Physical Address

304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124

databse1

📌 Series: Database for Data Science : Bài 1 : Database Overview

Loser1 from Learning AI with Loser 🚀

Chào mọi người! 😄 Mình là Loser1 từ Learning AI with Losers, và hôm nay là một bước ngoặt quan trọng trong hành trình học hỏi của mình! 🚀 Sau một thời gian dài chiến đấu với những bài Leetcode Daily Challenge (một series đầy thử thách nhưng cũng rất thú vị), mình quyết định tạm dừng lại để bắt đầu một series mới mang tên “Database for Data Science”! 🎉

Vâng, chính xác! Đây sẽ là khởi đầu của một chương mới, và cũng là sự kết thúc của những thử thách Leetcode Daily. Nhưng đừng lo, mình vẫn sẽ tiếp tục luyện tập và học hỏi! 💪 Trong series này, mình sẽ đưa các bạn cùng mình khám phá thế giới của Cơ Sở Dữ Liệu (CSDL), một chủ đề cực kỳ quan trọng trong Data ScienceMachine Learning. Chắc chắn bạn sẽ thấy rằng, nếu hiểu đúng về CSDL, bạn sẽ xây dựng được những hệ thống xử lý dữ liệu cực kỳ mạnh mẽ và hiệu quả! 🔥

Vậy nên, hãy chuẩn bị tinh thần cho những bài viết cực kỳ chi tiết và đầy đủ, với không ít icon, cảm xúc, và những kiến thức “sâu sắc” mà chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục! 🌟

Cùng theo dõi và khám phá nhé! 🚀

Table Of Contents
  1. 1️⃣ Cơ Sở Dữ Liệu Là Gì?
  2. 📚 Cơ Sở Dữ Liệu Quản Lý Sinh Viên
  3. 2️⃣ Lịch Sử Phát Triển Của Cơ Sở Dữ Liệu
  4. 📌 Đặc Trưng Của Hệ Cơ Sở Dữ Liệu (CSDL)
  5. 3️⃣ Vai Trò Của Database Trong Data Science & Machine Learning
  6. 🔹 1. Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (RDBMS) 🏛️📊
  7. 🔹 2. Cơ Sở Dữ Liệu NoSQL 📜📦
  8. 🔹 3. Cloud Database & Big Data ☁️📡
  9. 🌟 Chọn loại CSDL nào phù hợp với bạn?
  10. 📌 Các Loại Người Sử Dụng Cơ Sở Dữ Liệu
  11. Kiến trúc của Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu
  12. Ngôn ngữ Cơ sở dữ liệu
  13. 6️⃣ Cách kết nối với MySQL Database in Visual Studio Code and và chạy SQL Queries-> Này mình sẽ viết trong 1 bài khác nhá :>>
  14. 🎯 Tổng Kết Bài 1
  • Bài 1: Tổng Quan Về Cơ Sở Dữ Liệu (Database Overview)

1️⃣ Cơ Sở Dữ Liệu Là Gì?

🔹 Định nghĩa:

  • Cơ sở dữ liệu (Database) là một tập hợp dữ liệu có tổ chức, được lưu trữ và quản lý theo một cấu trúc chặt chẽ để phục vụ nhiều mục đích khác nhau.
  • Ví dụ:
    • Hệ thống ngân hàng: Quản lý tài khoản, giao dịch, khoản vay.
    • Trường học: Lưu trữ thông tin sinh viên, khóa học, điểm số.
    • Hãng hàng không: Quản lý đặt vé, chuyến bay, giá vé.

Ví dụ chi tiết về một CSDL: Quản lý sinh viên tại trường đại học (các bạn coi sơ qua thôi nha chưa cần hiểu sql là gì đâu :>>>)

📚 Cơ Sở Dữ Liệu Quản Lý Sinh Viên

1️⃣ Định Nghĩa CSDL

Cơ sở dữ liệu này quản lý thông tin về sinh viên, môn học, giảng viên và điểm số.

2️⃣ Xây Dựng CSDL

Bảng Sinh Viên

Mã SV Họ Tên Ngày Sinh Địa Chỉ Mã Lớp
SV001 Nguyễn Văn A 2000-02-15 Hà Nội L01
SV002 Trần Thị B 1999-06-10 TP. HCM L02

Bảng Môn Học

Mã MH Tên Môn Học Số Tín Chỉ
MH101 Cơ Sở Dữ Liệu 3
MH102 Lập Trình C++ 4

Bảng Đăng Ký Học

Mã SV Mã MH Mã GV Điểm
SV001 MH101 GV001 8.0
SV002 MH102 GV002 7.5

3️⃣ Xử Lý CSDL

📌 Truy vấn danh sách sinh viên thuộc lớp L01:

SELECT * FROM SinhVien WHERE MaLop = ‘L01’;

📌 Cập nhật điểm sinh viên:

UPDATE DangKyHoc SET Diem = 9.0 WHERE MaSV = ‘SV001’ AND MaMH = ‘MH101’;

📌 Thêm sinh viên mới vào hệ thống:

INSERT INTO SinhVien (MaSV, HoTen, NgaySinh, DiaChi, MaLop) VALUES (‘SV003’, ‘Lê Văn E’, ‘2001-04-20’, ‘Đà Nẵng’, ‘L01’);

🔹 Các đặc điểm chính của Cơ Sở Dữ Liệu:

Dữ liệu có tổ chức: Không phải chỉ là một tập hợp ngẫu nhiên các dữ liệu.


Có khả năng chia sẻ: Nhiều người dùng có thể truy cập đồng thời.


Bảo mật và toàn vẹn dữ liệu: Ngăn chặn truy cập trái phép và đảm bảo tính chính xác.


