C C

NG D NG CÔNG NGH

BÁO CÁO
NGHIÊN C U

XU T

NH H

THÔNG TIN

TÀI

NG CÔNG NGH

NG D NG CÁC H TH NG THÔNG TIN VÀ C
MÃ S

PHÁT TRI N VÀ
S

D

54-06-KHKT-RD

Nh ng ng

i th c hi n:


NG CÔNG NGH

NG D NG CÁC H TH NG THÔNG TIN VÀ C
MÃ S

PHÁT TRI N VÀ
S

D

54-06-KHKT-RD

Nh ng ng

i th c hi n:

Ch trì

tài: Ts.

ào ình Kh

Ks. T Quang Ngh a
Cn. Ph m H ng Quân
Ks. Nguy n Anh

c

Cn. Hoàng Th H i
Ks. Nguy n Minh Th ng


T NG QUAN V C

S

D

LI U ...................................................16

II.1.

Khái ni m v CSDL...............................................................................................16

II.2.

Thi t k c a CSDL ................................................................................................24

II.3.

Ph m vi ng d ng c a CSDL ...............................................................................25

II.1.1.
II.1.2.
II.1.3.
II.1.4.
II.2.1.
II.2.2.
II.2.3.
II.2.4.


NG PHÁT TRI N C A CSDL HI N NAY ..................................31

IV.1. Ngôn ng XML ......................................................................................................31
IV.1.1.
IV.1.2.
IV.1.3.
IV.1.4.
IV.1.5.
IV.1.6.
IV.1.7.
IV.1.8.
IV.1.9.

Lý do ra i c a XML.................................................................................... 31
c i m c a XML ....................................................................................... 32
T o và so n th o tài li u XML....................................................................... 33
XML và c u trúc d li u ................................................................................ 33
XML và các nh d ng d a trên XML............................................................ 34
XML và HTML.............................................................................................. 34
XML phù h p v i vi c ng d ng r ng rãi...................................................... 35
XML là c s c a Web th h m i ............................................................... 36
Giá tr và thách th c c a d li u XML........................................................... 37


IV.1.10. XML và th tr

ng khuôn d ng t p CSDL ..................................................... 37

IV.2. XML và các công ngh x lý d li u liên quan...................................................38
IV.2.1.

V.1.3.
V.1.4.
V.2.1.
V.2.2.
V.3.1.
V.3.2.
V.4.1.
V.4.2.
V.4.3.

Ph n VI.

Qu n lý d li u XML v i DB2 9 .................................................................... 49
D ng d li u XML và t i u l u tr trong DB2 9........................................... 51
Truy v n d li u XML trong DB2 9................................................................ 51
Ích l i c a công nghê pureXML .................................................................... 51
H tr XML c a Oracle ................................................................................. 52
Các tính n$ng XML chính c a Oracle ........................................................... 52
H tr XML trong SQL Server....................................................................... 53
ng d ng u cu i v i XML c a Mocrosoft .................................................. 54
MySQL ......................................................................................................... 55
PostGreSQL ................................................................................................. 56
BekerleyDB................................................................................................... 56

CÁC THÁCH TH C TRONG T

NG LAI ........................................58

VI.1. Các thách th c v qu n lý d li u trong t ng lai .............................................58
VI.2. Các công c liên quan n CSDL.........................................................................62

VII.4.

xu t v xây d ng các CSDL qu c gia.............................................................73

VII.5.

xu t !nh h

VII.2.1.
VII.2.2.
VII.2.3.
VII.2.4.
VII.2.5.
VII.3.1.
VII.3.2.
VII.4.1.
VII.4.2.
VII.4.3.
VII.4.4.
VII.4.5.
VII.4.6.
VII.5.1.
VII.5.2.
VII.5.3.

ng th c tích h p d li u .................................................................67

Công ngh n n t ng ..................................................................................... 67
Ki n trúc tích h p d li u.............................................................................. 68
C ch tích h p d li u ................................................................................ 68

d ng không vi t t&t ..................................................39

B ng 6: Mã XQuery tìm danh sách các di'n viên duy nh t trong v di'n Hamlet..........40
B ng 7: Kích c( các CSDL.............................................................................................59
B ng 8: Ph n m m trung gian cho XML.........................................................................85
B ng 9: Ph n m m so n th o và phát tri n XML ...........................................................86
B ng 10: S n ph#m CSDL cho phép XML i n hình .....................................................86
B ng 11: S n ph#m CSDL XML t nhiên i n hình .......................................................87
B ng 12: Máy ch XML ..................................................................................................87
B ng 13: Các ph n m m Wrapper .................................................................................88
B ng 14: H qu n tr n i dung........................................................................................88

