Ngôn ngữ hỏi có cấu trúc (SQL) và các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ là một trong những nền tảng kỹ thuật quan trọng trong công nghiệp máy tính. Cho đến nay, có thể nói rằng SQL đã được xem là ngôn ngữ chuẩn trong cơ sở dữ liệu. Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ thương mại hiện có như Oracle, SQL  Server, Informix, DB2,... đều chọn SQL làm ngôn ngữ cho sản phẩm của mình

Vậy thực sự SQL là gì? Tại sao nó lại quan trọng trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu? SQL có thể làm được những gì và như thế nào? Nó được sử dụng ra sao trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ? Nội dung của chương này sẽ cung cấp cho chúng ta cái nhìn tổng quan về SQL và một số vấn đề liên quan.

1.1 SQL là ngôn ngữ cơ sở dữ liệu quan hệ

SQL, viết tắt của Structured Query Language (ngôn ngữ hỏi có cấu trúc), là công cụ sử dụng để tổ chức, quản lý và truy xuất dữ liệu đuợc lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu. SQL là một hệ thống ngôn ngữ bao gồm tập các câu lệnh sử dụng để tương tác với cơ sở dữ liệu quan hệ.

Tên gọi ngôn ngữ hỏi có cấu trúc phần nào làm chúng ta liên tưởng đến một công cụ (ngôn ngữ) dùng để truy xuất dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu. Thực sự mà nói, khả năng của SQL vượt xa so với một công cụ truy xuất dữ liệu, mặc dù đây là mục đích ban đầu khi SQL được xây dựng nên và  truy xuất dữ liệu vẫn còn là một trong những chức năng quan trọng của nó. SQL được sử dụng để điều khiển tất cả các chức năng mà một hệ quản trị cơ sở dữ liệu cung cấp cho người dùng bao gồm:

• Định nghĩa dữ liệu: SQL cung cấp khả năng định nghĩa các cơ sở dữ liệu, các cấu trúc lưu trữ và tổ chức dữ liệu cũng như mối quan hệ giữa các thành phần dữ liệu.

• Truy xuất và thao tác dữ liệu: Với SQL, người dùng có thể dễ dàng thực hiện các thao tác truy xuất, bổ sung, cập nhật và loại bỏ dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu.

• Điều khiển truy cập: SQL có thể được sử dụng để cấp phát và kiểm soát các thao tác của người sử dụng trên dữ liệu, đảm bảo sự an toàn cho cơ sở dữ liệu

• Đảm bảo toàn vẹn dữ liệu: SQL định nghĩa các ràng buộc toàn vẹn trong cơ sở dữ liệu nhờ đó đảm bảo tính hợp lệ và chính xác của dữ liệu trước các thao tác cập nhật cũng như các lỗi của hệ thống.

Như vậy,  có thể nói rằng SQL là một ngôn ngữ hoàn thiện được sử dụng trong các hệ thống cơ sở dữ liệu và là một thành phần không thể thiếu trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Mặc dù SQL không phải là một ngôn ngữ lập trình như C, C++, Java,... song các câu lệnh mà SQL cung cấp có thể được nhúng vào trong các ngôn ngữ lập trình nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với cơ sở dữ liệu.

Khác với các ngôn ngữ lập trình quen thuộc như C, C++, Java,... SQL là ngôn ngữ có tính khai báo. Với SQL, người dùng chỉ cần mô tả các yêu cầu cần phải thực hiện trên cơ sở dữ liệu mà không cần phải chỉ ra cách thức thực hiện các yêu cầu như thế nào. Chính vì vậy, SQL là ngôn ngữ dễ tiếp cận và dễ sử dụng.

1.2 Vai trò của SQL

Bản thân SQL không phải là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu, nó không thể tồn tại độc lập. SQL thực sự là một phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu, nó xuất hiện trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu với vai trò ngôn ngữ và là công cụ giao tiếp giữa người sử dụng và hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

Trong hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ, SQL có những vai trò như sau:

•SQL là ngôn ngữ hỏi có tính tương tác: Người sử dụng có thể dễ dàng thông qua các trình tiện ích để gởi các yêu cầu dưới dạng các câu lệnh SQL đến cơ sở dữ liệu và nhận kết quả trả về từ cơ sở dữ liệu

•SQL là ngôn ngữ lập trình cơ sở dữ liệu: Các lập trình viên có thể nhúng các câu lệnh SQL  vào  trong các ngôn ngữ   lập trình để xây dựng nên các chương trình ứng dụng giao tiếp với cơ sở dữ liệu

•SQL là ngôn ngữ quản trị cơ sở dữ liệu: Thông qua SQL, người quản trị cơ sở dữ liệu có thể quản lý được cơ sở dữ liệu, định nghĩa các cấu trúc lưu trữ dữ liệu, điều khiển truy cập cơ sở dữ liệu,...