Tối ưu hóa truy vấn dữ liệu: Cho phép thao tác nhanh chóng và hiệu quả.


2️⃣ Lịch Sử Phát Triển Của Cơ Sở Dữ Liệu

🔹 Từ Hệ Thống Tập Tin Đến Hệ Quản Trị CSDL (DBMS Evolution)

1️⃣ Giai đoạn 1: Hệ thống tập tin (File System)

  • Dữ liệu được lưu trữ trong các file đơn lẻ.
  • Nhược điểm:
    ❌ Không thể chia sẻ dữ liệu giữa các ứng dụng.
    ❌ Dữ liệu bị trùng lặp, khó quản lý.
    ❌ Khó tìm kiếm và truy vấn nhanh.

2️⃣ Giai đoạn 2: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS – Database Management System)

DBMS là gì? – Hệ thống phần mềm giúp quản lý, truy xuất và thao tác trên cơ sở dữ liệu.

⚡ Vì sao DBMS ra đời?

Trước đây, dữ liệu được lưu trữ dưới dạng tập tin rời rạc. Điều này gây ra nhiều vấn đề như:

  • Trùng lặp dữ liệu.
  • Khó truy xuất và chia sẻ giữa các ứng dụng.
  • Không đảm bảo nhất quán.

💡 DBMS được phát triển để khắc phục những hạn chế trên, giúp quản lý dữ liệu một cách tập trung và hiệu quả hơn.

✅ Ưu điểm của DBMS

  • Quản lý dữ liệu tập trung.
  • Giảm trùng lặp, đảm bảo tính nhất quán.
  • Hỗ trợ truy vấn mạnh mẽ với SQL.

🔧 Các chức năng chính

Xây dựng CSDL: Tạo, thiết lập và tổ chức dữ liệu.

Thao tác trên dữ liệu: Thêm, sửa, xóa, truy vấn dữ liệu một cách hiệu quả.

Kiểm soát truy xuất: Đảm bảo bảo mật dữ liệu và phân quyền người dùng.

🔍 Các bước xử lý trong DBMS

1. Định nghĩa dữ liệu: Xác định cấu trúc, kiểu dữ liệu và ràng buộc.

2. Lưu trữ dữ liệu: Lưu dữ liệu vào bộ nhớ phụ (disk, cloud, v.v.).

3. Truy vấn và báo cáo: Lấy dữ liệu theo yêu cầu và xuất báo cáo.

🌍 Lịch sử phát triển DBMS

Ban đầu, DBMS chủ yếu sử dụng hai mô hình:

  • Mô hình Phân cấp (Hierarchical Model): Dữ liệu được tổ chức theo cấu trúc cây.
  • Mô hình Mạng (Network Model): Cho phép mỗi bản ghi có nhiều kết nối.

🔹 Ngày nay, DBMS hiện đại sử dụng mô hình quan hệ (Relational Model) với các hệ thống như MySQL, PostgreSQL, Oracle.

Ảnh minh họa của Network Data Model :

Ảnh minh họa của mô hình Hierarchical Data Model:

Link minh họa để tìm hiểu thêm : https://www.geeksforgeeks.org/difference-between-hierarchical-and-network-data-model/

3️⃣ Giai đoạn 3: Cơ sở dữ liệu hiện đại (Cloud Database, Big Data, NoSQL)

  • Cloud Database: PostgreSQL trên AWS RDS, Google Cloud SQL.
  • Big Data & NoSQL: MongoDB, Cassandra, Firebase.
  • AI & Database: Vector Search (Pinecone, Weaviate).

📌 Đặc Trưng Của Hệ Cơ Sở Dữ Liệu (CSDL)

🔍 1. Tính Tự Mô Tả

CSDL không chỉ chứa dữ liệu, mà còn lưu trữ **mô tả về dữ liệu** (metadata).

📌 Quan trọng với Data Science: Metadata giúp Data Scientists hiểu được **cấu trúc, kiểu dữ liệu** trước khi xử lý dữ liệu.

🔧 2. Tính Độc Lập

**Cấu trúc CSDL độc lập với chương trình**, giúp **dễ bảo trì và nâng cấp** mà không cần sửa đổi code.

📌 **Data Engineering cần biết**: Khi schema thay đổi, ETL pipelines và queries có thể bị ảnh hưởng, cần kiểm tra kỹ metadata!

🎭 3. Tính Trừu Tượng

**Người dùng chỉ thấy dữ liệu ở mức logic**, không cần biết cách dữ liệu được lưu trữ thực tế.

📌 **Ứng dụng trong Machine Learning**: Data Scientists có thể truy vấn dữ liệu mà không cần lo về cách nó được lưu trữ vật lý.

✅ 4. Tính Nhất Quán

**Đảm bảo dữ liệu luôn chính xác và không bị trùng lặp** khi nhiều người cùng thao tác.

📌 **Cực kỳ quan trọng cho Data Science**: Nếu dữ liệu không nhất quán, mô hình ML sẽ bị sai lệch!

👀 5. Đa Khung Nhìn (Multi-View)

**Mỗi người dùng có thể có “khung nhìn” (view) riêng**, chỉ truy vấn được phần dữ liệu cần thiết.

📌 **Ứng dụng trong phân tích dữ liệu**: Data Analysts có thể tạo views cho từng nhóm người dùng mà không ảnh hưởng đến dữ liệu gốc.

3️⃣ Vai Trò Của Database Trong Data Science & Machine Learning

Lưu trữ & quản lý dữ liệu: Dữ liệu được tổ chức giúp phân tích hiệu quả.
Xử lý dữ liệu lớn: Data Science thường làm việc với hàng triệu dữ liệu, cần các DBMS mạnh mẽ.
Truy xuất dữ liệu nhanh: Sử dụng SQL để lấy dữ liệu cần thiết cho mô hình AI.
Tích hợp AI với Database: Hỗ trợ tìm kiếm thông minh, phân tích dữ liệu lớn.

