thời gian. 1.2.2. Bắt tuân theo ràng buộc toàn vẹn Bắt tuân theo toàn vẹn ngữ nghĩa bao gồm việc loại bỏ các chương trình cập nhật vi phạm một vài ràng buộc toàn vẹn. Một ràng buộc bị vi phạm khi nó trở thành sai trong trạng thái cơ sở dữ liệu mới được cập nhật sinh ra. Khó khăn chính trong việc thiết kế một hệ thống con toàn vẹn là việc tìm các thuật toán bắt tuân theo có hiệu quả. Có hai phương pháp cơ bản cho phép loại bỏ các cập nhật không tương thích. Phương pháp thứ nhất dựa trên sự phát hiện tính không tương thích. Cập nhật u được thực hiện gây ra việc thay đổi trạng thái cơ sở dữ liệu D thành Du. Bằng việc áp dụng các kiểm tra được suy diễn từ các ràng buộc này, thuật toán bắt tuân theo kiểm tra rằng tất cả các ràng buộc thích hợp là thỏa mãn trong trạng thái Du. Nếu trạng thái Du là không tương thích, hệ QTCSDL có thể cố gắng hoặc là đi đến một trạng thái tương thích khác D’u bằng việc sửa đổi Du với các hành động phụ thêm, hoặc là khôi phục trạng thái D bằng cách hủy bỏ u. Bởi vì các kiểm tra này được áp dụng sau khi đã thay đổi trạng thái cơ sở dữ liệu, chúng thường được gọi là hậu kiểm tra (posttest). Phương pháp này có thể không hiệu quả nếu một lượng công việc lớn (cập nhật D) phải bị hủy bỏ trong trường hợp một thất bại toàn vẹn. R5 Thêm Sửa Xoá Dathang + - - Hoadon + + - 40 Phương pháp thứ hai dựa trên việc ngăn ngừa sự không tương thích. Một cập nhật được thực hiện chỉ khi nó làm thay đổi trạng thái cơ sở dữ liệu thành một trạng thái tương thích. Các bộ chủ thể cho cập nhật hoặc là đã có sẵn một cách trực tiếp (trong trường hợp chèn) hoặc phải được trích rút từ cơ sở dữ liệu (trong trường hợp loại bỏ hoặc sửa đổi). Thuật toán bắt tuân theo kiểm tra rằng tất cả các ràng buộc thích hợp sẽ thỏa mãn sau khi cập nhật các bộ giá trị này. Điều này thường được thực hiện bằng cách áp dụng với các bộ giá trị này các kiểm tra được suy diễn từ các ràng buộc toàn vẹn. Biết rằng các kiểm tra này được áp dụng trước khi trạng thái cơ sở dữ liệu được thay đổi, chúng thường được gọi là các tiền kiểm tra. Phương pháp ngăn ngừa là hiệu quả hơn phương pháp phát hiện bởi vì các cập nhật không bao giờ cần bị hủy bỏ do vi phạm tính toàn vẹn. Thuật toán sửa đổi truy vấn là một ví dụ của phương pháp ngăn ngừa có hiệu quả đặc biệt ở việc bắt tuân theo các ràng buộc miền. Nó thêm các điều kiện khẳng định về điều kiện truy vấn bằng phép toán AND sao cho truy vấn được sửa đổi có thể bắt tuân theo tính toàn vẹn. Để xử lý các khẳng định tổng quát hơn, tiền kiểm tra có thể được tạo ra tại thời điểm định nghĩa khẳng định và bắt tuân theo tại thời gian chạy khi các update xảy ra. Phương pháp được hạn chế đến các cập nhật chèn hoặc xóa một bộ giá trị đơn của quan hệ đơn. Thuật toán xây dựng một tiền kiểm tra tại thời điểm định nghĩa khẳng định cho mỗi khẳng định và mỗi một kiểu cập nhật (insert, delete). Các tiền kiểm tra này được bắt tuân theo tại thời gian chạy. Phương pháp này chấp nhận nhiều quan hệ, các khẳng định nhiều biến, có thể với các hàm nhóm. Nguyên tắc là sự thay thế các biến bộ trong khẳng định bằng các hằng từ một bộ được cập nhật. Mặc dù sự đóng góp quan trọng của nó cho nghiên cứu, phương pháp là khó sử dụng được trong môi trường thực vì sự hạn chế trên các cập nhật. Trong phần còn lại giới thiệu một phương pháp tổ hợp tính tổng quát của các cập nhật được hỗ trợ với ít nhất tính tổng quát của các khẳng định mà đối với nó các tiền kiểm tra được tạo ra. Phương pháp này dựa trên tích, tại thời 41 điểm định nghĩa khẳng định, của các khẳng định thu thập (compled assertion) được sử dụng muộn hơn để ngăn ngừa tổng quát xử lý tập hợp trọn vẹn các khẳng định được sinh ra trong phần trước. Nó làm giảm đáng kể phần của cơ sở dữ liệu phải được kiểm tra khi các khẳng định bắt tuân theo trong sự có mặt của các cập nhật. Định nghĩa của một khẳng định thu thập dựa trên khái niệm các quan hệ vi phân (differentiale relation). Giả sử u là một cập nhật của quan hệ R. R+ và R- là các quan hệ vi phân của R theo u, trong đó R+ chứa các bộ giá trị đươc chèn vào R bởi u và R- chứa các bộ giá trị của R bị loại bỏ bởi u. Nếu u là một phép chèn, R- là rỗng. Nếu u là một phép xóa, R+ là rỗng. Cuối cùng, nếu u là phép sửa đổi quan hệ R sau khi sửa đổi là bằng với R+ (R – R+). Một khẳng định thu thập là một bộ ba (R, T, C) trong đó R là quan hệ, T là một kiểu cập nhật, C là một khẳng định biến thiên trên các quan hệ vi phân bao hàm trong một cập nhật của kiểu T. Khi một ràng buộc toàn vẹn I được định nghĩa, một tập hợp các khẳng định thu