MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU QUAN HỆ: CÁC PHẦN TỬ, CÁCH THỰC HIỆN, VÍ DỤ - CÔNG NGHỆ - 2026

Các mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ là một phương pháp cấu trúc dữ liệu sử dụng các mối quan hệ, sử dụng lưới giống như cấu trúc, bao gồm các cột và các hàng. Đó là nguyên tắc khái niệm của cơ sở dữ liệu quan hệ. Nó được đề xuất bởi Edgar F. Codd vào năm 1969.

Kể từ đó, nó đã trở thành mô hình cơ sở dữ liệu thống trị cho các ứng dụng kinh doanh, khi so sánh với các mô hình cơ sở dữ liệu khác, chẳng hạn như phân cấp, mạng và đối tượng.

Nguồn: pixabay.com

Codd không biết công việc của mình như một nền tảng cho cơ sở dữ liệu quan hệ sẽ cực kỳ quan trọng và có ảnh hưởng như thế nào. Hầu hết mọi người đều rất quen thuộc với biểu thức vật lý của một mối quan hệ trong cơ sở dữ liệu: bảng.

Mô hình quan hệ được định nghĩa là cơ sở dữ liệu cho phép nhóm các phần tử dữ liệu của nó trong một hoặc nhiều bảng độc lập, có thể liên quan với nhau thông qua việc sử dụng các trường chung cho mỗi bảng liên quan.

Quản lý cơ sở dữ liệu

Bảng cơ sở dữ liệu tương tự như một bảng tính. Tuy nhiên, các mối quan hệ có thể được tạo giữa các bảng cho phép cơ sở dữ liệu quan hệ lưu trữ hiệu quả một lượng lớn dữ liệu, có thể được truy xuất một cách hiệu quả.

Mục đích của mô hình quan hệ là cung cấp một phương pháp khai báo để xác định dữ liệu và truy vấn: người dùng khai báo trực tiếp thông tin mà cơ sở dữ liệu chứa và thông tin họ muốn từ nó.

Mặt khác, chúng giao cho phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu mô tả cấu trúc dữ liệu để lưu trữ và thủ tục truy xuất để trả lời các truy vấn.

Hầu hết các cơ sở dữ liệu quan hệ sử dụng ngôn ngữ SQL để truy vấn và xác định dữ liệu. Hiện nay có rất nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ hay RDBMS (Relational Data Base Management System), chẳng hạn như Oracle, IBM DB2 và Microsoft SQL Server.

Tính năng và yếu tố

- Tất cả dữ liệu được biểu diễn về mặt khái niệm như một sự sắp xếp dữ liệu có thứ tự trong các hàng và cột, được gọi là một quan hệ hoặc bảng.

- Mỗi bảng phải có phần đầu và phần thân. Tiêu đề chỉ đơn giản là danh sách các cột. Phần thân là tập dữ liệu lấp đầy bảng, được tổ chức thành hàng.

- Tất cả các giá trị đều vô hướng. Có nghĩa là, tại bất kỳ vị trí hàng / cột nào trong bảng, chỉ có một giá trị duy nhất.

-Các dụng cụ

Hình dưới đây cho thấy một bảng với tên của các phần tử cơ bản tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh.

Tuple

Mỗi hàng dữ liệu là một bộ dữ liệu, còn được gọi là một bản ghi. Mỗi hàng là một n-tuple, nhưng "n-" thường bị loại bỏ.

Cột

Mỗi cột trong một bộ được gọi là một thuộc tính hoặc một trường. Cột đại diện cho tập hợp các giá trị mà một thuộc tính cụ thể có thể có.

Chìa khóa

Mỗi hàng có một hoặc nhiều cột được gọi là khóa bảng. Giá trị kết hợp này là duy nhất cho tất cả các hàng trong bảng. Bằng khóa này, mỗi bộ sẽ được nhận dạng duy nhất. Đó là, khóa không thể bị trùng lặp. Nó được gọi là khóa chính.

Mặt khác, khóa ngoại hoặc khóa phụ là trường trong bảng tham chiếu đến khóa chính của một số bảng khác. Nó được sử dụng để tham chiếu bảng chính.

-Quy tắc liêm chính

Khi thiết kế mô hình quan hệ, bạn xác định một số điều kiện phải được đáp ứng trong cơ sở dữ liệu, được gọi là quy tắc toàn vẹn.