🔹 So sánh Database trong Data Science vs Backend vs Data Engineering:

Lĩnh vựcVai trò của Database
Data ScienceTruy vấn & phân tích dữ liệu, dùng SQL/NoSQL
Backend DevLưu trữ và xử lý dữ liệu của ứng dụng web
Data EngineeringThiết kế & tối ưu hóa pipeline dữ liệu


Dưới đây là phiên bản đầy đủ hơn với nhiều icon và cảm xúc sinh động giúp bạn dễ hình dung hơn:


🚀 4️⃣ Các Loại Cơ Sở Dữ Liệu Phổ Biến

Các hệ quản trị CSDL Phổ biến :

Định Nghĩa Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu

🔹 1. Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ (RDBMS) 🏛️📊

💡 Định nghĩa:
Hệ quản trị CSDL quan hệ (Relational Database Management System – RDBMS) lưu trữ dữ liệu theo dạng bảng (table), với các hàng (row) và cột (column). Các bảng này có thể liên kết với nhau qua khóa chính 🔑 (Primary Key) và khóa ngoại 🔗 (Foreign Key).

Ví dụ phổ biến:

  • MySQL 🐬 (Miễn phí, mạnh mẽ, phổ biến)
  • PostgreSQL 🐘 (Hỗ trợ dữ liệu lớn, bảo mật cao)
  • SQL Server 🏢 (Microsoft phát triển, dùng nhiều trong doanh nghiệp)

📝 Minh họa thực tế:
Hãy tưởng tượng bạn quản lý một tiệm cà phê ☕. Bạn có một bảng “KHÁCH HÀNG”:

🆔 Mã KH🏷️ Tên📧 Email📞 Số điện thoại
001Nguyễn Aa@gmail.com0987-111-222
002Trần Bb@yahoo.com0912-333-444

Bạn có bảng “ĐƠN HÀNG”:

🆔 Mã ĐH📅 Ngày đặt hàng🆔 Mã KH (🔗)💲 Tổng tiền
100114/02/2025001150.000đ
100215/02/2025002250.000đ

👉 Nhờ có SQL 📜, bạn có thể dễ dàng truy vấn xem khách hàng nào đã đặt hàng, tổng tiền họ đã chi tiêu, v.v.

Ưu điểm:
✅ Cấu trúc chặt chẽ, dễ tổ chức dữ liệu.
✅ Hỗ trợ truy vấn mạnh mẽ với SQL.
✅ Bảo mật cao và đảm bảo tính nhất quán.

⚠️ Nhược điểm:
❌ Cấu trúc cứng nhắc, khó thay đổi khi dữ liệu phức tạp hơn.
❌ Không phù hợp với dữ liệu phi cấu trúc.


🔹 2. Cơ Sở Dữ Liệu NoSQL 📜📦

💡 Định nghĩa:
NoSQL (Not Only SQL) không sử dụng bảng cố định như RDBMS mà có thể lưu trữ dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau:

🔥 Các loại NoSQL phổ biến:

  • 📄 MongoDB (Document-Based) → Lưu trữ dạng JSON.
  • 🔑 Redis (Key-Value Store) → Dữ liệu lưu theo cặp key:value.
  • 📊 Cassandra (Column Store) → Dữ liệu lưu theo cột, tối ưu cho dữ liệu lớn.

📝 Minh họa thực tế:
Nếu bạn đang xây dựng một ứng dụng mạng xã hội 📱, thay vì dùng bảng cố định, bạn có thể lưu thông tin người dùng bằng MongoDB như sau:

{
  "user_id": "001",
  "name": "Nguyễn A",
  "email": "a@gmail.com",
  "posts": [
    {
      "post_id": "101",
      "content": "Hôm nay thật đẹp trời! ☀️",
      "likes": 10
    },
    {
      "post_id": "102",
      "content": "Đi chơi cùng bạn bè 🏖️",
      "likes": 50
    }
  ]
}

👉 Ưu điểm: Linh hoạt, phù hợp với dữ liệu có cấu trúc không cố định như bài viết mạng xã hội, bình luận, đánh giá.

Ưu điểm:
✅ Linh hoạt, không cần bảng cố định.
✅ Hiệu suất cao khi xử lý dữ liệu lớn.
✅ Tối ưu cho ứng dụng Web, Big Data, AI.

⚠️ Nhược điểm:
❌ Không hỗ trợ truy vấn SQL chặt chẽ như RDBMS.
❌ Dữ liệu có thể bị trùng lặp do không có ràng buộc.


🔹 3. Cloud Database & Big Data ☁️📡

💡 Định nghĩa:
Cơ sở dữ liệu trên nền tảng đám mây giúp lưu trữ và xử lý lượng dữ liệu siêu lớn 🚀 mà không cần lo về hạ tầng máy chủ.

☁️ Ví dụ phổ biến:

  • Google BigQuery 🔍 → Xử lý dữ liệu lớn theo thời gian thực.
  • AWS Redshift 🛠️ → Lưu trữ & phân tích dữ liệu nhanh chóng.
  • Snowflake ❄️ → Kho dữ liệu phân tán, tối ưu cho AI.
SELECT customer_id, COUNT(order_id) AS total_orders
FROM orders
GROUP BY customer_id
ORDER BY total_orders DESC
LIMIT 5;

📊 Truy vấn tìm khách hàng mua hàng nhiều nhất:

📝 Minh họa thực tế:
Nếu bạn là một công ty thương mại điện tử 🛒, bạn có thể sử dụng Google BigQuery để phân tích dữ liệu khách hàng:

👉 Bạn sẽ biết TOP 5 khách hàng trung thành nhất để có thể gửi khuyến mãi 🎁 hoặc chăm sóc đặc biệt.