6


M t s thu t ng
XML

ngôn ng

ánh d u m r ng

Schema

l

SGML

Standard Generalized Markup Language


Document Type Definition

c

ng d ch v

7


L I GI I THI U
Trong vi c ng d ng CNTT vào phát tri n kinh t xã h i, ngành qu n lý thông tin
có m t vai trò r t quan tr ng. Quan ni m coi thông tin nh nh ng tài s n c a m t
c quan, doanh nghi p, th m chí c a m t t n c
c ch p nh n ngày càng
r ng rãi b i không ch nh ng nhà công ngh mà còn c nh ng nhà qu n lý c a
các t ch c này.
Hi n nay t n c ta ang h ng n phát tri n m t xã h i thông tin v i m t n n
kinh t tri th c trong ó thông tin và tri th c là ng l c chính
thúc y n n
kinh t thông qua vi c giúp t ng n ng su t lao ng, phát tri n th tr ng, t o các
ph c v cho m c tiêu này, phát tri n và
s n ph m m i có giá tr gia t ng cao.
ng d ng CNTT, trong ó có ng d ng công ngh CSDL và các h th!ng thông
tin, m t cách hi u qu là m t công tác h t s c quan tr ng.
có th ng d ng CNTT m t cách hi u qu nh"m áp ng
c nh ng yêu c#u
n y sinh trong m t môi tr ng nghi p v , kinh doanh v i nhi u bi n i, m t y u
t! quan tr ng là c#n n m b t và s$ d ng các công ngh tiên ti n, tránh gây lãng
phí, t ng hi u qu #u t vào CNTT. Nghiên c u các nh h ng công ngh
tìm các gi i pháp phù h p ã tr thành yêu c#u b t bu c

li u trên m ng, c ch tích h p d li u, các thành ph#n CSDL qu!c gia,…
thúc
y s phát tri n ngu n l c thông tin c&ng nh nâng cao hi u qu s$ d ng ngu n
l c thông tin trong phát tri n kinh t .
Tài li u g m 7 ph#n chính và m t s! n i dung liên quan. Ph#n m t gi i thi u
chung v thông tin và vai trò qu n lý thông tin. Ph#n hai trình bày t ng quan v
công ngh CSDL. Ph#n ba c p n hi n tr ng nghiên c u và ng d ng CSDL.
Ph#n b!n nói n vai trò c a ngôn ng ánh d u m r ng XML trong vi c phát
tri n CSDL và trong vi c tich h p, trao i thông tin trên Internet. Ph#n n m
trình bày v các gi i pháp công ngh CSDL c a các hãng l n nh IBM, Oracle,
Microsoft,…Ph#n sáu nói v h ng phát tri n c a công ngh qu n lý d li u
a ra gi i pháp !i phó v i các nhu c#u thách th c t' cu c s!ng.. Ph#n b y t p
trung a ra các
xu t cho các v n
mang tính thi t th c nh qu n lý thông
tin, các h ng ng d ng m i c a CSDL, c ch tích h p d li u t' các ngu n
khác nhau, các thành ph#n khái ni m c a h th!ng CSDL qu!c gia, các tiêu chí
ánh giá CSDL,…
ây là m t
tài nghiên c u liên quan n các ng d ng CNTT m t ph m vi
r ng. Trên c s các tài li u k) thu t s u t#m
c, nhóm
tài ã ti n hành
nghiên c u, phân tích và h th!ng hóa d i quan i m ph c v công tác qu n lý
nhà n c và thúc y ng d ng CNTT. V i m t s! thu t ng m i ch a có t'
t ng
ng trong ti ng Vi t, nhóm
tài xin
c s$ d ng các thu t ng g!c.
Trong tài li u này ây, thu t ng “d li u” th ng

thông tin
có th s$ d ng nh ng thông tin này cho m c ích mang n th nh
v ng cho xã h i ó. C&ng nh các ngu n tài nguyên khác, ngu n l c thông tin
không hoàn toàn là tài nguyên thiên nhiên có s*n. Thông tin
c coi nh tài s n
và s c#n thi t qu n lý thông tin nh nh ng ngu n tài nguyên khác nh tài chính,
c ch p nh n ngày càng r ng rãi b i không ch nh ng nhà công ngh
nhân l c,…
mà còn c nh ng nhà qu n lý.
t o ra ngu n l c thông tin cho xã h i, c#n ph i xây d ng các c ch thu th p
thông tin và nghiên c u ph ng pháp s$ d ng hi u qu nó. Thông tin cho t'ng !i
t ng, l nh v c c th
c th hi n d ng d li u. Do ó mu!n phát tri n ngu n
l c thông tin c#n nghiên c u các công ngh
qu n lý và x$ lý d li u, các công
truy n t i thông tin và ph ng pháp trích xu t tri th c t' d li u.
c

I.2.