thập có thể được sinh ra cho các quan hệ được sử dụng bởi I. Mỗi khi một quan hệ được bao hàm trong I được cập nhật bởi một chương trình u, các khẳng định thu thập phải được kiểm tra để bắt tuân theo I chỉ là khằng định đã được định nghĩa trên I đối với kiểu cập nhật u. Ưu điểm thao tác của phương pháp này là gấp đôi. Trước tiên, số các khẳng định để bắt tuân theo là được làm tối thiểu bởi vì chỉ các khẳng định thu thập của kiểu u cần được kiểm tra. Thứ hai, chi phí bắt tuân theo một khẳng định thu thập là nhỏ hơn chi phí bắt tuân theo I bởi vì nói chung, các quan hệ vi phân là nhỏ hơn nhiều so với các quan hệ cơ sở. Các khẳng định thu thập có thể nhận được bằng cách áp dụng các quy tắc chuyển đổi thành khẳng định nguyên thủy. Các quy tắc dựa trên một phân tích cú pháp của khẳng định và số lượng các giao hoán. Chúng cho phép thay thế các quan hệ vi phân cho quan hệ cơ sở. Bởi vì các khẳng định thu thập là đơn giản hơn các khẳng định nguyên thủy, quá trình tạo ra chúng được gọi là đơn giản hóa. Ví dụ 1.15 42 Xét biểu thức được sửa đổi của ràng buộc khóa ngoài. Các khẳng định thu thập liên kết với ràng buộc này là: (ASG, INSERT, C1), (PROJ, DELETE, C2) và (PROJ, MODIFY,C3) Trong đó: C1 là NEW ASG+, j PROJ : NEW.PNO = j.PNO C2 là g ASG, OLD PROJ : g.PNO OLD.PNO C3 là g ASG, OLD PROJ-, NEW PROJ- ; g.PNO OLD.PNO OR OLD.PNO = NEW.PNO Ưu điểm do các khẳng định thu thập như vậy cung cấp là hiển nhiên. Ví dụ, một loại bỏ trên quan hệ ASG không nằm trong kiểm tra khẳng định nào. Bây giờ chúng ta tổng kết thuật toán bắt tuân theo. Nhớ lại rằng một chương trình cập nhật cập nhật tất cả các bộ giá trị của một quan hệ R thỏa mãn một điều kiện nào đó. Thuật toán hành động trong hai bước: bước thứ nhất tạo ra các quan hệ vi phân R+ và R- từ R. Bước thứ hai đơn giản bao gồm việc trích rút các bộ giá trị của R+ và R- không thỏa mãn các khẳng định thu thập. Nếu không có bộ giá trị nào được rút ra, khẳng định là hợp lệ. Ví dụ 1.15 Giả sử có một phép xóa trên PROJ. Sự bắt tuân theo (PROJ, DELETE, C2) bao gồm việc tạo ra lệnh sau đây: Kết quả trích rút tất cả các bộ giá trị của PROJ- mà ở đó ¬ (C2) Sau đó, nếu kết quả là rỗng, khẳng định được kiểm tra bởi cập nhật. 43 Chương II CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍCH CỰC 2.1. CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍCH CỰC 2.1.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu tích cực Cơ sở dữ liệu tích cực là một CSDL bao gồm tập quy tắc được tự động kích hoạt bằng các sự kiện đã được thực hiện một hành động. Quy tắc đó được gọi là quy tắc ECA. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu mà trong đó một mô hình tổng quát cho các cơ sở dữ liệu tích cực có thể nhìn thấy đã được làm từ các mô hình trigger trước đó đã được đề nghị. 2.1.2. Quy tắc ECA 2.1.2.1. Sự kiện (Event) Một sự kiện là một điều gì đó xảy ra ở một thời điểm. Bởi vậy, việc xác định một sự kiện bao gồm cả việc mô tả sự việc xảy ra được giám sát. Bản chất của việc mô tả và cách thức mà theo đó sự kiện có thể được phát hiện rộng rãi phụ thuộc vào nguồn (Source) hoặc đối tượng phát sinh sự kiện [5]. Các lựa chọn có thể là: - Các hành động cấu trúc, trong trường hợp sự kiện được sinh ra bằng một hành động ở một phần của cấu trúc (ví dụ như: thêm bản ghi, sửa một thuộc tính, truy cập vào 1 bản ghi). - Lời kêu gọi hành vi, trong trường hợp sự kiện được sinh ra bởi việc thực hiện một vài hành động của người dùng (ví dụ, thông điệp hiển thị được gửi tới một đối tượng kiểu widget). Đối với các ngôn ngữ sự kiện thường cho phép các sự kiện xuất hiện trước hoặc sau một hành động nào đó thực thi. - Sự thực thi (giải quyết), trong trường hợp khi sự kiện được sinh ra bằng các lệnh thực thi (ví dụ, từ chối abort, ủy thác commit, bắt đầu thực thi begin – transaction) - Trừu tượng hoặc người dùng định rõ, trong trường hợp một cơ chế lập trình được sử dụng cho phép một chương trình ứng dụng báo hiệu sự xuất 44 hiện một sự kiện rõ ràng (ví dụ trong phản hồi một vài thông tin mà người dùng nhập vào). - Ngoại lệ (loại trừ ra), trong trường hợp sự kiện được sinh ra như là kết quả của một vài ngoại lệ phát sinh (ví dụ như, sự cố gắng truy cập một vài dữ liệu mà không có sự cho phép thích hợp). - Đồng hồ, trong trường hợp sự kiện được sinh ra ở một điểm thời gian, sự kiện thời gian tương đối và chu kỳ được báo cáo trong tài liệu - Ngoài ra, trong trường hợp sự kiện được sinh ra bởi sự việc xảy ra bên ngoài cơ sở dữ liệu (ví dụ, nhiệt độ dọc lớn hơn 30 độ). Một sự kiện biểu thị một sự kiện được