Ưu điểm:
✅ Dễ mở rộng, phù hợp với dữ liệu rất lớn.
✅ Hỗ trợ phân tích mạnh mẽ, tích hợp với AI.
✅ Không cần quản lý máy chủ, tiết kiệm chi phí vận hành.

⚠️ Nhược điểm:
❌ Yêu cầu hiểu biết về cloud, có thể tốn phí cao nếu không tối ưu.
❌ Phụ thuộc vào kết nối Internet 🌐.



🎯 TỔNG KẾT – CHỌN LOẠI CSDL PHÙ HỢP

⚡ Loại CSDL📖 Định Nghĩa🔥 Khi Nào Nên Dùng?🎯 Ưu Điểm⚠️ Nhược Điểm
RDBMS 🏛️ (Cơ sở dữ liệu quan hệ)Lưu trữ theo bảng, có ràng buộc quan hệ giữa các bảng.Khi cần dữ liệu có cấu trúc chặt chẽ, như hệ thống quản lý doanh nghiệp, tài chính, bán hàng.🔹 Tính nhất quán cao 📌 🔹 Hỗ trợ truy vấn SQL mạnh mẽ 🔍❌ Cứng nhắc, khó thay đổi khi mở rộng 🚧 ❌ Hiệu suất kém khi xử lý dữ liệu cực lớn 📉
NoSQL 📜 (Cơ sở dữ liệu phi quan hệ)Không dùng bảng cố định, linh hoạt với dữ liệu phi cấu trúc.Khi làm việc với dữ liệu động, không có cấu trúc rõ ràng, như mạng xã hội, IoT, AI.🔹 Linh hoạt, dễ mở rộng 🚀 🔹 Tốc độ xử lý cao ⚡ 🔹 Phù hợp với dữ liệu lớn 🏗️❌ Không hỗ trợ SQL mạnh như RDBMS 🤔 ❌ Có thể trùng lặp dữ liệu 🌀
Cloud Database & Big Data ☁️📡 (Dữ liệu đám mây & Dữ liệu lớn)Cơ sở dữ liệu được lưu trữ và xử lý trên nền tảng đám mây, tối ưu cho Big Data.Khi cần phân tích dữ liệu khổng lồ, ứng dụng AI/ML, Business Intelligence.🔹 Khả năng mở rộng vô hạn 🌍 🔹 Xử lý dữ liệu siêu nhanh 🏎️ 🔹 Không cần quản lý hạ tầng 🛠️❌ Chi phí có thể cao nếu không tối ưu 💰 ❌ Cần hiểu biết về Cloud & Big Data ☁️

🌟 Chọn loại CSDL nào phù hợp với bạn?

Dữ liệu có cấu trúc, cần tính toàn vẹn cao?Dùng RDBMS 🏛️ (MySQL, PostgreSQL, SQL Server)
Dữ liệu không cố định, cần mở rộng linh hoạt?Dùng NoSQL 📜 (MongoDB, Redis, Cassandra)
Dữ liệu siêu lớn, cần xử lý mạnh mẽ & AI?Dùng Cloud Database & Big Data ☁️ (BigQuery, Snowflake, AWS Redshift)

💡 Lời khuyên:
Nếu bạn là người mới, hãy bắt đầu với MySQL hoặc PostgreSQL để nắm vững nền tảng SQL trước. Khi đã quen, bạn có thể học thêm NoSQL & Cloud Database để làm chủ dữ liệu lớn! 🚀


📌 Các Loại Người Sử Dụng Cơ Sở Dữ Liệu

🛠 1. Quản trị viên CSDL (DBA – Database Administrator)

Chịu trách nhiệm quản lý hệ CSDL, đảm bảo bảo mật, hiệu suất và phân quyền.

  • Cấp quyền truy cập dữ liệu.
  • Giám sát hiệu suất và tối ưu hóa.
  • Đảm bảo dữ liệu luôn an toàn và sẵn sàng.

📌 Quan trọng với Data Science: DBA giúp Data Scientists có quyền truy cập dữ liệu mà vẫn đảm bảo tính bảo mật.

Tham khảo : https://www.geeksforgeeks.org/dba-full-form/

📐 2. Thiết kế viên CSDL (DBD – Database Designer)

Thiết kế cấu trúc dữ liệu, đảm bảo hiệu quả truy vấn và lưu trữ tối ưu.

  • Quyết định dữ liệu nào cần lưu trữ.
  • Chọn cấu trúc lưu trữ phù hợp (SQL vs NoSQL).
  • Làm việc với DBA để đảm bảo hiệu suất và bảo mật.

📌 Quan trọng với Data Science: Nếu dữ liệu không được thiết kế tốt, truy vấn có thể chậm và gây lỗi trong mô hình Machine Learning.

Tham khảo : https://www.geeksforgeeks.org/database-design-ultimate-guide/

👥 3. Người dùng cuối (End Users)

Người dùng cuối sử dụng CSDL với các mức độ khác nhau, từ cơ bản đến chuyên sâu.

👤 Casual Users (Người dùng không thường xuyên)

  • Truy cập dữ liệu thỉnh thoảng, sử dụng báo cáo có sẵn.
  • Không cần biết SQL hoặc cấu trúc dữ liệu.

💼 Naïve Users (Người dùng thường xuyên)

  • Truy vấn và cập nhật dữ liệu thường xuyên.
  • Sử dụng các công cụ có sẵn thay vì viết truy vấn SQL.

🔬 Sophisticated Users (Người dùng chuyên sâu)

  • Chuyên gia Data Science, Data Engineering.
  • Thông thạo về HQT CSDL, tự xây dựng những truy vấn phức tạp cho công việc.
  • Viết truy vấn SQL phức tạp, kết hợp Python/R để phân tích dữ liệu.

