adatb azisrendszerek 2. el}oad as: alapfogalmak · 2019. 2. 19. · bels}o s ema bels}o szinten a...

Adatbazisrendszerek2. eloadas: Alapfogalmak

Adatbazisrendszer, adatbazis-kezelo rendszer,haromsema-architektura

Ispany Marton

2019. februar 19.

2. eloadas:Adatbazis-

rendszer

Ispany Marton

Jellemzo DBMS feladatok 2

Egy konkret adatbazis definialasa adattıpusai, szerkezetees megszorıtasai reven.

A kezdeti adatbazis tartalom betoltese a (masodlagos)tarolo eszkozon.

Az adatbazis kezelese

Kinyeres (kereses): lekerdezesek, riportok eloallıtasa.Modosıtas: beszuras, torles es a tartalom frissıtese.Az adatbazis elerese web alkalmazasokon keresztul.

Feldolgozas es megosztas konkurens felhasznalok esalkalmazoi programok egy halmaza kozott ugy, hogy azosszes adat ervenyes es konzisztens marad.


rendszer

Ispany Marton

Jellemzo DBMS feladatok 3

Tovabbi feladatok:

Vedelmi es biztonsagi szolgaltatasok a jogosulatlan eleresmegelozesere.

,,Aktıv” feldolgozas az adatokon valo belso muveletekvegrehajtasara.

Adatok megjelenıtese es vizualizacioja.

Az adatbazis es a kapcsolodo programok karbantartasa azadatbazis alkalmazas teljes eletciklusa alatt. Ezeketegyenkent adatbazis, szoftver es rendszer karbantartasnaknevezzuk.


rendszer

Ispany Marton

Az adatbazis megkozelıtes fo jellemzoi 4

Az adatbazisrendszer onleıro termeszete

Egy DBMS katalogus egy onallo adatbazis leırasat tarolja(adatszerkezetek, adattıpusok, megszorıtasok).

A leıras un. metaadatokbol (az adatra vonatkozo adat) all.

Ez teszi lehetove, hogy a DBMS szoftver kulonbozoadatbazis alkalmazasokkal mukodjon egyutt.

A programok es az adatok elszigetelese

Ezt program-adat fuggetlensegnek nevezzuk.

Lehetove teszi az adatszerkezetek es a tarolas modjanakmegvaltoztatasat anelkul, hogy a DBMS-t elero programotmeg kellene valtoztatni.


rendszer

Ispany Marton


Adat absztrakcio

Egy adatmodellt hasznalunk arra, hogy a tarolasireszleteket elrejtsuk es csak az adatbazis koncepcionaliskepet jelenıtsuk meg a felhasznaloknak.

A programok az adatmodellre hivatkoznak az adattarolasireszletekkel szemben.

Az adatok tobbfele nezetenek tamogatasa

Minden felhasznalo kulonbozo kepet lathat azadatbazisrol, ami csak a szamara erdekes adatokat ırja le.


rendszer

Ispany Marton


Adatok megosztasa es tobbfelhasznalos tranzakcio feldolgozas

Megengedi konkurens felhasznaloknak az adatkinyerest esfrissıtest ugyanazon adatbazisban.

A konkurencia ellenorzes a DBMS-en belul garantalja,hogy minden tranzakcio helyesen hajtodik vegre vagyszakad meg.

A helyreallıto alrendszerek biztosıtjak, hogy mindenvegrehajtott tranzakcio allando bejegyzesre kerul azadatbazisban.

A kozvetlen tranzakcio feldolgozas (OLTP - OnlineTransaction Processing) az adatbazis alkalmazasok foresze. Ez teszi lehetove konkurens (egyideju) tranzakciokszazainak masodpercek alatti vegrehajtasat.


rendszer

Ispany Marton

Adatmodellek 7

Adatmodell (naıv definıcio)

Fogalmak egy olyan osszessege, amely leırja az adatbazisszerkezetet, azokat a muveleteket amelyekkel ez a szerkezetmodosıthato es bizonyos megszorıtasokat (kenyszereket),melyeket az adatbazisnak ki kell elegıtenie.

Az adatmodell szerkezete es megszorıtasai:

Az adatbazis szerkezetet konstruktorokkal (epıtoelemek)definialjuk.

