Bazy danych

Zaliczenie
• Semestr 1
Bazy danych
– Wykład: Podstawowe informacje z zakresu baz danych - relacyjne
bazy danych, DDL, SQL, indeksy, architektura baz danych
Wykład 1: Wprowadzenie do baz
danych
– Pracownia specjalistyczna: projekt bazy danych, SQL, Access
Małgorzata Kr towska
Katedra Oprogramowania
e-mail: [email protected]
Bazy danych (studia zaoczne)
Literatura
2
Strony WWW
• Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom, Podstawowy wykład z baz
danych, WNT 1999
• http://www.wsp.krakow.pl/~wmkolasa/bazy/101.html
• Lech Banachowski, Agnieszka Ch dzy ska, El bieta MrówkaMatejewska, Krzysztof Matejewski, Krzysztof Stencel, Bazy
danych. Wykłady i wiczenia, Wydawnictwo PJWSTK, 2003
• http://www.w3schools.com/sql/default.asp
• Paul Beynon-Davies, Systemy baz danych, WNT, 1998
Bazy danych (studia zaoczne)
3
Bazy danych (studia zaoczne)
4
Plan wykładu
System bazy danych
Składniki systemu bazy danych
– baza danych
– model danych
– system zarz dzania baz danych (SZBD)
• System bazy danych
– Baza danych
– System zarz dzania baz danych
– Modele danych
• Architektura klient-serwer
• Historia
• Relacyjne bazy danych
Bazy danych (studia zaoczne)
Scenariusze powstawania systemu bazy danych
– przyrostowo („kawałek-po-kawałku”)
– system zintegrowany
5
Bazy danych (studia zaoczne)
Poj cie bazy danych
6
Wła ciwo ci bazy danych
• zbiór danych istniej cy przez długi czas
• Współdzielenie danych
• Integracja danych
• dotyczy pewnego fragmentu rzeczywisto ci zwi zanego z firm ,
organizacj , itp.
– baza jest zbiorem danych bez niepotrzebnie powtarzaj cych si lub
zb dnych informacji
• Integralno
• jest z reguły cz ci systemu informacyjnego obsługuj cego
zapotrzebowania informacyjne zwi zane z tym fragmentem
rzeczywisto ci
danych
– dokładne odzwierciedlenie obszaru analizy, którego jest modelem
• Bezpiecze stwo danych
• Abstrakcja danych
– baza nie jest dokładnym modelem rzeczywisto ci, a jedynie jej
wycinku
• Niezale no
danych
– celem jest sytuacja, w której organizacja danych jest niewidoczna
dla u ytkowników i programów korzystaj cych z danych
Bazy danych (studia zaoczne)
7
Bazy danych (studia zaoczne)
8
Model danych
Model danych
• Model danych jako architektura - zbiór zasad posługiwania si
danymi:
• Model danych jako projekt
– Definicja danych. Zbiór reguł okre laj cych, jaka jest struktura
danych.
– Operowanie danymi. Zbiór reguł okre laj cych, jak operuje si
danymi.
– Integralno danych. Zbiór reguł okre laj cych, które stany bazy
danych s poprawne.
– zintegrowany, niezale ny od implementacji zbiór wymaga
dotycz cy danych dla pewnej aplikacji. Model danych w tym sensie
jest wa n
cz ci
składow
ka dej specyfikacji systemów
informacyjnych
Typy modeli:
– Proste modele danych - struktury rekordów zgrupowanych w
strukturach plików
– Klasyczne modele danych: hierarchiczne, sieciowe, relacyjne
– Semantyczne modele danych
– Obiektowe modele danych
Bazy danych (studia zaoczne)
9
Bazy danych (studia zaoczne)
System zarz dzania baz danych (SZBD)
Składowe SZBD
Database management system (DBMS)
Zorganizowany zbiór narz dzi umo liwiaj cy dost p i zarz dzanie
jedn lub wi cej bazami danych. SZBD jest powłok , która
otacza baz danych i za pomoc której dokonuj si wszystkie
operacje na bazie danych.