📌 Quan trọng nhất cho Data Science: Sophisticated Users là nhóm Data Scientists làm việc với dữ liệu lớn và mô hình Machine Learning.

🏠 Stand-alone Users (Người dùng cá nhân)

  • Sử dụng các ứng dụng có sẵn, như quản lý thuế cá nhân.
  • Không tương tác trực tiếp với SQL hoặc truy vấn dữ liệu.

Ba Mức Trừu Tượng Của Cơ Sở Dữ Liệu

Tham Khảo : https://www.geeksforgeeks.org/introduction-of-3-tier-architecture-in-dbms-set-2/


📌 1. Mức Khung Nhìn / Ngoài (External Level)

💡 Là cách mà từng nhóm người dùng nhìn thấy dữ liệu trong CSDL. Mỗi người có thể thấy một phần dữ liệu khác nhau, tùy vào nhu cầu và quyền hạn.

🔹 Đặc điểm:
✔ Mỗi nhóm người dùng có một “góc nhìn” (View) khác nhau.
✔ Giúp bảo mật dữ liệu – người dùng chỉ thấy dữ liệu họ cần.
✔ Dữ liệu có thể định dạng khác nhau mà không ảnh hưởng đến cấu trúc CSDL thực tế.

🔎 Ví dụ thực tế:

  • Nhân viên kế toán chỉ thấy thông tin lương nhân viên, nhưng trưởng phòng có thể thấy cả dự án và hiệu suất làm việc.
  • Khách hàng trên một trang web thương mại điện tử chỉ thấy đơn hàng của mình, nhưng quản trị viên có thể thấy tất cả đơn hàng.

📌 2. Mức Quan Niệm (Conceptual Level)

💡 Là mô hình tổng thể của CSDL, thể hiện mối quan hệ giữa các bảng, dữ liệu và ràng buộc.

🔹 Đặc điểm:
✔ Là mô hình logic của CSDL, không quan tâm dữ liệu được lưu trữ như thế nào.
✔ Được thiết kế bởi Database Designers (DBD) để đảm bảo tính chính xác và tối ưu hóa.
✔ Chứa các bảng, khóa chính, khóa ngoại, ràng buộc toàn vẹn. ( cái này trong các buổi sql mình sẽ nói kỹ hơn nhé )

🔎 Ví dụ thực tế:

  • Trong một hệ thống quản lý sinh viên, mức này chứa các bảng:
    SinhVien, MonHoc, DangKyHoc, GiangVienmối quan hệ giữa chúng.
  • Một Data Scientist có thể truy vấn dữ liệu từ nhiều bảng mà không cần quan tâm đến cách chúng được lưu trữ trên ổ cứng.

📌 Ứng dụng trong Data Science:

  • Nếu schema (lược đồ CSDL) thay đổi (ví dụ: thêm bảng mới), mức quan niệm có thể cập nhật mà không ảnh hưởng đến mức ngoài hoặc mức vật lý.

📌 3. Mức Vật Lý / Trong (Physical / Internal Level)

💡 Là cách dữ liệu được lưu trữ thực tế trên ổ cứng, bộ nhớ, hay trên cloud. ( có thể nói kỹ hơn trong 1 khóa khác hehe :> cùng đón chờ nhé cứ data là minh quất hết )

🔹 Đặc điểm:
✔ Quản lý cách dữ liệu được sắp xếp trên bộ nhớ.
✔ Sử dụng các chỉ mục (index), phân vùng (partition), nén dữ liệu (compression) để tối ưu hiệu suất.
Chỉ DBA (Database Administrator) và System Engineers cần quan tâm.

🔎 Ví dụ thực tế:

  • Dữ liệu có thể được lưu trên các file CSV, JSON, bảng SQL, hoặc các hệ thống lưu trữ phân tán như Hadoop, Google BigQuery.
  • Khi Data Scientist chạy một truy vấn SQL, dữ liệu có thể được lấy từ ổ cứng (disk) hoặc bộ nhớ RAM (cache) để tăng tốc độ.

📌 Ứng dụng trong Data Science:

  • Tối ưu truy vấn SQL bằng cách thêm chỉ mục (Indexes) hoặc sử dụng cơ sở dữ liệu in-memory (Redis, Memcached) để truy xuất nhanh hơn. ( Trong phần No Sql sẽ nói rõ hơn )
  • Quản lý Big Data bằng cách lưu trữ dữ liệu trên hệ thống NoSQL, Data Lakes thay vì chỉ dùng SQL truyền thống.

Ví dụ minh họa 3 mức :


🎯 Tóm Tắt So Sánh

MứcNgười sử dụngChức năng chínhỨng dụng trong Data Science
Ngoài (External Level)Người dùng cuối, nhân viênMỗi nhóm thấy dữ liệu khác nhau (View)Giúp bảo mật dữ liệu, hạn chế quyền truy cập.
Quan niệm (Conceptual Level)Data Engineers, Database DesignersMô tả tổng thể dữ liệu, mối quan hệGiúp truy vấn dữ liệu chính xác mà không cần biết cách lưu trữ thực tế.
Vật lý (Internal Level)DBA, System EngineersLưu trữ dữ liệu trên disk, RAM, cloudTối ưu hiệu suất truy vấn bằng cache, index, partitioning.

🚀 Tổng Kết

  • Mức Ngoài → Giúp người dùng chỉ thấy dữ liệu họ cần, bảo mật tốt hơn.
  • Mức Quan Niệm → Là mô hình tổng thể giúp Data Scientists truy vấn dữ liệu dễ dàng.
  • Mức Vật Lý → Quản lý cách dữ liệu lưu trữ, tối ưu hóa hiệu suất truy vấn.