•SQL là ngôn ngữ cho các hệ thống khách/chủ (client/server): Trong các hệ thống cơ sở dữ liệu khách/chủ, SQL được sử dụng như là công cụ để giao tiếp giữa các trình ứng dụng phía máy khách với máy chủ cơ sở dữ liệu.

•SQL là ngôn ngữ truy cập dữ liệu trên Internet: Cho đến nay, hầu hết các máy chủ Web cũng như các máy chủ trên Internet sử dụng SQL với vai trò là ngôn ngữ để tương tác với dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu.

•SQL là ngôn ngữ cơ sở dữ liệu phân tán: Đối với các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán, mỗi một hệ thống sử dụng SQL để giao tiếp với các hệ thống khác trên mạng, gởi và nhận các yêu cầu truy xuất dữ liệu với nhau.

•SQL là ngôn ngữ sử dụng cho các cổng giao tiếp cơ sở dữ liệu: Trong một hệ thống mạng máy tính với nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác nhau, SQL thường được sử dụng như là một chuẩn ngôn ngữ để giao tiếp giữa các hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

1.3 Tổng quan về cơ sở dữ liệu quan hệ

1.3.1 Mô hình dữ liệu quan hệ

Mô hình dữ liệu quan hệ được Codd đề xuất năm 1970 và đến nay trở thành mô hình được sử dụng phổ biến trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thương mại. Nói một cách đơn giản, một cơ sở dữ liệu quan hệ là một cơ sở dữ liệu trong đó tất cả dữ liệu được tổ chức trong các bảng có mối quan hệ với nhau. Mỗi một bảng bao gồm các dòng và các cột: mỗi một dòng được gọi là một bản ghi (bộ) và mỗi một cột là một trường (thuộc tính).

1.3.2 Bảng (Table)

Như đã nói ở trên, trong cơ sở dữ liệu quan hệ, bảng là đối tượng được sử dụng để tổ chức và lưu trữ dữ liệu. Một cơ sở dữ liệu bao gồm nhiều bảng và mỗi bảng được xác định duy nhất bởi tên bảng. Một bảng bao gồm một tập các dòng và các cột: mỗi một dòng trong bảng biểu diễn cho một thực thể (trong hình 1.1, mỗi một dòng trong bảng SINHVIEN tương ứng với một sinh viên); và mỗi một cột biểu diễn cho một tính chất của thực thể (chẳng hạn cột NGAYSINH trong bảng SINHVIEN biểu diễn cho ngày sinh của các sinh viên được lưu trữ trong bảng).

Như vậy, liên quan đến mỗi một bảng bao gồm các yếu tố sau:

• Tên của bảng: được sử dụng để xác định duy nhất mỗi bảng trong cơ sở dữ

liệu.

• Cấu trúc của bảng: Tập các cột trong bảng. Mỗi một cột trong bảng được xác định bởi một tên cột và phải có một kiểu dữ liệu nào đó (chẳng hạn cột NGAYSINH trong bảng SINHVIEN ở  hình 1.1 có kiểu là DATETIME). Kiểu dữ liệu của mỗi cột qui định giá trị dữ liệu có thể được chấp nhận trên cột đó.

• Dữ liệu của bảng: Tập các dòng (bản ghi) hiện có trong bảng.

1.3.3 Khoá của bảng

Trong một cơ sở dữ liệu được thiết kế tốt, mỗi một bảng phải có một hoặc một tập các cột mà giá trị dữ liệu của nó xác định duy nhất một dòng trong một tập các dòng của bảng. Tập một hoặc nhiều cột có tính chất này được gọi là khoá của bảng.

Việc chọn khoá của bảng có vai trò quan trọng trong việc thiết kế và cài đặt các cơ sở dữ liệu quan hệ. Các dòng dữ liệu trong một bảng phải có giá trị khác nhau trên khoá. Bảng MONHOC trong hình dưới đây có khoá là cột MAMONHOC

Một bảng có thể có nhiều tập các cột khác nhau có tính chất của khoá (tức là giá trị của nó xác định duy nhất một dòng dữ liệu trong bảng). Trong trường hợp này, khoá được chọn cho bảng được gọi là khoá chính (primary key) và những khoá còn lại được gọi là khoá phụ hay là khoá dự tuyển (candidate key/unique key).