T m quan tr"ng c a qu#n lý thông tin

Thông tin
c t o ra b i media, th i n t$, n i dung web, tài li u, giao d ch, báo
cáo và
c s$ d ng trong m i l nh v c nh trong qu n lý nhà n c, nghiên c u
khoa h c, s n xu t kinh doanh, cu c s!ng hàng ngày, vui ch i gi i trí,... Theo
th!ng kê, 30% s! th i gian có
c con ng i dùng vào vi c tìm ki m thông tin.
n n m 2010, l ng thông tin c a th gi i (information base) s% t ng g p ôi sau

tin (d ki n) v ngu n l c và ho t ng c a t ch c. Các ho t ng này
c i u
jafnh b i ba h th!ng: H th!ng i u khi n qu n lý, h th!ng thông tin, h th!ng
th c hi n. Nh th , h th!ng thông tin là thành t! không th thi u c a m t t ch c,
th c hi n s liên h gi a hai h th!ng còn l i, b o m cho t ch c ho t ng t
c các m c tiêu ã ra.
M t h th!ng thông tin theo nh ngh a r ng
c coi là m t ph ng ti n
c
thi t l p mang tính công ngh
ghi l i, l u tr và cung c p thông tin theo các bi u
th c d ng ngôn ng và a ra các k t lu n t' các bi u th c ó. Công ngh trong
các h th!ng này không nh t thi t là công ngh thông tin. Khi ch a có máy tính,
ho t ng c a h th!ng thông tin có th
c th c hi n trên các công ngh th công
nh gi y, bút v i b x$ lý c b n là b óc con ng i. Ví d , m t quy n s tay có
danh sách các v t d ng c#n quan tâm, theo nh ngh a trên, là m t h th!ng thông
tin. Ngày nay, ph bi n h n, h th!ng thông tin
c th c hi n b"ng các công c
hi n i c a công ngh thông tin và
c g i b"ng thu t ng - “h th!ng thông tin
d a trên CNTT”. Do kh!i l ng d li u kh ng l c#n qu n lý, các h th!ng thông
tin hi n nay ch ho t ng th c s hi u qu khi d a trên nhi u tính ch t ,c thù c a
công ngh ,c bi t này. C&ng có nh ng ng d ng máy tính không
c coi là h
th!ng thông tin, ví d nh các h th!ng nhúng (embedded systems).
V m,t k) thu t, h th!ng thông tin là m t t p h p c a nhi u thành ph#n liên h
v i nhau có ch c n ng thu th p, qu n lý, x$ lý, l u tr và phân ph!i thông tin h(
tr cho vi c ra quy t nh, ph!i h p, i u hành và ,c bi t là ph c v cho quá trình
ch o, t ch c các ho t ng c a m t t ch c. M t h th!ng thông tin có các ph#n


Thong tin

Hình 1: Các thành ph n c a m t h th ng thông tin

I.4.2.

ph c t p c a h th ng thông tin trong t

ng lai

H th!ng thông tin ngày càng t ng v
ph c t p: l ng d li u, s! ng i s$ d ng,
ti n trình, và các giao d ch,… không ng'ng t ng lên. S ph thu c gi a các kh!i
trong m t h th!ng c&ng t ng lên. Ph m vi c a các thi t b l u tr , giao di n cho
ng i s$ d ng, và các thi t b tính toán c&ng t ng làm t ng s a t p m c
v t
lý c a h th!ng. Vi c s$ d ng nhi u ngu n thông tin
gi i quy t m t v n
d+n
n nhu c#u có m t ph ng th c truy c p ng nh t n các d li u a t p. Vi c s$
d ng các thi t b tính toán khác ch ng lo i c&ng òi h-i m t s th!ng nh t v n n
t ng tính toán.
I.4.3.

Gi i pháp cho h th ng thông tin trong t

ng lai

Gi i pháp cho vi c xây d ng ph ng th c truy c p th!ng nh t n các ngu n tài

chi ti t h n trong ph#n VI.1 trang 58.

15

c

c p


Ph n II.