📌 Quan trọng nhất với Data Science:
Mức Quan Niệm giúp bạn hiểu được mối quan hệ giữa dữ liệu, cần thiết cho truy vấn SQL, Feature Engineering.
Mức Vật Lý ảnh hưởng đến tốc độ xử lý Big Data, rất quan trọng khi làm việc với Hadoop, Spark, Google BigQuery.

🚀 Giờ bạn đã hiểu cách CSDL hoạt động từ ngoài vào trong! 🎉

Kiến trúc của Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu

Độc lập dữ liệu (CRITICAL)

  • Độc lập logic
    Khả năng thay đổi lược đồ quan niệm (VD: Thêm/xóa thực thể, ví dụ thêm bảng “Khách hàng VIP”) mà không thay đổi lược đồ ngoài hoặc phải viết lại các chương trình ứng dụng.
  • Độc lập vật lý
    Khả năng thay đổi lược đồ trong (VD: thay đổi cách thức lưu trữ dữ liệu, ví dụ chuyển từ SSD sang HDD) mà không làm thay đổi lược đồ quan niệm.

Ảnh Minh Họa :

Giải Thích Khái Niệm Trong Hình :

Thành phần kiến trúc then chốt

DDL Compiler

Biên dịch các lệnh DDL (VD: CREATE TABLE, ALTER TABLE, DROP TABLE) để định nghĩa và thay đổi cấu trúc dữ liệu.

Query Compiler

Biên dịch và tối ưu hóa truy vấn (VD: SELECT, JOIN) nhằm đảm bảo hiệu năng khi xử lý dữ liệu lớn.

Transaction Manager

Quản lý giao dịch đảm bảo các tính chất ACID (VD: thực hiện rollback khi có lỗi) giúp duy trì tính nhất quán của dữ liệu.

Execution Engine

Thực thi các query đã được tối ưu, đảm bảo trả về kết quả chính xác (VD: xử lý truy vấn phức tạp với nhiều điều kiện).

Logging & Recovery

Ghi nhận log và khôi phục dữ liệu khi gặp sự cố (VD: phục hồi dữ liệu sau lỗi phần cứng).

Concurrency Control

Quản lý truy cập đồng thời của nhiều người dùng (VD: sử dụng lock table khi cập nhật dữ liệu) để đảm bảo tính nhất quán.

Index/File/Record Manager

Quản lý dữ liệu, chỉ mục và cách lưu trữ trên file, giúp tăng tốc độ truy vấn (VD: tạo chỉ mục cho cột thường dùng tìm kiếm).

Storage Manager

Điều khiển việc lưu trữ dữ liệu vật lý (VD: quản lý phân vùng trên đĩa cứng hoặc lưu trữ đám mây).


Tính năng của HQT CSDL

  • Hạn chế sự trùng lặp dữ liệu
    Tích hợp các nhu cầu dữ liệu của người dùng để xây dựng một CSDL thống nhất (VD: hợp nhất dữ liệu từ các phòng ban khác nhau, loại bỏ dữ liệu lặp lại).
  • Chia sẻ dữ liệu
    Cho phép truy xuất dữ liệu đồng thời trong môi trường nhiều người dùng (VD: nhiều nhân viên cùng truy cập và cập nhật dữ liệu mà không ảnh hưởng hiệu năng).
  • Hạn chế truy cập trái phép
    Mỗi người dùng hoặc nhóm người dùng có tài khoản và mật mã riêng để truy xuất dữ liệu (VD: phân quyền truy cập cho admin, nhân viên và khách hàng).
  • Cung cấp nhiều giao diện giao tiếp với dữ liệu
    Hỗ trợ các ngôn ngữ truy vấn, giao diện lập trình, form, giao diện dòng lệnh, giao diện hướng menu và giao diện ngôn ngữ tự nhiên (VD: SQL, Python API, RESTful, giao diện web).
  • Đảm bảo các ràng buộc toàn vẹn (RBTV – Integrity Constraints)
    Các quy định để dữ liệu luôn phản ánh đúng ngữ nghĩa của thế giới thực (VD: ràng buộc khóa chính, khóa ngoại, duy nhất) và có thể được HQT tự động kiểm tra hoặc do ứng dụng kiểm tra.
  • Khả năng sao lưu & phục hồi
    Có thể khôi phục dữ liệu khi gặp sự cố về phần cứng hoặc phần mềm (VD: backup định kỳ và phục hồi dữ liệu sau thảm họa).
  • Các tính năng khác
    Chuẩn hóa: Cho phép DBA định nghĩa và áp dụng một chuẩn thống nhất cho mọi người dùng.
    Uyển chuyển: HQT cho phép thêm hoặc mở rộng cấu trúc mà không làm ảnh hưởng đến chương trình ứng dụng (CTƯD) khi nhu cầu thay đổi.
    Giảm thời gian phát triển ứng dụng: Tích hợp sẵn các công cụ và giao diện hỗ trợ phát triển nhanh chóng.
    Khả năng cung cấp thông tin mới nhất: Cập nhật dữ liệu liên tục theo thời gian thực.
    Cân đối tiết kiệm đầu tư: Tối ưu chia sẻ dữ liệu giữa các bộ phận, giảm thiểu chi phí trùng lặp.
Pro Tip cho Data Scientists:
Ưu tiên hệ thống có Physical Data Independence cao và Query Optimizer mạnh để xử lý large-scale datasets hiệu quả, đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu (vital cho ML/AI).