1.3.4 Mối quan hệ và khoá ngoài

Các bảng trong một cơ sở dữ liệu không tồn tại độc lập mà có mối quan hệ mật thiết với nhau về mặt dữ liệu. Mối quan hệ này được thể hiện thông qua ràng buộc giá trị dữ liệu xuất hiện ở bảng này phải có  xuất hiện trước trong một bảng khác. Mối quan hệ giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu nhằm đàm bảo được tính đúng đắn và hợp lệ của dữ liệu trong cơ sở dữ liệu.

Trong hình 1.3, hai bảng LOP và KHOA có mối quan hệ với nhau. Mối quan hệ này đòi hỏi giá trị cột MAKHOA của một dòng (tức là một lớp) trong bảng LOP phải được xác định từ cột MAKHOA của bảng KHOA.

Mối quan hệ giữa các bảng trong một cơ sở dữ liệu thể hiện đúng mối quan hệ giữa các thực thể trong thế giới thực. Trong hình 1.3, mối quan hệ giữa hai bảng LOP và KHOA không cho phép một lớp nào đó tồn tại mà lại thuộc vào một khoa không có thật.

Khái niệm khoá ngoài (Foreign Key) trong cơ sở dữ liệu quan hệ được sử dụng để biểu diễn mối quan hệ giữa các bảng dữ liệu. Một hay một tập các cột trong một bảng mà giá trị của nó được xác định từ khóa chính của một bảng khác được gọi là khoá ngoài. Trong hình 1.3, cột MAKHOA của bảng LOP được gọi là khoá ngoài của bảng  này,  khoá  ngoài  này  tham  chiếu  đến  khoá  chính  của  bảng  KHOA  là  cột MAKHOA.

1.4 Sơ lược về SQL

1.4.1 Câu lệnh SQL

SQL chuẩn bao gồm khoảng 40 câu lệnh. Bảng 1.1 liệt kê danh sách các câu lệnh thường được sử dụng nhất trong số các câu lệnh của SQL. Trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác nhau, mặc dù các câu lệnh đều có cùng dạng và cùng mục đích sử dụng song mỗi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu có thể có một số thay đổi nào đó. Điều này đôi khi dẫn đến cú pháp chi tiết của các câu lệnh có thể sẽ khác nhau trong các hệ quản trị cơ cơ sở dữ liệu khác nhau.

Thao tác dữ liệu:

SELECTTruy xuất dữ liệu

INSERTBổ sung dữ liệu

UPDATECập nhật dữ liệu

DELETEXoá dữ liệu

TRUNCATEXoá toàn bộ dữ liệu trong

Định nghĩa dữ liệu:

CREATE TABLETạo bảng

DROP TABLEXoa bảng

ALTER TABLESửa đổi bảng

CREATE VIEWTạo khung nhìn

ALTER VIEWSửa đổi khung nhìn

DROP VIEWXoá khung nhìn

CREATE INDEXTạo chỉ mục

DROP INDEXXoá chỉ mục

CREATE SCHEMATạo lược đồ cơ  sở dữ liệu

DROP SCHEMAXoá lược đồ cơ sở dữ liệu

CREATE PROCEDURE  Tạo thủ tục lưu trữ

ALTER PROCEDURESửa đổi thủ tục lưư trữ

DROP PROCEDUREXoá thủ tục lưu trữ

CREATE FUNCTIONTạo hàm (do người sử dụng định nghĩa) 

ALTER FUNCTIONSửa đổi hàm

DROP FUNCTIONXoá hàm 

CREATE TRIGGERTạo trigger 

ALTER TRIGGERSửa đổi trigger 

DROP TRIGGERXoá trigger

Điều khiển truy cập: 

GRANT Cấp phát quyền cho người sử dụng 

REVOKEThu hồi quyền từ người sử dụng

Quản lý giao tác: 

COMMIT ROLLBACK Uỷ thác (kết thúc thành công) giao tác

ROLLBACK Quay lui giao tác

SAVE TRANSACTION Đánh dấu một điểm trong giao tác

Lập trình: 