Jellemzo konstruktorok az elemek (es az o adattıpusaik),elemek csoportjai (egyed, rekord, tabla) es ezen csoportokkozotti kapcsolatok.

A megszorıtasok korlatozasokat vezetnek be az ervenyesadatokon. Ezeket a megszorıtasokat minden idobenkikenyszerıtjuk.


rendszer

Ispany Marton

Adatmodell muveletek 8

Ezeket a muveleteket arra hasznaljuk, hogy specifikaljukaz adatbazisbeli (vissza)keresest es frissıtest az adatmodellkonstruktoraira valo hivatkozassal.Az adatmodell muveletei allhatnak alapmuveletekbol(generikus beszuras, torles, frissıtes) es felhasznalo altaldefinialtakbol (szamolj kreditindex).

Adatmodellek fajtaiKoncepcionalis (magas szintu, szemantikus): olyanfogalmakkal dolgozik, amelyek kozel vannak ahhoz, ahogy alegtobb felhasznalo gondolkodik az adatokrol. (Nevezik egyedvagy objektum alapu adatmodellnek is.)Fizikai (alacsony szintu, belso): olyan fogalmakkal dolgozik,amelyek azt ırjak le ahogy az adatok eltarolodnak aszamıtogepben.Implementacios (reprezentacios): olyan fogalmakkal dolgozik,amelyek a fenti ket tıpus kozott helyezkednek el. A legtobbDBMS implementacio ezt hasznalja (pl. a relacios modell).


rendszer

Ispany Marton

Semak es elofordulasok 9

Adatbazis sema: az adatbazis leırasa. Az adatbazisszerkezetenek, az adattıpusoknak es a megszorıtasoknak aleırasat tartalmazza.

Sema diagram: az adatbazis sema (tobb szempontbolvalo) szemlelteto megjelenıtese.

Sema konstruktor: a sema vagy a seman belul egyobjektum egy komponense. Pl.: HALLGATO, KURZUS

Adatbazis allapota

Egy idopillanatban az adatbazisban tarolt aktualis adatokosszessege.

Nevezik az adatbazis egy elofordulasanak (peldanyanakvagy pillanatkepenek). Az elofordulas kifejezest hasznaljukaz egyedi adatbazis komponensekre is, pl.rekord-elofordulas, egyed-elofordulas.


rendszer

Ispany Marton

Adatbazis sema es allapot 10

Adatbazis allapot: az adatbazis egy idopillanatbelitartalmat jelenti.

Kezdeti adatbazis allapot: az az adatbazis allapot, amelyetkezdetnek betoltunk az adatbazisba.

Ervenyes allapot: egy olyan allapot, amely eleget tesz azadatbazis szerkezetenek es megszorıtasainak.

Kulonbseg: Az adatbazis sema nagyon ritkan valtozik, mıgaz adatbazis allapot minden alkalommal amikor frissıtjukaz adatbazist.


rendszer

Ispany Marton

Az adatbazisrendszer 11

szamıtogep

adatok

fizikai adatbazisadatszotar (metaadatbazis)

szoftver

felhasznalok

esetinaiv vagy parametrikusszakertoadatbazis-adminisztrator


rendszer

Ispany Marton

Adatbazis felhasznalok 12

A felhasznalok ket nagy csoportra oszthatoak:

Azok, akik valojaban hasznaljak es ellenorzik az adatbazistartalmat, es azok, akik tervezik, fejlesztik es karbantartjakaz adatbazis alkalmazasokat. (Szereplok a szınpadon)

Azok, akik DBMS szoftvereket es kapcsolodo eszkozoketterveznek es fejlesztenek, valamint ilyen rendszereketuzemeltetnek. (Dolgozok a szınpad mogott)


rendszer

Ispany Marton

Adatbazis felhasznalok: szereplok a szınpadon 13

Adatbazis adminisztratorok

Felelosek az adatbazis ellenorzott elereseert, annakhasznalatanak koordinalasaert es monitorozasaert, szoftveres hardver eszkozok telepıteseert es hasznalatukellenorzeseert es a muveletek hatekonysaganakmonitorozasaert.