Ngôn ngữ Cơ sở dữ liệu

Tham Khảo : https://shareprogramming.net/sql-ddl-dml-tcl-and-dcl/


1. DDL – Data Definition Language (Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu)

  • Mục đích:
    DDL được sử dụng để tạo, thay đổi, hoặc xóa các cấu trúc của cơ sở dữ liệu (schema), chẳng hạn như bảng, cột, mối quan hệ giữa các bảng, chỉ mục, ràng buộc, v.v.
  • Cách thức hoạt động:
    • Các lệnh DDL sẽ xác định mô tả cho các thành phần cấu thành của schema.
    • Sau khi thực thi, thông tin về schema này sẽ được lưu trữ trong danh mục (catalog) của hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS).
  • Ví dụ thực tế:
    Giả sử bạn đang xây dựng một cơ sở dữ liệu cho một thư viện. Bạn cần tạo bảng Books để lưu thông tin về sách. Bạn có thể sử dụng lệnh DDL như sau:
  CREATE TABLE Books (
      BookID INT PRIMARY KEY,
      Title VARCHAR(255),
      Author VARCHAR(255),
      PublishedYear INT,
      Genre VARCHAR(100)
  );
  • Giải thích:
    • Lệnh CREATE TABLE thuộc DDL và được dùng để tạo bảng Books.
    • Bảng này gồm các cột: BookID (khóa chính), Title, Author, PublishedYear, và Genre.
    • Khi lệnh này được thực thi, DBMS sẽ lưu thông tin về bảng Books vào danh mục của nó.
    Kết quả:
    Sau khi chạy lệnh trên, bạn sẽ có một bảng Books trong cơ sở dữ liệu, sẵn sàng để lưu trữ dữ liệu về sách.

2. SDL – Storage Definition Language (Ngôn ngữ định nghĩa lưu trữ)

  • Mục đích:
    SDL được sử dụng để định nghĩa cách dữ liệu được lưu trữ vật lý trong hệ thống, bao gồm việc xác định schema nội bộ (internal schema) và ánh xạ giữa schema nội bộ với schema khái niệm.
  • Ý nghĩa:
    SDL giúp hệ thống xác định cách tổ chức dữ liệu trên ổ đĩa, cách tối ưu hóa không gian lưu trữ, và cách dữ liệu được ánh xạ từ cấu trúc lưu trữ nội bộ lên cấu trúc khái niệm mà người dùng thao tác.
  • Ví dụ thực tế:
    Giả sử bạn muốn tối ưu hóa việc lưu trữ dữ liệu cho bảng Books. Bạn có thể sử dụng SDL để chỉ định rằng:
    • Cột BookID nên được lưu trữ dưới dạng chỉ mục (index) để tăng tốc độ tìm kiếm.
    • Dữ liệu của bảng Books nên được lưu trữ trên ổ SSD thay vì HDD để cải thiện hiệu suất. Ví dụ cụ thể trong SQL Server:
  CREATE CLUSTERED INDEX idx_BookID ON Books (BookID);
  • Giải thích:
    • Lệnh trên tạo một chỉ mục cụm (CLUSTERED INDEX) trên cột BookID, giúp sắp xếp dữ liệu vật lý theo thứ tự của BookID.
    • Điều này giúp tăng tốc độ truy vấn khi tìm kiếm sách dựa trên BookID.
    Kết quả:
    Dữ liệu trong bảng Books sẽ được lưu trữ hiệu quả hơn, và các truy vấn tìm kiếm dựa trên BookID sẽ nhanh hơn.

3. VDL – View Definition Language (Ngôn ngữ định nghĩa giao diện xem)

  • Mục đích:
    VDL được sử dụng để tạo các view (giao diện xem), giúp người dùng truy cập dữ liệu dưới dạng phù hợp với nhu cầu sử dụng mà không làm thay đổi cấu trúc cơ sở dữ liệu gốc.
  • Cách thức hoạt động:
    • Các view được định nghĩa dựa trên schema khái niệm.
    • Người dùng có thể truy cập dữ liệu thông qua view mà không cần biết chi tiết về cấu trúc dữ liệu gốc.
  • Ví dụ thực tế:
    Giả sử bạn muốn tạo một view để hiển thị danh sách các sách được xuất bản sau năm 2000. Bạn có thể sử dụng lệnh VDL như sau:
  CREATE VIEW RecentBooks AS
  SELECT Title, Author, PublishedYear
  FROM Books
  WHERE PublishedYear > 2000;
  • Giải thích:
    • Lệnh CREATE VIEW tạo một view mới tên là RecentBooks.
    • View này chỉ hiển thị các cột Title, Author, và PublishedYear của những sách được xuất bản sau năm 2000.
    Kết quả:
    Người dùng có thể truy vấn view RecentBooks để xem danh sách các sách gần đây mà không cần viết lại câu lệnh SQL phức tạp.