Tính toàn vẹn của khóa

Khóa chính phải là duy nhất cho tất cả các bộ giá trị và không được rỗng (NULL). Nếu không, bạn sẽ không thể xác định duy nhất hàng.

Đối với khóa nhiều cột, không cột nào trong số đó có thể chứa NULL.

Tính toàn vẹn tham chiếu

Mỗi giá trị của khóa ngoại phải khớp với một giá trị của khóa chính của bảng tham chiếu hoặc bảng chính.

Chỉ có thể chèn một hàng có khóa ngoại vào bảng phụ nếu giá trị đó tồn tại trong bảng chính.

Nếu giá trị của khóa thay đổi trong bảng chính do hàng được cập nhật hoặc bị xóa, thì tất cả các hàng trong bảng phụ có khóa ngoại này phải được cập nhật hoặc xóa tương ứng.

Làm thế nào để tạo một mô hình quan hệ?

-Thu thập dữ liệu

Dữ liệu cần thiết phải được thu thập để lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Các dữ liệu này được chia thành các bảng khác nhau.

Một kiểu dữ liệu thích hợp phải được chọn cho mỗi cột. Ví dụ: số nguyên, số dấu phẩy động, văn bản, ngày tháng, v.v.

-Xác định khóa chính

Đối với mỗi bảng, một cột (hoặc một vài cột) phải được chọn làm khóa chính, khóa này sẽ xác định duy nhất mỗi hàng trong bảng. Khóa chính cũng được sử dụng để tham chiếu đến các bảng khác.

-Tạo mối quan hệ giữa các bảng

Một cơ sở dữ liệu bao gồm các bảng độc lập, không liên quan sẽ phục vụ rất ít mục đích.

Khía cạnh quan trọng nhất trong việc thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ là xác định mối quan hệ giữa các bảng. Các loại mối quan hệ là:

Một đến nhiều

Trong cơ sở dữ liệu "Danh sách lớp học", một giáo viên có thể dạy không hoặc nhiều lớp, trong khi một lớp được dạy bởi một giáo viên. Loại mối quan hệ này được gọi là một-nhiều.

Mối quan hệ này không thể được biểu diễn trong một bảng. Trong cơ sở dữ liệu «Danh sách các lớp», bạn có thể có một bảng được gọi là Giáo viên, nơi lưu trữ thông tin về giáo viên.

Để lưu trữ các lớp học do mỗi giáo viên dạy, bạn có thể tạo thêm các cột, nhưng bạn sẽ gặp phải một vấn đề: cần tạo bao nhiêu cột.

Mặt khác, nếu bạn có một bảng được gọi là Lớp lưu trữ thông tin về một lớp học, bạn có thể tạo thêm các cột để lưu trữ thông tin về giáo viên.

Tuy nhiên, vì một giáo viên có thể dạy nhiều lớp, nên dữ liệu của anh ta sẽ được sao chép trên nhiều hàng trong bảng Lớp.

Thiết kế hai bảng

Do đó, bạn cần thiết kế hai bảng: bảng Classes để lưu trữ thông tin về các lớp, với Class_Id là khóa chính và bảng Teacher để lưu thông tin về các giáo viên, với Teacher_Id là khóa chính.

Sau đó, mối quan hệ một-nhiều có thể được tạo bằng cách lưu trữ khóa chính từ bảng Chính (Master_Id) trong bảng Lớp, như minh họa bên dưới.

Cột Master_Id trong bảng Classes được gọi là khóa ngoại hoặc khóa phụ.

Đối với mỗi giá trị Master_Id trong bảng Chính, có thể có không hoặc nhiều hàng trong bảng Lớp. Đối với mỗi giá trị Class_Id trong bảng Classes, chỉ có một hàng trong bảng Giáo viên.

Nhiều nhiều

Trong cơ sở dữ liệu "Bán sản phẩm", đơn đặt hàng của khách hàng có thể chứa nhiều sản phẩm và một sản phẩm có thể xuất hiện trong nhiều đơn đặt hàng. Loại mối quan hệ này được biết đến như nhiều người.

Bạn có thể bắt đầu cơ sở dữ liệu "Bán sản phẩm" với hai bảng: Sản phẩm và Đơn đặt hàng. Bảng Sản phẩm chứa thông tin về các sản phẩm, với productID là khóa chính.