Adatbazis tervezok

Felelosek a tartalom, a szerkezet, a megszorıtasokdefinialasaert, es az adatbazis fele intezett funkciokert estranzakciokert. Egyutt kell mukodniuk a vegfelhaszna-lokkal es meg kell erteniuk az igenyeiket.


rendszer

Ispany Marton


Vegfelhasznalok

Az adatokat lekerdezesekre, riportok keszıteserehasznaljak, illetve nehanyan kozuluk frissıtik az adatbazistartalmat. A vegfelhasznalok osztalyozhatok mint:

eseti - alkalomszeruen erik el az adatbazist, amikor azszuksegesnaıv vagy parametrikus - a vegfelhasznalok nagy reszetteszik ki

A naıv vagy parametrikus felhasznalok

Korabban jol definialt fuggvenyeket hasznalnak ,,konzerv”tranzakciok formajaban az adatbazis fele.

Peldak: bankpenztarosok, helyfoglalassal foglalkozougynokok, akik ezt a tevekenyseget muveletek sorankeresztul vegzik.


rendszer

Ispany Marton


Szofisztikalt felhasznalok

Uzleti elemzok, tudosok, mernokok es masok, akik ismerika rendszer kepessegeit.

Sokan olyan eszkozoket hasznalnak szoftvercsomagokformajaban, amelyek a tarolt adatbazishoz kozelmukodnek.

Onallo felhasznalok

Fokent szemelyes adatbazist tartanak fenn keszencsomagolt alkalmazasokkal.

Pelda: egy adobevallast vegrehajto program, amelyletrehozza sajat belso adatbazisat.

Pelda: egy felhasznalo, aki cımjegyzeket tart karban.


rendszer

Ispany Marton

A haromsema-architektura 16

Azert javasoltak, hogy az alabbi DBMS tulajdonsagokattamogassak:

Program-adat fuggetlenseg

Az adatok tobbfele nezetenek tamogatasa

Kozvetlenul nem hasznaljak az uzleti DBMS termekekben,azonban hasznosnak bizonyult az adatbazisrendszerekszervezesenek elmagyarazasaban.


rendszer

Ispany Marton


A DBMS semakat harom szinten definialja:

Belso sema belso szinten a szerkezet es az eleresi utak (pl.indexek) fizikai tarolasanak leırasara. Jellemzoen fizikaiadatmodellt hasznal.

Koncepcionalis sema koncepcionalis szinten a teljesadatbazis szerkezetenek es megszorıtasainak leırasara afelhasznalok kozossege szamara. Jellemzoenkoncepcionalis vagy implementacios adatmodellt hasznal.

Kulso semak kulso szinten a kulonbozo felhasznaloinezetek leırasara. Rendszerint ugyanazt az adatmodellthasznalja mint a koncepcionalis sema.


rendszer

Ispany Marton


Bels® séma

Koncepcionális séma

Küls®nézet

Küls®nézet

. . .

Vég-

felhasználók

Küls® szint

Küls®/koncepcionálisleképezés

Koncepcionális szint

Koncepcionális/bels®leképezés

Bels® szint

Fizikai adatbázis


rendszer

Ispany Marton


Sema szintek kozotti lekepezesek szuksegesek a kovetelmenyekes az adatok kozotti transzformaciok leırasara.

A programok egy kulso semara hivatkoznak, eslekepezodnek a DBMS altal a belso semara, hogyvegrehajtodjanak.

A belso DBMS szintbol kinyert adatok ujraformazodnak,hogy illeszkedjenek a felhasznalo kulso nezetehez. Pl. egySQL lekerdezes eredmenye formazasra kerul, hogy egyweblapon megjelenjen.


rendszer

Ispany Marton

Adatfuggetlenseg 20

Logikai adatfuggetlenseg: Annak kepessege, hogy akoncepcionalis sema anelkul valtozzon meg, hogy a kulsosemaknak es a hozzajuk rendelt alkalmazoi programoknakmeg kellene valtozni.Fizikai adatfuggetlenseg: Annak kepessege, hogy a belsosema anelkul valtozzon meg, hogy a koncepcionalissemanak meg kellene valtoznia. Pl. a belso semamegvaltozhat azaltal, hogy bizonyos fajl szerkezeteketatszervezunk vagy uj indexeket hozunk letre az adatbazishatekonysag javıtasa miatt.Amikor egy alacsonyabb szintu sema megvaltozik, akkorcsak ez es az eggyel magasabb szintu semak kozottilekepezesnek kell valtoznia.A magasabb szintu semak valtozatlanok maradnak. Ezertaz alkalmazoi programoknak nem szukseges modosulniuk,mivel azok a kulso semakra hivatkoznak.