DECLAREKhai báo biến hoặc định nghĩa con trỏ

OPENMở một con trỏ để truy xuất kết quả truy vấn

FETCHĐọc một dòng trong kết quả truy vấn (sử dụng con trỏ) 

CLOSEĐóng một con trỏ 

EXECUTE Thực thi một câu lệnh SQL

 Các câu lệnh của SQL đều được bắt đầu bởi các từ lệnh, là một từ khoá cho biết chức năng của câu lệnh (chẳng hạn SELECT, DELETE, COMMIT). Sau từ lệnh là các mệnh đề của câu lệnh. Mỗi một mệnh đề trong câu lệnh cũng được bắt đầu bởi một từ khoá (chẳng hạn FROM, WHERE,...).

Ví dụ 1.1: Câu lệnh:

SELECT masv,hodem,ten

FROM sinhvien

WHERE malop=’C24102’

dùng để truy xuất dữ liệu trong bảng SINHVIEN được bắt đầu bởi từ lệnh SELECT, trong câu lệnh bao gồm hai mệnh đề: mệnh đề FROM chỉ định tên của bảng cần truy xuất dữ liệu và mệnh đề WHERE chỉ định điều kiện truy vấn dữ liệu.

1.4.2 Qui tắc sử dụng tên trong SQL

Các đối tượng trong cơ sở dữ liệu dựa trên SQL được xác định thông qua tên của đối tượng. Tên của các đối tượng là duy nhất trong mỗi cơ sở dữ liệu. Tên được sử dụng nhiều nhất trong các truy vấn SQL và được xem là nền tảng trong cơ sở dữ liệu quan hệ là tên bảng và tên cột.

Trong các cơ sở dữ liệu lớn với nhiều người sử dụng, khi ta chỉ định tên của một bảng nào đó trong câu lệnh SQL, hệ quản trị cơ sở dữ liệu hiểu đó là tên của bảng do ta sở hữu (tức là bảng do ta tạo ra). Thông thường, trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu này cho phép những người dùng khác nhau tạo ra những bảng trùng tên với nhau mà không gây ra xung đột về tên. Nếu trong một câu lệnh SQL ta cần chỉ đến một bảng do một người dùng khác sở hữu (hiển nhiên là phải được phép) thì tên của bảng phải được viết sau tên của người sở hữu và phân cách với tên người sở hữu bởi dấu chấm:

tên_người_sở_hữu.tên_bảng

Một số đối tượng cơ sở dữ liệu khác (như khung nhìn, thủ tục, hàm), việc sử dụng tên cũng tương tự như đối với bảng.

Ta có thể sử dụng tên cột một cách bình thường trong các câu lệnh SQL bằng cảch chỉ cần chỉ định tên của cột trong bảng. Tuy nhiên, nếu trong câu lệnh có liên quan đến hai cột trở lên có cùng tên trong các bảng khác nhau thì bắt buộc phải chỉ định thêm tên bảng trước tên cột; tên bảng  và tên cột được phân cách nhau bởi dấu chấm.

Ví dụ: Ví dụ dưới đây minh hoạ cho ta thấy việc sử dụng tên bảng và tên cột trong câu lệnh SQL

SELECTmasv,hodem,ten,sinhvien.malop,tenlop

FROM dbo.sinhvien,dbo.lop

WHERE sinhvien.malop = lop.malop

1.4.3 Kiểu dữ liệu

Chuẩn ANSI/ISO SQL cung cấp các kiểu dữ liệu khác nhau để sử dụng trong các cơ sở dữ liệu dựa trên SQL và trong ngôn ngữ SQL. Dựa trên cơ sở các kiểu dữ liệu do chuẩn ANSI/ISO SQL cung cấp, các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thương mại hiện nay có thể sử dụng các dạng dữ liệu khác nhau trong sản phẩm của mình. Bảng 1.2 dưới đây liệt kê một số kiểu dữ liệu thông dụng được sử dụng trong SQL.

Tên kiểuMô tả

CHAR (n)Kiểu chuỗi với độ dài cố định

NCHAR (n)Kiếu chuỗi với độ dài cố định hỗ trợ 

UNICODE VARCHAR (n)Kiểu chuỗi với độ dài chính xác

NVARCHAR (n)Kiểu chuỗi với độ dài chính xác hỗ trợ UNICODE 

INTEGERSố nguyên có giá trị từ -231 đến 231 - 1

INTNhư kiểu Integer

TINYTINTSố nguyên có giá trị từ 0 đến 255. SMALLINTSố nguyên có giá trị từ -215   đến 215 – 1

BIGINTSố nguyên có giá trị từ -263   đến 263-1

NUMERIC (p,s)Kiểu số với độ chính xác cố định. 