xác định cho tất cả các đối tượng trong một tập hợp hay không (ví dụ, tất cả các đối tượng thuộc một lớp), đối với các tập hợp con đã cho (ví dụ như, tất cả các nhân viên trừ giáo sư) hoặc đối với một số thành viên nhất định của tập hợp (ví dụ, để tránh việc truy cập trái phép tới các đối tượng xác định, hoặc cho phép cập nhật các đối tượng cụ thể hiển thị trên màn hình). Các kiểu sự kiện có thể là: - Gốc (nguyên thủy), trong trường hợp này sự kiện được sinh ra bởi sự việc đơn lẻ ở tầng thấp thuộc một trong những loại được mô tả ở nguồn (Source). Ví dụ, sự kiện “on insert to Owns” theo dõi việc thêm những bản ghi mới vào quan hệ “Owns”. - Hỗn hợp, trong trường hợp này sự kiện được sinh ra bởi sự kết hợp các sự kiện hoặc hỗn hợp bằng cách sử dụng một loạt các toán tử cấu thành lên sự kiện. Các toán tử sự kiện khác nhau tùy vào hệ thống. Phổ biến là: Toán tử tách rời(disjunction) – E1 or E2 xuất hiện khi một trong các thành phần E1 hoặc E2 xuất hiện; Toán tử kết hợp (conjunction) – E1 and E2 xảy ra khi cả hai E1 và E2 đều xảy ra theo thứ tự bất kỳ; Toán tử nối tiếp (sequence)– seq(E1,E2) xuất hiện khi E1 xuất hiện trước E2; toán tử đóng kín – “closure E in Int” xuất hiện chỉ một lần lần 45 đầu tiên E ra tín hiệu, không cần chú ý tới sự xuất hiện sau đó của E trong một khoảng thời gian Int, Toán tử sử học (history) – times(n,E) in Int báo hiệu khi sự kiện E xuất hiện n lần trong khoảng thời gian Int; Phủ định (not) – not E1 in Int phát hiện sự không xuất hiện của sự E1 trong khoảng thời gian Int. Như một ví dụ của của quy tắc với sự kiện hỗn hợp, quy tắc sau thực hiện sự ràng buộc mà thuộc tính qty của stock là như nhau bằng số lượng được ghi vào quan hệ Owns: on update to qty of Holder or update to qty of Stock or insert to Stock or delete to Stock or insert to Holder or delete to Holder If exists (select * from Stock where qty # ( select sum (qty) from Owns where Owns.reg# =Stock-.reg#) ) do abort Như một ví dụ thêm, để xác định giá cổ phiểu bị thay đổi hay không trong ngày làm việc sự kiện có thể được sử dụng: on update to price of Stock in [09:00, 17:00]. 46 Đại số sự kiện phong phú có thể đề xuất cho một loạt các hệ thống, bao gồm HiPAC [Dayal et al. 1988], SAMOS [Gatziu và Dittrich 1994], ODE [Gehani et al.1992] và Sentinel [Chakravarthy et al.1994]. Khi phát hiện những sự kiện hỗn hợp, có vài sự kiện xuất hiện (của cùng một loại sự kiện) có thể được sử dụng để hình thành nên một sự kiện hỗn hợp. Ví dụ như, hãy xem xét một sự kiện hỗn hợp CE mà là sự nối tiếp của hai sự kiện EV1 và EV2. Nếu cả hai sự xuất hiện của sự kiện EV1, đầu tiên là ev1 và sau đó là ev1’, được báo hiệu, và sự xuất hiện của sự kiện EV2 (ví dụ, ev2) bây giờ được tạo ra, có một câu hỏi là trường hợp nào của CE sẽ được tạo ra. Khả năng bao gồm sequence(ev1,ev2) hoặc sequence(ev1’,ev2) hoặc sequence(ev1,ev2)  sequence(ev1’,ev2) . Các sự lựa chọn là phân biệt với nhau bằng cách sử dụng các điều khoản tiêu thụ. Trong Chakravarthy et al.[1994] tồn tại 4 điều khoản tiêu hủy được trình bày là: ngữ cảnh gần đây, xem xét phần lớn tập hợp sự kiện gần đây mà có thể được sử dụng để xây dựng lên sự hỗn hợp ( trong ví dụ trước, sequence(ev1’,ev2) được phát hiện khi ev2 xuất hiện, sau khi ev1’ và ev2 không còn được xét để phát hiện CE nữa); ngữ cảnh liên tục, nó xác định cửa sổ trượt và bắt đầu kết hợp với mỗi sự kiện nguyên thủy diễn ra (2 sự kiện nối tiếp bắt đầu được hình thành khi ev1 và ev1’ xuất hiện, và cả hai sự kiện nối tiếp sẽ được báo hiệu như là ev2 được phát hiện); và ngữ cảnh tích lũy, chất đống tất cả các sự kiện nguyên thủy đến khi sự kiện ghép lại xuất hiện (sự kiện nối tiếp được báo chỉ một lần khi ev2 sinh ra, ở nơi tham số đầu tiên của sự nối tiếp chứa các tham số của tất cả sự xuất hiện của EV1, tức là ev1 và ev1’). Nhân tố cơ bản cho mỗi ngữ cảnh có thể được tìm thấy ở Chakravarthy et al.