rendszer

Ispany Marton

DBMS nyelvek 21

Adatleıro nyelv (DDL- Data Definition Language)

Adatmanipulacios nyelv (DML - Data ManipulationLanguage)

Magas szintu vagy nem-proceduralis nyelvek: ilyen pl. azSQL relacios nyelv. Hasznalhatoak onalloan vagy egyprogramozasi nyelvbe beagyazva.

Alacsony szintu vagy proceduralis nyelvek: ezek egyprogramozasi nyelvbe kell, hogy beagyazva legyenek.


rendszer

Ispany Marton

DBMS nyelvek: DDL 22

A DBA (adatbazis adminisztrator) es adatbazis tervezokhasznaljak azert, hogy az adatbazis koncepcionalis semajatmeghatarozzak.

Sok DBMS-ben a DDL-t arra is hasznaljak, hogy a belsoes a kulso semakat (nezeteket) definialjak.

Egyes DBMS-ekben elkulonıtett tarolasleıro (SDL -storage definition language) es nezetleıro (VDL - viewdefinition language) nyelveket hasznalnak a belso es kulsosemak kulon-kulon leırasara. Az SDL jellemzoen a DBA esaz adatbazis tervezok altal kiadott DBMS utasıtasokbanvalosul meg.


rendszer

Ispany Marton

DBMS nyelvek: DML 23

Arra hasznaljuk, hogy az adatbazisbol valo keresest illetveaz adatbazis frissıteset specifikaljuk.A DML utasıtasok beagyazhatoak olyan altalanos celuprogramozasi nyelvekbe mint a COBOL, C, C++, JAVA.A programozasi nyelvek szinten nyujthatnak olyanfuggveny-konyvtarakat, melyekkel DBMS-t erhetunk el.Alternatıv modon, onallo DBMS utasıtasokatalkalmazhatunk kozvetlenul (lekerdezo nyelvnek nevezik).Fajtai: magas szintu vagy nem-proceduralis nyelvek. Ilyenpl. az SQL. ,,Halmaz” orientaltak, azt mondjak meg, hogymit keresunk es nem azt, hogy hogyan. Deklaratıvnyelvnek is nevezik.Fajtai: alacsony szintu vagy proceduralis nyelvek. Azadatokat egy rekord egy idoben elv alapjan keresik.Ciklusok szuksegesek tobb rekord kinyeresehez mutatokpozicionalasa utjan.


rendszer

Ispany Marton

DBMS interfeszek 24

Onallo lekerdezo nyelvi interfeszek: SQL*Plus azOracle-ben.

Programozoi interfeszek a DML programozasi nyelvekbevalo beagyazasara.

Beagyazott megkozelıtes: beagyazott SQL (C, C++),SQLJ (Java).Eljaras hıvas megkozelıtes: JDBC a Java, ODBC masprogramozasi nyelvek szamara.Adatbazis programozasi nyelv megkozelıtes: PL/SQL azOracle-ben.


rendszer

Ispany Marton

DBMS interfeszek 25

Felhasznalobarat interfeszek:

menu alapu (web-bongeszesre),form alapu (naıv felhasznaloknak),grafikus (point and click, drag and drop),termeszetes nyelvi,tovabba ezek kombinacioi.