Mặt khác, bảng Đơn đặt hàng chứa các đơn đặt hàng của khách hàng, với ID đặt hàng là khóa chính.

Bạn không thể lưu trữ các sản phẩm đã đặt trong bảng Đơn hàng, vì bạn không biết có bao nhiêu cột để đặt trước cho các sản phẩm. Đơn đặt hàng cũng không thể được lưu trữ trong bảng Sản phẩm vì lý do tương tự.

Để hỗ trợ mối quan hệ nhiều-nhiều, bạn cần tạo một bảng thứ ba, được gọi là bảng nối (OrderDetails), trong đó mỗi hàng đại diện cho một mục trong một thứ tự cụ thể.

Đối với bảng OrderDetails, khóa chính bao gồm hai cột: orderID và productID, xác định duy nhất mỗi hàng.

Cột orderID và productID trong bảng OrderDetails được sử dụng để tham chiếu đến các bảng Đơn hàng và Sản phẩm. Do đó, chúng cũng là các khóa ngoại trong bảng OrderDetails.

Từng cái một

Trong cơ sở dữ liệu "Bán sản phẩm", một sản phẩm có thể có thông tin tùy chọn, chẳng hạn như mô tả bổ sung và hình ảnh của sản phẩm. Giữ nó bên trong bảng Sản phẩm sẽ tạo ra rất nhiều không gian trống.

Do đó, một bảng khác (ProductExtras) có thể được tạo để lưu trữ dữ liệu tùy chọn. Chỉ một bản ghi sẽ được tạo cho các sản phẩm có dữ liệu tùy chọn.

Hai bảng, Products và ProductExtras, có mối quan hệ 1-1. Đối với mỗi hàng trong bảng Sản phẩm, có tối đa một hàng trong bảng ProductExtras. Cùng một productID phải được sử dụng làm khóa chính cho cả hai bảng.

Lợi thế

Cấu trúc độc lập

Trong mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ, những thay đổi đối với cấu trúc của cơ sở dữ liệu không ảnh hưởng đến quyền truy cập vào dữ liệu.

Khi có thể thực hiện các thay đổi đối với cấu trúc của cơ sở dữ liệu mà không ảnh hưởng đến khả năng truy cập dữ liệu của DBMS, thì có thể nói rằng đã đạt được tính độc lập về cấu trúc.

Khái niệm đơn giản

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ thậm chí còn đơn giản hơn về mặt khái niệm so với mô hình cơ sở dữ liệu mạng hoặc phân cấp.

Vì mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ giải phóng người thiết kế khỏi các chi tiết của việc lưu trữ vật lý của dữ liệu, người thiết kế có thể tập trung vào chế độ xem logic của cơ sở dữ liệu.

Dễ dàng thiết kế, thực hiện, bảo trì và sử dụng

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ đạt được cả độc lập dữ liệu và độc lập cấu trúc, điều này giúp cho việc thiết kế, duy trì, quản lý và sử dụng cơ sở dữ liệu dễ dàng hơn nhiều so với các mô hình khác.

Khả năng truy vấn đặc biệt

Sự hiện diện của khả năng truy vấn rất mạnh mẽ, linh hoạt và dễ sử dụng là một trong những lý do chính cho sự phổ biến rộng rãi của mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ.

Ngôn ngữ truy vấn của mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ, được gọi là ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc, hoặc SQL, làm cho các truy vấn đặc biệt trở thành hiện thực. SQL là ngôn ngữ thế hệ thứ tư (4GL).

Một 4GL cho phép người dùng chỉ định những gì nên làm mà không chỉ định cách thực hiện. Như vậy, với SQL, người dùng có thể chỉ định thông tin họ muốn và để lại chi tiết cách đưa thông tin vào cơ sở dữ liệu.

Nhược điểm

Chi phí phần cứng

Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ che giấu sự phức tạp của việc triển khai nó và các chi tiết của việc lưu trữ vật lý dữ liệu người dùng.

Để làm được điều này, hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ cần máy tính có phần cứng và thiết bị lưu trữ dữ liệu mạnh hơn.

Do đó, RDBMS cần những cỗ máy mạnh mẽ để chạy trơn tru. Tuy nhiên, khi sức mạnh xử lý của máy tính hiện đại ngày càng tăng với tốc độ cấp số nhân, nhu cầu về sức mạnh xử lý nhiều hơn trong kịch bản ngày nay không còn là một vấn đề quá lớn.