[1994]. Vai trò của một sự kiện biểu thị các sự kiện phải luôn được định sẵn cho các quy tắc tích cực hay không, hoặc việc đặt tên rõ ràng của một sự kiện có cần thiết hay không. Nếu vai trò là tùy ý, thì khi mà không một sự kiện nào được xác định thì các quy tắc điều kiện - hành động được hỗ trợ, các quy tắc đó có chức năng khác nhau đáng kể và thực thi từ quy tắc sự kiện - điều kiện - hành động (ECA). Nếu như vai trò là none thì các sự kiện có thể không được định rõ, và tất 47 cả các quy tắc là quy tắc điều kiện – hành động. Nếu vai trò là bắt buộc, thì chỉ quy tắc ECA được hỗ trợ. Hình 2.1 Ngữ cảnh mà trong đó một quy tắc được xử lý 2.1.2.2. Điều kiện (Condition) Vai trò của một điều kiện biểu thị đã quy định hay chưa. Trong các quy tắc ECA, điều kiện thông thường là tùy chọn. Khi không điều kiện nào được quy định cho một quy tắc ECA, dẫn đến một quy tắc sự kiện – hành động. Trong các hệ thống mà ở đó cả sự kiện và điều kiện là tùy chọn, thì đó luôn là trường hợp mà ít nhất một cái được quy định [5]. Ngữ cảnh biểu thị sự thiết lập mà trong đó điều kiện được đánh giá. Các thành phần khác nhau của một quy tắc không được đánh giá trong sự độc lập trong cơ sở dữ liệu hoặc từ mỗi thành phần khác, và hơn nữa cũng có thể không được đánh giá lần lượt. Kết quả là, việc xử lý một quy tắc đơn lẻ có thể được liên kết với ít nhất 4 trạng thái cơ sở dữ liệu khác nhau: – cơ sở dữ liệu ở thời điểm bắt đầu của sự thực thi hiện thời; – cơ sở dữ liệu khi sự kiện đã diễn ra, – cơ sở dữ liệu khi điều kiện được đánh giá; và – cơ sở dữ liệu khi hành động được thực hiện. Hệ thống quy tắc tích cực có thể hỗ trợ các công cụ bên trong điều kiện của quy tắc mà cho phép nó có thể không truy cập tới hoặc nhiều hơn các trạng thái và, , và có thể cũng cho phép truy cập tới các ràng buộc liên kết với sự kiện . Các thông tin có sẵn được dùng với các thành phần khác nhau của một quy tắc được minh họa ở Hình 2.1. Nhìn chung, vị trí của các thành phần còn phức tạp hơn trong miêu tả ở Hình 2.1, bởi 48 vì trạng thái trước và sau một sự kiện diễn ra có thể khác nhau, và bởi vì nhiều sự kiện có thể được bắt đầu và có thể thực hiện tới khi hoàn thành trong khi thực hiện một hành động đơn lẻ. Như là một ví dụ tính tiện ích của thông tin đó, quy tắc sau được sử dụng để phản hồi lại tình huống trong đó giá trị của cổ phần nắm giữ bởi cổ đông (Holder) giảm về 0. on update tovalue of Holder If new.value = 0 do (action) Trong quy tắc này, thông tin từ sự kiện ( được sử dụng để xác định khi nào trường value được thiết lập bằng 0, do đó việc phản hồi thích hợp có thể được tạo ra (ví dụ, cổ đông Holder được xóa, thông tin về cổ đông Holder được gửi tới người quản lý quỹ). Một ví dụ khác, các điều kiện hay hành động truy cập tới tham số sự kiện sử dụng old chuyển đến giá trị mà một mục dữ liệu nắm giữ trước một sự kiện cập nhật nó, insert dẫn tới giá trị mới được chèn vào, delete là việc dẫn tới một giá trị hiện tại bị xoá và cập nhật liên quan tới các thuộc tính của một mục dữ liệu mà chúng không bị ảnh hưởng bởi sự kiện cập nhật. 2.1.2.3. Hành động (Active) Phạm vi các công việc mà có thể được thực hiện bởi một hành động được chỉ rõ như là sự lựa chọn của nó. Các hành động có thể cập nhật theo cấu trúc của cơ sở dữ liệu hoặc quy tắc thiết lập, thực hiện hành động lấy thông tin từ cơ sở dữ liệu và thông báo người dùng hoặc quản trị hệ thống trong một vài tình huống, hủy bỏ giao dịch, hoặc lấy một số quy tắc phụ của hành động sử dụng trong do-instead [Stonebraker et al.1990]. Sau đây là một ví dụ của do-instead, nếu muốn cố xóa đi giá trị từ quan hệ Holder mà có giá trị value > 0, sau đó cho phép hành động được thực hiện, người quản lý hệ thống có thể được thông báo hành động đó: on delete to Holder if delete.value > 0 do instead (inform system manager) 49 Khác với nhiều cú pháp chuẩn, trong trường hợp này bản ghi được xóa đi và người quản lý hệ thống được thông báo: on delete to Holder if delete.value > 0 do (inform system manager) Ngữ cảnh của hành động gần giống với ngữ cảnh của điều kiện, và biểu thị thông tin sẵn có về hành động, như trong minh họa ở Hình 2.1. Đôi khi thông tin có thể được chuyển từ điều kiện của quy tắc sang hành động, như ( hoặc ( . Sau đây là một ví dụ về sự tiện ích của thông tin ngữ cảnh, quy tắc sau được sử dụng để sửa lại thông tin lưu trữ trong thuộc tính value của tất cả bản ghi Holder mà bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi price của vài Stock. On update to price of Stock If true Do update Holder Set value = value*(new.price/old.price) Where reg# in (select reg# from Owns where stock# = update.stock#) Trong quy tắc này, cả giá trị old và new của price đều được truy cập tới ( , để làm trạng thái của cơ sở dữ liệu tại thời gian của cập nhật ( . 