Tovabbi interfeszek:

beszed alapu,web alapu,parametrikus (bankpenztaros csak bizonyos billentyukombinaciokat hasznal),DBA interfeszek (felhasznaloi accountok letrehozasa,jogosultsag-kezeles, a rendszer parametereinek beallıtasa, asema illetve az eleresi utak megvaltoztatasa).


rendszer

Ispany Marton

Az adatbazis-kezelo rendszer komponensei eskornyezete 26

FIZIKAI ADATBÁZIS

D

Adatbázisfuttató rendszer(végrehajtómotor)

Lekérdezés-fordító

végrehajtás

INTERAKTÍVLEKÉRDEZÉSEK

Esetifelhasználók

Adat-szótár

C

B

A

PRIVILEGIZÁLT(DCL) PARANCSOK

végrehajtás

DDLUTASÍTÁSOK

Adminisztrátorok(DBA)

DDLfordító

E

Fizikaiadatkezel®

Konkurenciavezérl®/archiváló/helyreállító

alrendszerek

DMLfordító

DMLUTASÍTÁSOK

El®fordító

Befogadó nyelvifordító

Alkalmazóiprogramok

Alkalmazások programozói

LEFORDÍTOTTTRANZAKCIÓK

végrehajtás

Parametrikus(naiv) felhasználók


rendszer

Ispany Marton

Utility-k 27

A kovetkezo funkciok vegrehajtasat tamogatjak:

Fajlokban tarolt adatok betoltese az adatbazisba.Az adatbazis periodikus mentese szalagra vagy mashattertarra.A fajl-szerkezet ujraszervezese.Riport generalas.Hatekonysag monitorozas.Rendezes, felhasznalok monitorozasa, adat-tomorıtes stb.

Mas eszkozok: adatszotar/adatrepozitorium

Arra hasznaljuk, hogy a semaleırast es mas olyaninformaciot, mint tervezoi dontesek, alkalmazoi programokleırasa, felhasznaloi informaciok, hasznalati standardok,eltaroljuk.Az aktıv adatszotarat mind a DBMS szoftver, mind afelhasznalok es a DBA elerheti, mıg a passzıv adatszotaratcsak az utobbiak.


rendszer

Ispany Marton

DBMS architekturak 28

Centralizalt DBMS. Mindent egy rendszerbe egyesıtbeleertve a DBMS szoftvert, hardvert, alkalmazoiprogramokat es a felhasznaloi interfeszeket feldolgozoszoftvereket. A felhasznalok tavoli terminalokon keresztulkapcsolodhatnak a rendszerhez, azonban az osszesfeldolgozas egy kozpontosıtott helyen megy vegbe.

Ket retegu kliens-szerver architektura. Tobb kulonbozocelfeladatra dedikalt szerverbol (nyomtatas, fajl-kezeles,DBMS, web, email stb.) es kliensekbol all. A kliensekszukseg szerint erhetik el a specializalt szervereket.

Harom retegu kliens-szerver architektura. Altalanosanelterjedt a webalkalmazasok szamara. A korabbi ket retegegy kozbenso reteggel egeszul ki, amelyet alkalmazas-szervernek vagy web-szervernek nevezunk.


rendszer

Ispany Marton

DBMS szerver 29

A DBMS szerver:

Adatbazis lekerdezesi es tranzakcios szolgaltatasokat nyujta klienseknek.

A relacios DBMS szervert gyakran nevezik SQL szervernek,lekerdezo szervernek vagy tranzakcios szervernek.

A klienseken futo alkalmazasok API-t hasznalnak standardinterfeszekkel a szerver adatbazis eleresere, pl. ODBC,JDBC.

Kliens es szerver oldalon egyarant telepıtve kell, hogylegyenek a megfelelo szoftver modulok az ODBC vagyJDBC szamara.


rendszer

Ispany Marton

DBMS kliensek 30

A kliensek:

Megfelelo interfeszeket nyujt kliens szoftver modulokonkeresztul a kulonbozo szerver szolgaltatasok eleresere eshasznalatara.

Egyarant lehetnek diszk-mentes vagy diszkkel ellatottPC-k illetve munkaallomasok.

Kulonbozo tıpusu halozatokon (LAN, wireless) keresztulkapcsolodnak a szerverekhez.


rendszer

Ispany Marton

Alkalmazas-szerverek 31

A webhez valo kapcsolatot biztosıto es az alkalmazasuzleti logikajat, mely az adatbazis-szerver megfeleloadataihoz valo hozzaferest biztosıtja, tartalmazza.

Egyfajta vezetekkent mukodve reszlegesen feldolgozottadatokat kuld az adatbazis-szerver es kliensek kozott.