DECIMAL (p,s)Tương tự kiểu Numeric

FLOATSố thực có giá trị từ -1.79E+308 đến 1.79E+308

REALSố thực có giá trị từ -3.40E + 38 đến 3.40E + 38

MONEYKiểu tiền tệ

BITKiểu bit (có giá trị 0 hoặc 1)

DATETIMEKiểu ngày giờ (chính xác đến phần trăm của giây) 

SMALLDATETIMEKiểu ngày giờ (chính xác đến phút)

TIMESTAMP

BINARYDữ liệu nhị phân với độ dài cố định (tối đa 8000 bytes)

VARBINARYDữ liệu nhị phân với độ dài chính xác (tối đa 8000 bytes) IMAGEDữ liệu nhị phân với độ dài chính xác (tối đa 2,147,483,647 bytes)

TEXTDữ liệu kiếu chuỗi với độ dài lớn (tối đa 2,147,483,647 ký tự)

NTEXTDữ liệu kiếu chuỗi với độ dài lớn và hỗ trợ UNICODE (tối đa 1,073,741,823 ký tự)

Ví dụ 1.2: Câu lệnh dưới đây định nghĩa bảng với kiểu dữ liệu được qui định cho các cột trong bảng

CREATE TABLENHANVIEN

MANVNVARCHAR(10)NOT NULL, 

HOTENNVARCHAR(30)NOT NULL, 

GIOITINHBIT,

NGAYSINHSMALLDATETIME, 

NOISINHNCHAR(50), 

HSLUONGDECIMAL(4,2), 

MADVINT

1.4.4 Giá trị NULL

Một cơ sở dữ liệu là sự phản ánh của một hệ thống trong thế giới thực, do đó các giá trị dữ liệu tồn tại trong cơ sở dữ liệu có thể không xác định được. Một giá trị không xác định được xuất hiện trong cơ sở dữ liệu có thể do một số nguyên nhân sau:

•Giá trị đó có tồn tại nhưng không biết.

•Không xác định được giá trị đó có tồn tại hay không.

•Tại một thời điểm nào đó giá trị chưa có nhưng rồi có thể sẽ có.

•Giá trị bị lỗi do tính toán (tràn số, chia cho không,...)

Những giá trị không xác định được biểu diễn trong cơ sở dữ liệu quan hệ bởi các giá trị NULL. Đây là giá trị đặc biệt và không nên nhầm lẫn với chuỗi rỗng (đối với dữ liệu kiểu chuỗi) hay giá trị không (đối với giá trị kiểu số). Giá trị NULL đóng một vai trò quan trọng trong các cơ sở dữ liệu và hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ hiện nay đều hỗ trợ việc sử dụng giá trị này.

1.5 Kết chương

Như vậy, SQL (viết tắt của Structured Query Language) là hệ thống ngôn ngữ được sử dụng cho các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ. Thông qua SQL có thể thực hiện được các thao tác trên cơ sở dữ liệu như định nghĩa dữ liệu, thao tác dữ liệu, điều khiển truy cập, quản lý toàn vẹn dữ liệu... SQL là một thành phần quan trọng và không thể thiếu trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ.

SQL ra đời nhằm sử dụng cho các cơ sở dữ liệu theo mô hình quan hệ. Trong một cơ sở dữ liệu quan hệ, dữ liệu được tổ chức  và lưu trữ trong các bảng. Mỗi một bảng là một tập hợp bao gồm  các dòng và các cột; mỗi một dòng là một bản ghi và mỗi một cột  tương ứng với một trường, tập các tên cột cùng với kiểu dữ liệu và các tính chất khác tạo nên cấu trúc của bảng, tập các dòng trong bảng chính là dữ liệu của bảng.

Các bảng trong một cơ sở dữ liệu có mối quan hệ với nhau. Các mối quan hệ được biểu diễn  thông  qua khoá chính và khoá ngoài của các bảng. Khoá chính của bảng là tập một hoặc nhiều cột có giá trị duy nhất trong bảng và do đó giá trị của nó xác định duy nhất một dòng dữ liệu trong bảng. Một khoá ngoài là một tập một hoặc nhiều cột có giá trị được xác định từ khoá chính của các bảng khác.