2.2. MÔ HÌNH TỔNG QUÁT VÀ CÁC TRIGGER TRONG ORACLE 2.2.1. Mô hình tổng quát của CSDL tích cực: Mô hình được sử dụng để chỉ rõ các quy tắc của cơ sở dữ liệu tích cực được tham chiếu đến như là mô hình ECA (Event-Condition-Active). Một quy tắc trong mô hình ECA có 3 thành phần: a. Sự kiện (Event) làm kích hoạt quy tắc: các sự kiện này thường là các thao tác cập nhật cơ sở dữ liệu được áp dụng một cách tường minh đối với cơ sở dữ liệu. Tuy nhiên, trong mô hình tổng quát chúng cũng có thể là các sự kiện thời gian hoặc là các dạng sự kiện ngoài khác. b. Điều kiện (Condition) xác định hành động của quy tắc có thể được thực hiện hay không: mỗi khi sự kiện kích hoạt có mặt, một điều kiện được chọn 50 có thể được tính giá trị. Nếu không có điều kiện nào được chỉ rõ, hành động sẽ được thực hiện sự kiện xảy ra. Nếu điều kiện được chỉ rõ, đầu tiên nó được tính giá trị và chỉ khi nó tính giá trị là đúng (true) thì hành động của quy tắc sẽ được thực hiện. c. Hành động (Action) thực hiện: Hành động thường là một dãy lệnh SQL nhưng nó cũng có thể là một giao tác cơ sở dữ liệu hoặc một chương trình bên ngoài sẽ được thực hiện một cách tự động. Hãy xem một vài ví dụ minh họa khái niệm này. Có hai quan hệ NHÂN VIÊN và ĐƠN VỊ. Mỗi nhân viên có một tên (tenNV), mã số (masoNV), lương, mã số đơn vị (masoDV) là khóa ngoài tham chiếu đến DONVI, và mã số người giám sát (MasoNGS) là khóa ngoài đệ quy đến NHANVIEN. Với ví dụ này, chúng ta giả thiết rằng masoNV có thể cho phép có giá trị null, chỉ ra rằng nhân viên có thể tạm thời chưa được đăng ký vào đơn vị nào. Mỗi đơn vị có một tên (TenDV), một mã số (MasoDV), tổng lương của tất cả các nhân viên đăng ký vào đơn vị (Tongluong) và một người quản lý (MasoNQL) là khóa ngoài đến NHANVIEN. Chú ý rằng thuôc tính Tongluong thực chất là một thuộc tính suy diễn được, giá trị của nó là tổng lương của tất cả các nhân viên đăng ký vào một đơn vị cụ thể. Việc duy trì giá trị đúng của một thuộc tính suy diễn được như vậy có thể được thực hiện thông qua một luật tích cực. Trước tiên chúng ta phải xác định các sự kiện có thể gây ra một thay đổi giá trị của Tongluong, đó là các sự kiện sau: [1]. Chèn vào một hoặc nhiều bộ giá trị nhân viên mới [2]. Thay đổi lương của một hoặc nhiều nhân viên có sẵn [3]. Thay đổi việc đăng ký của các nhân viên có sẵn từ đơn vị này sang đơn vị khác. [4]. Loại bỏ một hoặc nhiều bộ giá trị nhân viên. Trong trường hợp sự kiện 1, chúng ta chỉ cần tính lại Tongluong nếu nhân viên mới được ghi tức khắc vào một đơn vị - nghĩa là giá trị của thuộc tính MasoNV đối với bộ nhân viên mới là khác null (giả thiết null là cho phép đối 51 với MasoNV). Như vậy điều đó sẽ là điều kiện để kiểm tra. Một điều kiện tương tự có thể sẽ được kiểm tra cho sự kiện 2 (và 4) để xác định xem có phải là nhân viên mà lương của anh ta bị thay đổi (hoặc bị xóa) hiện tại đã được đăng ký vào một đơn vị hay không. Với sự kiện 3, chúng ta luôn luôn thực hiện một hành động để duy trì giá trị của Tongluong một cách đúng đắn, như vậy là không cần điều kiện nào (hành động luôn luôn được thực hiện). Hành động đối với các sự kiện 1, 2 và 4 là cập nhật một cách tự động giá trị của Tongluong đối với đơn vị của nhân viên để phản ánh việc lương của nhân viên vừa mới được thêm, xóa hoặc cập nhật. Trong trường hợp của sự kiện 3, cần một hành động đúp: một để cập nhật Tongluong của đơn vị cũ của nhân viên và hành động khác để cập nhật Tongluong của đơn vị mới của nhân viên. Bốn active rules R1, R2, R3 và R4 tương ứng với tình trạng ở trên có thể được chỉ ra trong ký hiệu của hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle. Chúng ta hãy xét quy tắc R1 để minh họa cú pháp của việc tạo ra các luật tích cực trong Oracle. Lệnh CREATE TRIGGER chỉ rõ tên của một trigger (hoặc các luật tích cực) – Tongluong1 cho R1. Mệnh đề AFTER chỉ ra rằng quy tắc sẽ được kích hoạt sau sự kiện kích hoạt quy tắc xảy ra. Các sự kiện kích hoạt – ví dụ như chèn một nhân viên mới ở trong ví dụ này – được chỉ ra sau từ khóa AFTER. Mệnh đề ON chỉ rõ quan hệ mà trên đó quy tắc được chỉ ra – NHÂN VIÊN đối với R1. Các từ khóa tùy chọn FOR EACH ROW chỉ ra rằng quy tắc sẽ được kích hoạt một lần với mỗi một hàng bị ảnh hưởng bởi sự kiện kích hoạt. Mệnh đề tùy chọn WHEN được sử dụng để chỉ ra điều kiện nào cần kiểm tra sau khi quy tắc được kích hoạt nhưng trước khi hành động được thực hiện. Cuối cùng, hành động cần làm được chỉ ra như một khối PL/SQL, khối này thường chứa một hoặc nhiều lệnh SQL hoặc các lời gọi để thực hiện các thủ tục bên ngoài. R1: CREATE TRIGGER Tongluong1 AFTER INSERT ON NHÂNVIÊN FOR EACH ROW WHEN (NEW.MasoDV IS NOT NULL) UPDATE ĐƠNVỊ 52 SET Tongluong = Tongluong + NEW.Luong WHERE MasoDV = NEW.MasoDV; R2: CREATE TRIGGER Tongluong2 AFTER UPDATE OF Luong ON NHÂNVIÊN FOR EACH ROW WHEN (NEW.MasoDV IS NOT NULL) UPDATE ĐƠNVỊ SET Tongluong = Tongluong + NEW.Luong – OLD.Luong WHERE MasoDV = NEW.MasoDV; R3: CREATE TRIGGER Tongluong3 