Dễ thiết kế có thể dẫn đến thiết kế kém

Cơ sở dữ liệu quan hệ rất dễ thiết kế và sử dụng. Người dùng không cần biết các chi tiết phức tạp của việc lưu trữ dữ liệu vật lý. Họ không cần biết dữ liệu thực sự được lưu trữ như thế nào để truy cập nó.

Việc dễ dàng thiết kế và sử dụng này có thể dẫn đến việc phát triển và triển khai các hệ quản trị cơ sở dữ liệu được thiết kế kém. Bởi vì cơ sở dữ liệu hiệu quả, những thiếu hiệu quả thiết kế này sẽ không được đưa ra ánh sáng khi cơ sở dữ liệu được thiết kế và khi chỉ có một lượng nhỏ dữ liệu.

Khi cơ sở dữ liệu phát triển, cơ sở dữ liệu được thiết kế kém sẽ làm chậm hệ thống và dẫn đến suy giảm hiệu suất và hỏng dữ liệu.

Hiện tượng «đảo thông tin»

Như đã đề cập trước đây, hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ rất dễ triển khai và sử dụng. Điều này sẽ tạo ra tình huống có quá nhiều người hoặc phòng ban sẽ tạo cơ sở dữ liệu và ứng dụng của riêng họ.

Những đảo thông tin này sẽ ngăn cản việc tích hợp thông tin, điều cần thiết cho sự vận hành trơn tru và hiệu quả của tổ chức.

Các cơ sở dữ liệu riêng lẻ này cũng sẽ tạo ra các vấn đề như dữ liệu không nhất quán, trùng lặp dữ liệu, dư thừa dữ liệu, v.v.

Thí dụ

Giả sử một cơ sở dữ liệu bao gồm các bảng Nhà cung cấp, Phụ tùng và Lô hàng. Cấu trúc của các bảng và một số bản ghi mẫu như sau:

Mỗi hàng trong bảng Nhà cung cấp được xác định bằng một số nhà cung cấp duy nhất (SNo), xác định duy nhất mỗi hàng trong bảng. Tương tự như vậy, mỗi bộ phận có một số bộ phận duy nhất (PNo).

Hơn nữa, không thể có nhiều hơn một lô hàng cho một tổ hợp Nhà cung cấp / Bộ phận nhất định trong bảng Lô hàng, vì tổ hợp này là khóa chính của Lô hàng, đóng vai trò như một bảng liên hợp, vì nó là mối quan hệ nhiều-nhiều.

Mối quan hệ giữa các bảng Bộ phận và Lô hàng được đưa ra bằng cách có chung trường PNo (số bộ phận) và mối quan hệ giữa Nhà cung cấp và Lô hàng phát sinh bằng cách có chung trường SNo (số nhà cung cấp).

Phân tích bảng Lô hàng, có thể thu được thông tin rằng có tổng cộng 500 loại hạt đang được gửi từ các nhà cung cấp Suneet và Ankit, mỗi loại 250 quả.

Tương tự, tổng cộng 1.100 bu lông đã được vận chuyển từ ba nhà cung cấp khác nhau. 500 con vít màu xanh đã được vận chuyển từ nhà cung cấp Suneet. Không có lô hàng nào của ốc vít màu đỏ.

Người giới thiệu

1. Wikipedia, bách khoa toàn thư miễn phí (2019). Mô hình quan hệ. Lấy từ: en.wikipedia.org.
2. Techopedia (2019). Mô hình quan hệ. Lấy từ: trầnpedia.com.
3. Dinesh Thakur (2019). Mô hình quan hệ. Ghi chú Ecomputer. Lấy từ: ecomputernotes.com.
4. Geeks cho Geeks (2019). Mô hình quan hệ. Lấy từ: geeksforgeeks.org.
5. Đại học Công nghệ Nanyang (2019). Hướng dẫn bắt đầu nhanh về thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ. Lấy từ: ntu.edu.sg.
6. Adrienne Watt (2019). Chương 7 Mô hình Dữ liệu Quan hệ. BC Mở SGK. Lấy từ: opentextbc.ca.
7. Toppr (2019). Cơ sở dữ liệu và lược đồ quan hệ. Lấy từ: toppr.com.