Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ

Mô hình dữ liệu quan hệ được C. F. Codd giới thiệu vào năm 1970. Hiện nay, nó là mô hình dữ liệu được sử dụng rộng rãi nhất. Mô hình dữ liệu quan hệ mô tả thế giới là “tập hợp các quan hệ (hoặc bảng) có liên quan với nhau”. Mô hình dữ liệu quan hệ liên quan đến việc sử dụng các bảng dữ liệu thu thập các nhóm phần tử thành các quan hệ. Các mô hình này hoạt động dựa trên ý tưởng rằng mỗi thiết lập bảng sẽ bao gồm một khóa chính hoặc mã định danh. Các bảng khác sử dụng mã định danh đó để cung cấp các liên kết và kết quả dữ liệu "quan hệ".

Ngày nay, có rất nhiều Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ thương mại (RDBMS), chẳng hạn như Oracle, IBM DB2 và Microsoft SQL Server. Ngoài ra còn có nhiều RDBMS mã nguồn mở và miễn phí, chẳng hạn như MySQL, mSQL (mini-SQL) và Java DB nhúng (Apache Derby). Quản trị viên cơ sở dữ liệu sử dụng Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) để truy xuất các phần tử dữ liệu từ cơ sở dữ liệu quan hệ.

Như đã đề cập, khóa chính là một công cụ cơ bản trong việc tạo và sử dụng các mô hình dữ liệu quan hệ. Nó phải là duy nhất cho mỗi thành viên của tập dữ liệu. Nó phải được điền cho tất cả các thành viên. Sự không nhất quán có thể gây ra vấn đề về cách các nhà phát triển truy xuất dữ liệu. Các vấn đề khác với thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ bao gồm dữ liệu trùng lặp quá nhiều, dữ liệu bị lỗi hoặc từng phần, hoặc các liên kết hoặc liên kết không đúng giữa các bảng. Một phần lớn của quản trị cơ sở dữ liệu thông thường liên quan đến việc đánh giá tất cả các tập dữ liệu trong cơ sở dữ liệu để đảm bảo rằng chúng được điền vào một cách nhất quán và sẽ đáp ứng tốt với SQL hoặc bất kỳ phương pháp truy xuất dữ liệu nào khác.

Ví dụ:một hàng cơ sở dữ liệu thông thường sẽ đại diện cho một bộ, là một tập dữ liệu xoay quanh một cá thể hoặc đối tượng ảo để khóa chính là mã định danh duy nhất của nó. Tên cột trong bảng dữ liệu được liên kết với thuộc tính, mã định danh hoặc tính năng mà tất cả các phần của tập dữ liệu đều có. Những quy ước này và các quy ước nghiêm ngặt khác giúp cung cấp cho các nhà quản trị và nhà thiết kế cơ sở dữ liệu các tiêu chuẩn để xây dựng các thiết lập cơ sở dữ liệu quan hệ.

Mục tiêu Thiết kế Cơ sở dữ liệu

• Loại bỏ Dự phòng Dữ liệu: cùng một phần dữ liệu sẽ không được lưu trữ ở nhiều nơi. Điều này là do dữ liệu trùng lặp không chỉ gây lãng phí không gian lưu trữ mà còn dễ dẫn đến sự không nhất quán.
• Đảm bảo tính toàn vẹn và chính xác của dữ liệu: là việc duy trì và đảm bảo tính chính xác và nhất quán của dữ liệu trong toàn bộ vòng đời của dữ liệu và là một khía cạnh quan trọng đối với việc thiết kế, triển khai và sử dụng bất kỳ hệ thống nào lưu trữ, xử lý hoặc truy xuất dữ liệu.

Mô hình quan hệ đã cung cấp cơ sở cho:

• Nghiên cứu về lý thuyết dữ liệu / mối quan hệ / ràng buộc
• Nhiều phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu
• Ngôn ngữ truy cập cơ sở dữ liệu tiêu chuẩn được gọi là ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL)
• Hầu hết tất cả các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu thương mại hiện đại

Cơ sở dữ liệu quan hệ đi cùng với sự phát triển của SQL. Tính đơn giản của SQL - nơi ngay cả một người mới làm quen cũng có thể học cách thực hiện các truy vấn cơ bản trong một khoảng thời gian ngắn - là một phần lớn lý do giải thích cho sự phổ biến của mô hình quan hệ.

Hai bảng dưới đây liên quan đến nhau thông qua trường mã sản phẩm. Hai bảng bất kỳ có thể liên quan đến nhau chỉ đơn giản bằng cách tạo một trường mà chúng có điểm chung.

Bảng 1

Bảng 2

Có bốn giai đoạn của RDM như sau -

• Mối quan hệ và thuộc tính - Các bảng và thuộc tính khác nhau liên quan đến mỗi bảng được xác định. Các bảng đại diện cho các thực thể và các thuộc tính đại diện cho các thuộc tính của các thực thể tương ứng.
• Khóa chính - Thuộc tính hoặc tập hợp các thuộc tính giúp xác định duy nhất một bản ghi được xác định và gán làm khóa chính.
• Mối quan hệ - Mối quan hệ giữa các bảng khác nhau được thiết lập với sự trợ giúp của các khóa ngoại. Khóa ngoại là các thuộc tính xuất hiện trong một bảng là khóa chính của một bảng khác. Các kiểu quan hệ có thể tồn tại giữa các quan hệ (bảng) là Một với một, Một với nhiều và Nhiều với nhiều
• Chuẩn hóa - Đây là quá trình tối ưu hóa cấu trúc cơ sở dữ liệu. Chuẩn hóa đơn giản hóa thiết kế cơ sở dữ liệu để tránh dư thừa và nhầm lẫn. Các dạng thông thường khác nhau như sau:

1. Dạng bình thường đầu tiên
2. Dạng thường thứ hai
3. Dạng bình thường thứ ba
4. Boyce-Codd dạng bình thường
5. Dạng thông thường thứ năm

Bằng cách áp dụng một tập hợp các quy tắc, một bảng được chuẩn hóa thành các dạng bình thường ở trên theo kiểu tiến bộ tuyến tính. Hiệu quả của thiết kế trở nên tốt hơn với mỗi mức độ chuẩn hóa cao hơn.

Ưu điểm của Cơ sở dữ liệu quan hệ

Ưu điểm chính của cơ sở dữ liệu quan hệ là chúng cho phép người dùng dễ dàng phân loại và lưu trữ dữ liệu mà sau này có thể được truy vấn và lọc để trích xuất thông tin cụ thể cho các báo cáo. Cơ sở dữ liệu quan hệ cũng dễ mở rộng và không phụ thuộc vào tổ chức vật lý. Sau khi tạo cơ sở dữ liệu ban đầu, một danh mục dữ liệu mới có thể được thêm vào mà không cần sửa đổi tất cả các ứng dụng hiện có.

Ưu điểm khác

• Chính xác - Dữ liệu chỉ được lưu trữ một lần, giúp loại bỏ trùng lặp dữ liệu.
• Linh hoạt - Người dùng dễ dàng thực hiện các truy vấn phức tạp.
• Cộng tác - Nhiều người dùng có thể truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu.
• Đáng tin cậy - Các mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ đã hoàn thiện và được hiểu rõ.
• Bảo mật - Dữ liệu trong các bảng trong hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) có thể bị giới hạn để chỉ cho phép người dùng cụ thể truy cập.