AFTER UPDATE OF DNO ON NHÂNVIÊN FOR EACH ROW BEGIN UPDATE ĐƠNVỊ SET Tongluong = Tongluong + NEW.Luong WHERE MasoDV = NEW.MasoDV; UPDATE ĐƠNVỊ SET Tongluong = Tongluong - OLD.Luong WHERE MasoDV = OLD.MasoDV; END; R4: CREATE TRIGGER Tongluong4 AFTER DELETE ON NHÂNVIÊN FOR EACH ROW WHEN (OLD.MasoDV IS NOT NULL) UPDATE ĐƠNVỊ SET Tongluong = Tongluong - OLD.Luong WHERE MasoDV = OLD.MasoDV; Bốn trigger (các quy tắc tích cực) R1, R2, R3 và R4 minh họa một số tính chất của các quy tắc tích cực. Trước tiên, các sự kiện cơ bản có thể chỉ ra để kích hoạt các quy tắc là các lệnh cập nhật của SQL chuẩn: INSERT, DELETE, 53 UPDATE. Chúng được chỉ ra bằng các từ khóa INSERT, DELETE, UPDATE trong ký hiệu của Oracle. Trong trường hợp của UPDATE người ta có thể chỉ ra các thuộc tính được cập nhật – ví dụ, bằng cách viết UPDATE OF Luong, MasoDV. Thứ hai, người thiết kế quy tắc cần có cách tham chiếu đến các bộ giá trị đã được chèn, xóa, sửa đổi: Các từ khóa NEW và OLD được sử dụng trong Oracle: NEW được sử dụng để tham chiếu đến bộ vừa được chèn vào hoặc vừa được sửa đổi, trong khi đó OLD được sử dụng để tham chiếu đến bộ bị xóa hoặc bộ trước khi được cập nhật. Như vậy, quy tắc R1 được kích hoạt sau một phép toán INSERT được áp dụng cho quan hệ NHÂNVIÊN. Trong R1, điều kiện (NEW.MasoDV IS NOT NULL) được kiểm tra, và nếu nó được tính giá trị là đúng, nghĩa là bộ nhân viên vừa mới được chèn vào là có quan hệ với một đơn vị, thì hành động sẽ được thực hiện. Hành động cập nhật các bộ ĐƠNVỊ có liên quan tới nhân viên vừa mới được chèn vào bằng cách cộng lương của người đó (NEW.Luong) vào thuộc tính Tongluong của đơn vị liên quan của chúng. Quy tắc R2 tương tự với R1 nhưng nó được kích hoạt bằng một phép toán UPDATE, sửa đổi lương của một nhân viên thay vì chèn. Quy tắc R3 được kích hoạt bằng một sửa đổi đối với thuộc tính MasoDV của NHÂNVIÊN, nó có nghĩa thay đổi đăng ký của nhân viên từ một đơn vị sang một đơn vị khác. Không có điều kiện để kiểm tra trong R3, vì vậy hành động được thực hiện mỗi khi sự kiện kích hoạt xuất hiện. Hành động sửa đổi cả đơn vị mới và đơn vị cũ của nhân viên đăng ký lại bằng cách cộng lương của họ vào Tongluong của đơn vị mới và trừ lương của họ ra khỏi Tongluong của đơn vị cũ. Để ý rằng điều này có thể làm việc ngay cả giá trị của MasoDV là NULL bởi vì trong trường hợp này không đơn vị nào được lựa chọn cho hành động của quy tắc. Điều quan trọng là xét ảnh hưởng của mệnh đề tùy chọn FOR EACH ROW, nó có nghĩa là quy tắc được kích hoạt một cách riêng rẽ đối với mỗi bộ giá trị. Điều này được biết đến như một row-level-trigger. Nếu mệnh đề này bị bỏ qua, trigger sẽ được biết như là một statement-level trigger và sẽ được kích hoạt một lần đối với mỗi lệnh kích hoạt. Để thấy sự khác nhau, hãy xem phép 54 toán cập nhật sau đây, nó tăng 10% lương cho tất cả các nhân viên đăng ký vào đơn vị 5. Phép toán này sẽ là một sự kiện kích hoạt quy tắc R2: R2: UPDATE NHÂNVIÊN SET Luong = 1.1* Luong WHERE MasoDV=5; Bởi vì lệnh ở trên có thể cập nhật nhiều bản ghi, một quy tắc sử dụng ngôn ngữ row-level như là R2 sẽ được kích hoạt một lần đối với mỗi hàng, trong khi đó một quy tắc sử dụng ngữ nghĩa statement-level được kích hoạt chỉ một lần. Hệ thống Oracle cho phép người sử dụng chọn lựa một trong hai tùy chọn trên để sử dụng cho mỗi quy tắc. Việc dựa vào mệnh đề tùy chọn FOR EACH ROW tạo ra một row-level trigger và việc bỏ nó tạo ra một statement-level trigger. Để ý rằng các từ khóa NEW và OLD chỉ có thể được sử dụng với các row-level trigger. Cú pháp để chỉ ra các trigger trong hệ thống Oracle được tổng kết như sau: :: = CREATE TRIGGER (AFTER| BEFORE) ON [ FOR EACH ROW] [WHEN ] ; ::= ::= {, }]. Một ví dụ khác, giả sử rằng chúng ta muốn kiểm tra có phải lương của một nhân viên là lớn hơn lương của người giám sát trực tiếp của anh ta hay không? Nhiều sự kiện có thể kích hoạt quy tắc này: việc chèn vào một nhân viên mới, thay đổi lương của một nhân viên hoặc thay đổi người giám sát của nhân viên. Giả sử rằng hành động sẽ thực hiện sẽ là một lời gọi đến một thủ tục bên ngoài INFORM_SUPERVISOR, nó sẽ thông báo về người giám sát. Quy tắc có thể được viết như sau: R5: CREATE TRIGGER INFORM_SUPERVISOR1 55 BEFORE INSERT OF UPDATE OF Luong, MasoNGS ON NHÂNVIÊN FOR EACH ROW WHEN (NEW.Luong > (SELECT Luong FROM NHÂNVIÊN WHERE MasoNV = NEW.MasoNGS)) INFORM_SUPERVISOR (NEW.MasoNGS, NEW.MasoNV); 2.2.2. Vấn đề thiết kế và cài đặt cho các cơ sở dữ liệu tích cực Phần trước đã cho tổng quan về các khái niệm chính để chỉ ra các quy tắc