4. DML – Data Manipulation Language (Ngôn ngữ thao tác dữ liệu)

  • Mục đích:
    DML cung cấp các lệnh để thao tác với dữ liệu, bao gồm:
    • Truy xuất dữ liệu (Retrieval): Đọc dữ liệu từ cơ sở dữ liệu.
    • Chèn dữ liệu (Insertion): Thêm dữ liệu mới vào cơ sở dữ liệu.
    • Xóa dữ liệu (Deletion): Xóa dữ liệu khỏi cơ sở dữ liệu.
    • Sửa đổi dữ liệu (Modification): Cập nhật dữ liệu hiện có.
  • Hai loại DML:
    • a. Cấp cao (High-level, nonprocedural):
      • Đặc điểm:
        Người dùng nhập các lệnh tương tác qua màn hình/terminal.
        Lệnh DML cấp cao thường được sử dụng trong giao diện người dùng và không yêu cầu phải xác định chi tiết các bước xử lý (nonprocedural).
  • Ví dụ thực tế:
    Giả sử bạn muốn tìm tất cả các sách có thể loại là “Khoa học”. Bạn có thể sử dụng lệnh SQL như sau:
 SELECT * FROM Books WHERE Genre = 'Science';
  • Đặc điểm:
    Lệnh DML này phải được nhúng vào trong một ngôn ngữ lập trình chung và đòi hỏi người lập trình phải chỉ định rõ ràng các bước xử lý.
  • Ví dụ thực tế:
    Giả sử bạn muốn thêm một quyển sách mới vào bảng Books bằng cách sử dụng PL/SQL (ngôn ngữ thủ tục của Oracle). Bạn có thể viết đoạn mã như sau:
BEGIN INSERT INTO Books (BookID, Title, Author, PublishedYear, Genre) VALUES (101, 'The Universe', 'Stephen Hawking', 1988, 'Science'); END;
    • Giải thích:
    • Đoạn mã trên sử dụng lệnh INSERT để thêm một quyển sách mới vào bảng Books.Nó được nhúng trong một khối PL/SQL, nơi bạn phải chỉ định rõ ràng các bước thực hiện.
    Kết quả:
    Một quyển sách mới với thông tin đã cho sẽ được thêm vào bảng Books.

Tóm tắt:

Loại ngôn ngữMục đíchVí dụ thực tế
DDLĐịnh nghĩa cấu trúc dữ liệu (bảng, cột, ràng buộc, v.v.).Tạo bảng Books để lưu thông tin sách.
SDLĐịnh nghĩa cách lưu trữ dữ liệu vật lý.Tạo chỉ mục trên cột BookID để tăng tốc độ tìm kiếm.
VDLĐịnh nghĩa các view để người dùng truy cập dữ liệu dễ dàng hơn.Tạo view RecentBooks để hiển thị sách xuất bản sau năm 2000.
DMLThao tác với dữ liệu (truy xuất, chèn, xóa, sửa đổi).Sử dụng SELECT để tìm sách có thể loại “Khoa học”.

Như vậy, các ngôn ngữ trong cơ sở dữ liệu giúp định nghĩa, lưu trữ và thao tác với dữ liệu một cách hiệu quả và phù hợp với nhu cầu của người dùng lẫn hệ thống.


6️⃣ Cách kết nối với MySQL Database in Visual Studio Code and và chạy SQL Queries-> Này mình sẽ viết trong 1 bài khác nhá :>>


🎯 Tổng Kết Bài 1

Hiểu CSDL là gì & vai trò trong Data Science.
Nắm lịch sử phát triển từ hệ thống tập tin đến Cloud Database.
Biết các loại Database: SQL, NoSQL, Big Data.
Biết cách thao tác SQL với DDL & DML.
Học cách kết nối với MySql database in vscode.

🔥 Kết Thúc – Nhưng Cũng Là Một Khởi Đầu Mới! 🔥

Vậy là chúng ta đã cùng nhau đi qua những kiến thức quan trọng trong bài đầu tiên của series “Database for Data Science”! 🚀 Nhưng đây chỉ là điểm khởi đầu cho một hành trình dài hơn, nơi chúng ta sẽ tiếp tục khám phá, học hỏi và làm chủ CSDL để áp dụng vào Data ScienceMachine Learning! 💡💾

Mình biết rằng việc học một lĩnh vực mới đôi khi có thể gây hoang mang, nhưng đừng lo! Hãy cứ từ từ tiếp thu, thử nghiệm, và quan trọng nhất là đừng ngại đặt câu hỏi! 🤔💬 Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hay góp ý nào, hãy để lại bình luận hoặc nhắn tin cho mình nhé! 📩


🔥 Sắp tới, chúng ta sẽ cùng Loser1 khám phá những kiến thức cực kỳ quan trọng! 🔥

🚀 Bạn đã sẵn sàng chưa? Chặng đường phía trước sẽ còn hấp dẫn hơn nữa, khi chúng ta bước vào thế giới của Mô Hình Dữ Liệu và những phương pháp thiết kế CSDL đỉnh cao! 🧠💡

📌 Những chủ đề cực kỳ thú vị đang chờ đợi chúng ta:
🔹 MÔ HÌNH DỮ LIỆU (DATA MODEL) – Cách dữ liệu được tổ chức và quản lý! 🔄💾
🔹 MÔ HÌNH THỰC THỂ – KẾT HỢP (ENTITY-RELATIONSHIP) – Cách biến dữ liệu thực tế thành mô hình trực quan! 📊🖥️
🔹 Quá trình thiết kế CSDL 🎨🛠️
Mô hình E/R – Hiểu rõ các thực thể và mối quan hệ! 🔗
Thiết kế – Bước chuyển từ ý tưởng thành hệ thống thực tế! 🏗️
Ví dụ minh họa – Áp dụng thực tế để hiểu sâu hơn! 🎯

Tiếp tục với BÀI 2: CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ MÔ HÌNH CSDL!
💠 Mô hình quan hệ (Relational Model) – Cách hoạt động của CSDL quan hệ! 🔄🔢
💠 Mô hình NoSQL – Khi nào nên dùng Key-Value, Document, Graph, Column? 📂⚡
💠 OLTP vs OLAP – Khi nào dùng cái nào? Hệ thống giao dịch hay phân tích dữ liệu? 🔥🔍

💪 Sẵn sàng bước vào chặng tiếp theo chưa? Chắc chắn bạn sẽ không muốn bỏ lỡ đâu! Hãy cùng nhau tiếp tục chinh phục Database for Data Science! 🚀🔥


quyminhhuy0@gmail.com
quyminhhuy0@gmail.com
Articles: 49

Newsletter Updates

Enter your email address below and subscribe to our newsletter

Subscribe
Notify of
guest

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
AI Assistant
Hi! How can I help you today?
Advantages of local domestic helper.