T NG QUAN V C

S

D

LI U

Thành ph#n
l u tr và qu n lý d li u là m t b ph#n quan tr ng trong m t h
th!ng thông tin. Thông th ng, thành ph#n này
c xây d ng d a trên công ngh
C s d li u nh các kh n ng cho phép l u tr , thay i, và truy v n m t kh!i
l ng l n d li u theo m t cách hi u qu . N i dung c a tài li u t' ph#n này s%
c t p trung vào gi i thi u và phân tích các gi i pháp c a công ngh CSDL.

II.1.

Khái ni m v CSDL

khoa h c g i là Khoa h c Thông tin (Information science). M t t p h p d li u
c g i là m t CSDL theo úng ngh a n u
c qu n lý
m b o ch t l ng và
tính th!ng nh t, có th
c s$ d ng b i m t nhóm ng i dùng, và có m t ngôn
ng truy v n.


II.1.1.

D li u trong CSDL

M t khái ni m quan tr ng c a CSDL là các b n ghi. Thông th ng v i m t CSDL
s% kèm m t mô t v ki n trúc cúa thông tin l u trong CSDL ó. Mô hình CSDL là
m t lý thuy t hay m t ,c t v cách th c CSDL
c c u trúc và s$ d ng g m t p
h p các thao tác có th th c hi n trên d li u ó. Mô t này
c coi là l c
(schema) g m các !i t ng
c l u trong CSDL và m!i quan h gi a các !i
t ng ó. Có m t s! cách t ch c m t l c
và cách th c t ch c này g i là mô
hình
c g i là các mô hình CSDL, hay mô hình d li u. Mô hình
c dùng r ng
rãi nh t hi n này là thông tin
c bi u di n d ng các b ng liên h v i nhau, m(i
b ng có các c t
c nh ngh a d a trên các thu t ng toán h c. Mô hình này th


Thay !i nh).

1992

SQL-92

SQL2

1999

SQL:1999

SQL3

2003

SQL:2003

Thay !i l n.

B ng 1: Ti n trình phát tri n c a SQL

Ph'm vi

Có m t s! bi n th c a ngôn ng SQL, trong ó m t s! m r ng là các s n ph m
b n quy n nh c a SQL Oracle Corporation, SQL Procedural Language c a IBM
và Transact-SQL c a Sybase/Microsoft.
SQL
c thi t k cho m c ích gi i h n, c th là truy v n d li u t' các CSDL

II.2.2.

Các giao d!ch và x lý song song

Ngoài mô hình CSDL, các CSDL th ng m i ã s$ d ng mô hình giao d ch CSDL
m b o là các giao d ch c s d li u
c th c hi n m t cách an toàn (t c là
c tính nh t quán c a d li u. Các
không b m t hay sai l ch d li u) nh"m t
ph#n m m CSDL tuân theo theo lu t ACID c a giao d ch là:
- Tính nguyên t$ (Atomicity) - Ho,c là toàn b ho,c là không thao tác nào
c
hoàn thành. (H y thao tác)
- Tính nh t quán (Consistency) - T t c các giao d ch ph i chuy n c s d li u
v tr ng thái nh t quán.
- Tính tách bi t (Isolation) - Các giao d ch không
c can thi p l+n nhau.
- Tính b n v ng (Durability) - Các giao d ch thành công ph i t n t i sau các s
c! k) thu t. (Làm l i thao tác)
Trong th c t , nhi u h qu n tr CSDL cho phép ph#n l n các lu t này
hi n m t cách l a ch n
t
c tóc th c hi n cao.

24

c th c


II.2.3.

- Quorum: K t qu c a l nh yêu c#u Read và Write
c th c hi n b"ng vi c
truy v n a s! các b n sao
- Nhi u ch (Multimaster): Hai hay nhi u b n sao
c ng b hóa qua m t
c ch xác nh giao th c.

II.3.

Ph'm vi 0ng d1ng c a CSDL

CSDL
c s$ d ng trong nhi u ng d ng tr i kh p l nh v c c a ph#n m m máy
tính. CSDL là ph ng th c
c a chu ng l u d li u !i v i cá ng d ng l n,
nhi u ng i s$ d ng, khi có s c#n thi t i u ph!i gi a các ng i dùng. Th m chí
nh ng ng i dùng cá nhân c&ng c#n CSDL
t ch c các thông tin cá nhân nh
th i n t$, ghi chú, tài li u…Ch ng trình k t n!i (driver) ph#n m m CSDL có
h#u nh
t t c các dòng CSDL nên các ph#n m m ng d ng có th s$ d ng chung
m t giao di n l p trình ng d ng (API)
truy c p thông tin
c l u trong m t
CSDL. Hai driver ph bi n cho API c a CSDL là ODBC và JDBC.

25