Modyfikacje
schematu
Umo liwienie utworzenia nowej bazy i okre lenie jej schematu
Przechowywanie danych
Obsługa zapyta (ang. query)
Zapewnienie wielodost pno ci
Ochrona i zapewnienie integralno ci danych
Bazy danych (studia zaoczne)
Zapytania
Procesor
zapyta
Funkcje SZBD:
–
–
–
–
–
10
Moduł zarz dzania
pami ci
Aktualizacje
Moduł zarz dzania
transakcjami
Dane
Metadane
11
Bazy danych (studia zaoczne)
12
Moduł zarz dzania pami ci
Moduł zarz dzania zapytaniami
• Moduł zarz dzania plikami
– przechowuje dane o miejscu zapisania plików na dysku i na
polecenie modułu zarz dzania buforami przesyła zawarto bloku
lub bloków gdzie jest zapami tany dany plik
• Zadaniem modułu jest przekształcenie zapytania lub operacji na
bazie danych w ci g polece
daj cych dostarczenia
okre lonych danych, takich jak konkretne krotki zadanej relacji
lub fragmenty indeksu relacji
• Najtrudniejsza operacja: optymalizacja zapytania
• Moduł zarz dzania buforami
– obsługuje pami operacyjn . Wybiera w pami ci operacyjnej
strony, które zostan przydzielone dla wybranych bloków.
Bazy danych (studia zaoczne)
13
Bazy danych (studia zaoczne)
Moduł zarz dzania transakcjami
Transakcje
• Transakcja - nieformalna grupa operacji przeznaczonych do
wykonania razem w jednym ci gu, jako du a operacja
jednostkowa
• Wła ciwo ci (ACID):
– niepodzielno
(atomicity) - cała transakcja powinna zosta
przeprowadzona, albo aden z jej elementów nie zostanie
uwzgl dniony
– spójno (consistency) - np. miejsce w danym rejsie lotniczym nie
mo e by przydzielone dwóm ró nym pasa erom
– izolacja (isolation) - brak wpływu transakcji na siebie przy
jednoczesnym ich przetwarzaniu
– trwało (durability) - po zako czeniu transakcji jej wynik nie mo e
zosta utracony
Bazy danych (studia zaoczne)
14
15
Podstawowe rozwi zania techniczne zapewniaj ce wła ciwo ci
ACID:
– Blokady - blokowanie elementu elementu, którego dotyczy
wykonywana wła nie transakcja Po zało eniu blokady dane s
niedost pne dla innych transakcji.
– Logi - dokumentowanie operacji tzn. rozpocz cie ka dej transakcji,
zmiany dokonywane w bazie danych przez transakcje oraz
zako czenie transakcji Log jest przechowywany w pami ci stałej.
– Zatwierdzanie transakcji - gdy transakcja ko czy działanie, jest
gotowa do zatwierdzenia zmiany kopiowane s do logu, dopiero
potem nast puje aktualizacja danych.
Bazy danych (studia zaoczne)
16
Systemy baz danych
Konstruowanie
bazy danych
Architektura klient-serwer
Zestaw narz dzi SZBD
serwer
Interfejs SZBD
wiat
rzeczywisty
J dro SZBD
klienci
Model
danych
Typowe funkcje strony serwera aplikacji:
Baza danych
- przechowywanie i organizacja dost pu do
danych
- wykonywanie instrukcji j zyka SQL
- sprawowanie kontroli nad spójno ci danych
- zarz dzanie zasobami bazy danych, w tym
kontami u ytkowników
Bazy danych (studia zaoczne)
17
Historia
•
•
1961 - Integrated Data Store IDS - pierwszy SZBD, pocz tek sieciowego modelu danych
1965-70 - Information Management System IMS (IBM) - hierarchiczny model danych
•
1970 - Edgar F. Codd (IBM): „Relacyjny model danych dla du ych, współu ytkowanych
banków informacji”
1971 - CODASYL - sieciowy model danych
pocz tek lat 70’ - prototyp j zyka SQL o nazwie Sequel (IBM)
1973 - pierwszy SZ relacyjn BD - system R w firmie IBM
1979 - firma Relational Software (pó niej Oracle) wprowadziła na rynek pierwsz
komercyjn wersj SZ relacyjn BD
1987 - pierwszy standard j zyka SQL (ISO)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
lata 80’ - badania nad dedukcyjnymi i obiektowymi BD
1997 - standard obiektowych baz danych ODMG 2.0
1999 nieoficjalna wersja standardu j zyka obiektowo-relacyjnych baz danych (SQL’1999)
lata 90’ - rozszerzenie baz danych o nowe aspekty - architektury wielowarstwowe;
rozproszenie; równoległo ; Internet; hurtownie danych; multimedia; GIS
Bazy danych (studia zaoczne)
19
Bazy danych (studia zaoczne)
Typowe funkcje aplikacji po
stronie klienta:
kontakt z u ytkownikiem:
przyjmowanie od niego zlece na
operacje, wykonywanie tych zlece
lub przesyłanie ich w postaci
instrukcji j zyka SQL do serwera
bazy danych
18