tích cực. Trong phần này đưa các vấn đề bổ sung liên quan đến việc thiết kế và cài đặt các quy tắc như thế nào. Vấn đề thứ nhất liên quan đến việc kích hoạt, thôi kích hoạt và nhóm các quy tắc. Thêm vào việc tạo ra các quy tắc, một hệ thống cơ sở dữ liệu tích cực phải cho phép những người sử dụng kích hoạt, thôi kích hoạt và bỏ các quy tắc bằng cách tham chiếu đến các tên quy tắc của chúng. Một quy tắc thôi kích hoạt sẽ không bị kích hoạt bởi sự kiện kích hoạt. Tính chất này cho phép các người sử dụng lựa chọn các quy tắc thôi kích hoạt đối với một chu kỳ thời gian nào đó khi chúng là không cần thiết. Các lệnh kích hoạt sẽ làm cho các quy tắc tích cực trở lại. Lệnh drop loại bỏ các luật ra khỏi hệ thống. Một tùy chọn khác là nhóm các quy tắc vào một cái gọi là thiết lập quy tắc, như vậy toàn bộ tập hợp các quy tắc có thể được kích hoạt, ngừng kích hoạt hoặc loại bỏ. Việc có một lệnh có thể kích hoạt một quy tắc hoặc một tập quy tắc thông qua một lệnh PROCESS RULES do người sử dụng đưa ra cũng là một điều có lợi. Vấn đề thứ hai liên quan đến liệu hành động được kích hoạt có thể được thực hiện trước, sau, hoặc đồng thời với sự kiện kích hoạt được hay không. Vấn đề liên quan là liệu hành động được kích hoạt có thể được xem như một giao tác tách rời hay không hay nó phải là một phần của cung giao tác kích hoạt quy tắc. Trước tiên chúng ta phải cố gắng phân loại các tùy chọn khác nhau. Điều quan trọng là không phải tất cả các tùy chọn có thể sẵn sang sử dụng đối với một hệ cơ sở dữ liệu tích cực. Thật vậy, hầu hết các hệ thống thương mại được giới hạn đến một hoặc hai tùy chọn. 56 Giả thiết rằng sự kiện kích hoạt xảy ra như là một phần của việc thực hiện giao tác. Trước hết chúng ta xét các tùy chọn khác nhau với việc sự kiện kích hoạt liên kết với việc tính giá trị của các điều kiện của quy tắc như thế nào. Việc tính giá trị của các điều kiện của quy tắc cũng được xem như xem xét quy tắc bởi vì hành động chỉ được thực hiện sau sự xem xét lại điều kiện tính giá trị đến true hoặc fasle. Có ba khả năng chính đối với sự xem xét quy tắc: [1]. Sự xem xét tức khắc (immediate consideration): Điều kiện được tính giá trị như là một phần của cùng giao tác như là sự kiện kích hoạt và được tính toán ngay tức khắc. Trường hợp này có thể được phân loại thành ba tùy chọn: - Tính giá trị điều kiện trước khi thực hiện sự kiện kích hoạt - Tính giá trị điều kiện sau khi thực hiện sự kiện kích hoạt - Tính giá trị điều kiện thay vì thực hiện sự kiện kích hoạt [2]. Sự xem xét chậm: Điều kiện được tính giá trị ở cuối giao tác chứa sự kiện kích hoạt. Trong trường hợp này có thể có nhiều quy tắc được kích hoạt chờ để có các điều kiện của chúng được tính. [3]. Sự xem xét riêng rẽ: Điều kiện được tính giá trị như là một giao tác riêng rẽ, tách rời khỏi giao tác kích hoạt. Tập hợp các tùy chọn tiếp theo liên quan đến mối quan hệ giữa việc tính giá trị điều kiện của quy tắc và việc thực hiện hành động của quy tắc. Ở đây, một lần nữa có ba tùy chọn có thể có: thực hiện tức khắc, thực hiện chậm và thực hiện tách rời. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống tích cực sử dụng tùy chọn thứ nhất. Nghĩa là, khi điều kiện được tính giá trị, nếu nó trả lại giá trị true, hành động được thực hiện ngay tức khắc. Một vấn đề khác liên quan đến các quy tắc của cơ sở dữ liệu tích cực là sự phân biệt các quy tắc mức dòng (row-level rule) và các quy tắc mức lệnh (statement-level rule). Bởi vì các lệnh cập nhật của SQL (được xem như các sự kiện kích hoạt) có thể chỉ ra một tập hợp các bộ, ta phải phân biệt giữa liệu quy tắc có thể xem xét một lần đối với toàn bộ lệnh hay không hay liệu nó có thể được xem xét một cách tách biệt đối với từng hàng bị ảnh hưởng bởi lệnh. Hệ 57 thống Oracle cho phép người sử dụng chọn một trong hai tùy chọn trên sử dụng với từng quy tắc. Một trong các khó khăn có thể hạn chế việc sử dụng rộng rãi các quy tắc tích cực, mặc dù khả năng của chúng lầm đơn giản việc phát triển cơ sở dữ liệu và phần mềm, là ở chỗ không có các kỹ thuật dễ sử dụng để thiết kế, viết và kiểm tra các quy tắc. Ví dụ, rất khó khăn để kiểm tra rằng một tập hợp các quy tắc là tương thích, nghĩa là hai hoặc nhiều quy tắc trong tập hợp không mâu thuẫn với nhau. Cũng rất khó khăn để đảm bảo sự kết thúc của một tập hợp các quy tắc dưới mọi hoàn cảnh. Để minh họa ngắn gọn vấn đề kết thúc, hãy xem xét các quy tắc dưới đây: R1: CREATE TRIGGER T1 AFTER INSERT ON TABLE1 FOR EACH ROW UPDATE TABLE 2 SET ATTRIBUTE 1 = ……..; R2: CREATE TRIGGER T2 AFTER UPDATE OF