Biztonsag. Az adatbazis-szerver csak a kozbenso retegenkeresztul erheto el. A kliensek kozvetlenul nem erhetik elaz adatbazis-szervert.


rendszer

Ispany Marton

Az adatbazistechnologiak fejlodese 32

Kezdeti adatbazis alkalmazasok

A hierarchikus es halozati modelleket a 60’s evek kozepenvezettek be es a 70’s evekig dominaltak.

Szamos olyan vilagszerte elterjedt adatbazis alkalmazas futmeg, amely ilyen, pl. hierarchikus modellt hasznal.

Relacios modell alapu rendszerek

A relacios modellt 1970-ben vezettek be, erosen kutattakes kıserleteztek vele az IBM Researchnel es tobbegyetemen.

Relacios DBMS termekek a 80’s evek elejen jelentek meg.


rendszer

Ispany Marton


Objektum-orientalt es halado alkalmazasok

Az objektum-orientalt adatbaziskezelo-rendszereket(OODBMS) a 80’s evek vegen es a 90’s evek elejenvezettek be CAD es mas alkalmazasokban eloforduloosszetett adatok feldolgozasanak igenyet kielegıtendo.

Hasznalatuk nem nagyon terjedt el.

Sok relacios DBMS kibovult objektum adatbazisfogalmakkal egy uj kategoriat az un. objektum-relaciosDBMSt (ORDBMS) letrehozva.

A kiterjesztett relacios rendszerek tovabbi kepessegekkelbovultek, pl. multimedia adatok, XML es mas adattıpusok.


rendszer

Ispany Marton


Adatok a Web es E-kereskedelmi alkalmazasokban

A Web HTML-ben tartalmazza az adatokat az oldalakkozotti linkekkel egyutt.

Ez uj alkalmazasok sokasagat hıvta eletre es aze-kereskedelem olyan uj szabvanyokat hasznal, mint azXML.

Az olyan script programozasi nyelvek mint a PHP es aJavascript dinamikus weboldalak generalasat tesziklehetove, amelyek reszben egy adatbazisbol generalodnak.Fordıtva, szinten megengedik az adatbazis frissıtesetweblapokon keresztul.


rendszer

Ispany Marton

Adatbazis kepesegek kiterjesztese 35

A DBMS-ek uj funkcionalitasokkal bovultek az alabbiteruleteken:

Tudomanyos alkalmazasok

XML

Kepek tarolasa es kezelese

Audio es video adatok kezelese

Adattarhazak es adatbanyaszat

Terbeli adatok kezelese (GIS)

Idosorok es historikus adatok kezelese

A fentiek uj kutatasi es fejlesztesi teruleteket hıvtak eletrebelelertve uj adattıpusokat, osszetett adatszerkezeteket, ujmuveleteket es uj tarolasi es indexelesi semakat azadatbazis-rendszerekben.


rendszer

Ispany Marton

Mikor ne hasznaljunk DBMS-t! 36

A DBMS hasznalatanak fo korlatai:

Magas belepesi koltsegek es tovabbi hardver igenyek.

Szuksegtelen tullepes az altalanossag, a biztonsag, akonkurencia kontrol, a visszaallıtas es az intregritasifunkciokban.

Amikor a DBMS szuksegtelen lehet:

Ha az adatbazis es az alkalmazasok egyszeruek, joldefinialtak es varhatoan nem valtoznak.

Ha olyan szoros valos ideju kovetelmenyek vannak, melyeknem teszik lehetove DBMS alkalmazasat az (ido)tullepesmiatt.

Ha nem szukseges, hogy az adatokat tobb felhasznalo iselerje.


rendszer

Ispany Marton

Mikor ne hasznaljunk DBMS-t! 37

Amikor a DBMS-mentesseg megfelelo:

Ha az adatbazisrendszer nem kepes kezelni az adatokosszetettseget a modellezesi korlatok miatt.

Ha az adatbazis felhasznaloknak olyan specialismuveletekre van szukseguk, amelyet a DBMS nemtamogat.

adatb azisrendszerek 2. el}oad as: alapfogalmak · 2019. 2. 19. · bels}o s ema bels}o szinten a...

Documents