ATTRIBUTE1 ON TABLE 2 FOR EACH ROW INSERT INTO TABLE 1 VALUE (….); Ở đây quy tắc R1 được kích hoạt bởi một sự kiện INSERT trên bảng 1 và hành động của nó gồm một sự kiện UPDATE trên thuộc tính 1 của bảng 2. Tuy nhiên, sự kiện kích hoạt của quy tắc R2 là một sự kiện UPDATE trên thuộc tính 1 của bảng 2 và hành động của nó bao gồm một sự kiện INSERT trên bảng 1. Dễ dàng nhìn thấy trong ví dụ này hai quy tắc có thể kích hoạt lẫn nhau không ngừng, dẫn đến sự không kết thúc. Vì vậy, nếu hàng chục quy tắc được viết thì sẽ rất khó khăn để xác định sự kết thúc có được đảm bảo hay không. Nếu các quy tắc tích cực đạt đến khả năng của nó thì cần phải phát triển các phương tiện để thiết kế, sửa lỗi và hướng dẫn các quy tắc tích cực nhằm giúp các người sử dụng trong việc thiết kế và sửa lỗi các quy tắc đó. 2.2.3. Các ứng dụng tiềm năng đối với các cơ sở dữ liệu tích cực 58 Một ứng dụng quan trọng là cho phép khai báo một số các điều kiện xuất hiện. Ví dụ, một cơ sở dữ liệu tích cực có thể được sử dụng để theo dõi nhiệt độ của một lò nung công nghiệp. Ứng dụng có thể đưa một cách có chu kỳ các bản ghi đọc nhiệt độ một cách trực tiếp từ các cảm ứng nhiệt độ vào cơ sở dữ liệu và các quy tắc tích cực có thể được viết để được kích hoạt khi một bản ghi nhiệt độ được đưa vào với điều kiện là kiểm tra nếu nhiệt độ vượt quá mức nguy hiểm và hành động là đưa ra báo động. Các quy tắc tích cực cũng có thể được sử dụng để bắt tuân theo các ràng buộc toàn vẹn bằng cách chỉ rõ các kiểu của sự kiện có thể gây ra việc các ràng buộc bị vi phạm và sau đó tính giá trị các điều kiện thích hợp để kiểm tra xem các ràng buộc có bị vi phạm bởi các sự kiện hay không. Vì thế, các ràng buộc ứng dụng phức tạp, thường được biết như các quy tắc nghiệp vụ có thể được bắt buộc theo cách đó. Ví dụ, trong ứng dụng của cơ sở dữ liệu “Trường đại học” một quy tắc có thể theo dõi điểm trung bình của các sinh viên mỗi khi một điểm mới được nhập vào và nó có thể báo cho người giám sát nếu điểm trung bình của sinh viên ở dưới một ngưỡng nào đấy. Một ứng dụng khác bao gồm duy trì tự động dữ liệu suy diễn được giống như các ví dụ về quy tắc R1 đến R4 duy trì thuộc tính suy diễn được Tongluong mỗi khi các bộ giá trị nhân viên riêng rẽ được thay đổi. Một ứng dụng tương tự là sử dụng các quy tắc active để duy trì sự kiên định của các khung nhìn mỗi khi các quan hệ cơ sở được sửa đổi. Một ứng dụng liên quan là duy trì tính kiên định của các bảng được nhân bản bằng cách chỉ rõ các quy tắc sửa đổi các bản sao mỗi khi bảng chính được sửa đổi. 59 Chương III CÀI ĐẶT CÁC QUY TẮC ECA BẰNG NGÔN NGỮ SQL 3.1. GIỚI THIỆU TRIGGER TRONG SQL-SERVER Ta đã biết các ràng buộc được sử dụng để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong cơ sở dữ liệu [2]. Một đối tượng khác cũng thường được sử dụng trong các cơ sở dữ liệu cũng với mục đích này là các trigger. Cũng tương tự như thủ tục lưu trữ, một trigger là một đối tượng chứa một tập các câu lệnh SQL và tập các câu lệnh này sẽ được thực thi khi trigger được gọi. Điểm khác biệt giữa thủ tục lưu trữ và trigger là: các thủ tục lưu trữ được thực thi khi người sử dụng có lời gọi đến chúng còn các trigger lại được "gọi" tự động khi xảy ra những giao tác làm thay đổi dữ liệu trong các bảng. Mỗi một trigger được tạo ra và gắn liền với một bảng nào đó trong cơ sở dữ liệu. Khi dữ liệu trong bảng bị thay đổi (tức là khi bảng chịu tác động của các câu lệnh INSERT, UPDATE hay DELETE) thì trigger sẽ được tự động kích hoạt. Sử dụng trigger một cách hợp lý trong cơ sở dữ liệu sẽ có tác động rất lớn trong việc tăng hiệu năng của cơ sở dữ liệu. Các trigger thực sự hữu dụng với những khả năng sau:  Một trigger có thể nhận biết, ngăn chặn và huỷ bỏ được những thao tác làm thay đổi trái phép dữ liệu trong cơ sở dữ liệu.  Các thao tác trên dữ liệu (xoá, cập nhật và bổ sung) có thể được trigger phát hiện ra và tự động thực hiện một loạt các thao tác khác trên cơ sở dữ liệu nhằm đảm bảo tính hợp lệ của dữ liệu.  Thông qua trigger, ta có thể tạo và kiểm tra được những mối quan hệ phức tạp hơn giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu mà bản thân các ràng buộc không thể thực hiện được. 3.2. CSDL TRONG QUẢN LÝ BÁN HÀNG Trong chương này tôi cài đặt các quy tắc ECA trên CSDL Quản lý bán hàng. Gồm một số bảng chính sau: 60 3.2.1. Danh mục Cart: 2.2.2. Danh mục CartStatus: 2.2.3. Danh mục News: STT Tên trường Kiểu dữ liệu Ràng buộc 1 Id Bigint Khoá chính 2 userId Bigint 3 DateOrder Datetime 4 DateSell Datetime 5 Status Id Int Khóa ngoài S