Most a következő helyen jársz: Adatbázis >> Elmélet >> Adatkezeléstől az adatbázisrendszerekig

Második lecke

Adatkezeléstől az adatbázisrendszerekig

Az adatkezelés során adatokkal dolgozunk, amelyek feldolgozás után információvá válhatnak az ember számára. Adatkezelést azért végzünk, hogy a meglévő ismereteinket eltároljuk, későbbi visszakeresés, feldolgozás céljából.

Az adatok különböző szerkezetben, struktúrában kerülnek elénk, amelyeket számítógépen való tárolás előtt vagy átalakítunk, vagy nem. Az adatok szerkezete lehet lazább, kevésbé strukturált, vagy szigorúbb szabályok szerint szerveződő.

Az adatkezelés formái:

Strukturálatlan szövegszerű adatkezelés, ahol a szövegrész nincs részekre bontva, nincs nevesítetten tagolva. Ilyen a hagyományos szövegszerkesztővel végzett szövegkezelés. Feldolgozáskor a teljes szöveggel végzünk műveleteket. A szöveg feldolgozásánál a szöveg egészét kell alapul venni.

Strukturált szövegszerű adatkezelés, ahol a szöveg egy kialakított logika szerint tagolva helyezkedik el. A tagolás és a nevesítés miatt közvetlenül hozzáférhetők az egyes szövegrészek.

Adatszerű, jól strukturált adatkezelésnél az adatok kisebb adatelemekre szétbontva kerülnek elhelyezésre, minden adatelemhez a struktúrában jelentést és megjelenési formátumot is hozzárendelve. Ekkor rákérdezhetünk egy autó rendszámára, típusára, az eladott autók összértékére.

Az adatkezelés alkalmazási területei:

kereskedelem: raktári készlet és megrendelések nyilvántartása,

kultúra, oktatás: könyvtári információs rendszerek, hallgatói adminisztráció

közigazgatás: adónyilvántartások

közlekedés: jegy helyfoglalási rendszerek

egészségügy: betegnyilvántartás

tudomány: szak-adatbázisok

posta: ügyfelek, számlák nyilvántartása

vállalat: termelés irányítási rendszerek

mérnöki munka: tervezői rendszerek.

Információs rendszerek követelményei:

Nagymennyiségű adatok hatékony kezelése.
A felhasználónak elfogadható időn belül kell választ kapnia a feltett kérdéseire.

Konkurens hozzáférés támogatása.
Egyidejűleg több felhasználó is használja. A párhuzamos változtatások, műveletek, ha nincsenek összehangolva, akkor egymás hatását kiolthatják. Banki tranzakció.

Integritásőrzés.
A modellezett valóság belső törvényszerűségeinek megtartása. A letárolt adatok megfelelnek a belső szabályrendszernek. Nem lehet negatív életkor.

Védelem.

Mi ellen?

  • Adathordozó megsérülése.
  • Operációs rendszer vagy a program összeomlására.
  • Illetéktelen személyek adatokhoz férése.

Módszerek:

  • RAID (független lemezek redundáns tömbje)
  • Hozzáférések szabályozása (felh. név + jelszó)
  • Titkosítás

Ehhez viszont nyílván kell tartani a jogosult felhasználókat, azok jogait és minden műveleti igény kiadásakor ellenőrizni kell, hogy elvégezhető-e a művelet.

Hatékony programfejlesztés.

Cél a rendszerfejlesztési idő lerövidítése a piaci verseny miatt.

A gyorsaság bizonyos értelemben alapkövetelmény is, hiszen a rendszer mindig a valóság egy modelljének felel meg, s a modellezett valóság elég gyakran változik, pl. megváltoznak a szabályozók, a törvények.

Legyenek képesek a kisebb változtatásokat elviselni!

Adatszerkezet módosíthatósága.

Adatbázis

Ezt az adathalmazt akarjuk létrehozni, kezelni, feldolgozni az adatkezelés során.

Nézzünk egy olyan definíciót, amely a legátfogóbban értelmezi:

Az adatbázis egy olyan integrált adatszerkezet, amely több különböző objektum előfordulási adatait, adatmodell szerint szervezetten perzisztens módon tárolja olyan segédinformációkkal, úgynevezett metaadatokkal együtt, melyek a hatékonyság, az integritásőrzés, és az adatvédelem biztosítását szolgálják. (Kovács László)

Az adatbázisnak van egy jól definiált belső szerkezete, amely megadja a tartósan tárolt adatok struktúráját. Ennek a szerkezetnek megfelelően tárolódnak le a konkrét dolgok jellemzői. Például egy autókereskedésben lévő autók adatai. Viszont tárolni kell olyan kiegészítő adatokat is, metaadatokat, amelyek az adatok szerkezetére illetve a biztonságos felhasználásra vonatkoznak.

Egy egyszerűbb definíció:

Adatbázisnak nevezzük az adatoknak kapcsolataikkal együtt való ábrázolását és tárolását.

Az adatbázison elvégzendő műveletek:

  • Az adatbázis és szerkezetének kialakítása, karbantartása,
  • Adatok karbantartása (beszúrás, módosítás, törlés),
  • Adatok lekérdezése,
  • Adatvédelem, adatbiztonság megoldása (hozzáférési jogok, titkosítás, jelszó, stb.),
  • Konzisztencia biztosítása integritási megszorítások alkalmazásával,
  • Konkurens hozzáférések kezelése.

Konzisztencia: Az adatbázis épsége. Ne tartalmazzon az adatbázis hibás értékeket, logikai ellentmondásokat.
pl.: Egy személy életkora nem lehet negatív érték!

Integritási megszorítások: Szabályok melyek biztosítják az adatbázis konzisztenciáját.
pl.: életkor > 0

Konkurens hozzáférés: Egy adatbázishoz egyszerre többen is hozzáférjenek.
pl.: Egy vonat helyfoglalásnál egyszerre több pénztáros is adhasson el jegyet.

A letárolt adatok, akár tényleges , akár a szerkezetre vonatkozó adatok, passzívak, szükség van egy kezelő eszközre. Ez az eszköz egy programrendszer, amely segít letárolni és újból felhasználhatóvá tenni az adatokat.

Adatbáziskezelő rendszer - ABKR (Data Base Management System - DBMS)

Az a szoftverrendszer, amely az adatbázis műveletek elvégzésére szolgál.

Adatbázist kezelő szoftverek készítésére használt programozási nyelvek, eszközök fejlődése:

  • Kezdetben kis tárkapacitás, főleg numerikus számítások: Assembly, Fortran
    Mágnesszalag szekvenciális hozzáférés.
  • 1960-as évek: megjelent egy adatorientált nyelv: Cobol
    IBM winchester közvetlen hozzáférés.
  • Adatmodellek kidolgozása: hálós, hierarchikus.
  • 3GL (harmadik generációs eszközök): dBase, Clipper, FoxBase
  • 4GL (negyedik generációs fejlesztőeszközök): Access, Oracle, Visual C++, Visual Basic, Visual FoxPro, Delphi

A hardverek, programozási nyelvek és fejlesztési módszertanok együttes fejlődése kellett a mai modern adatbáziskezelő rendszerek kialakulásához.

ABKR részei:

  • File kezelő (támaszkodhat az operációs rendszerre),
  • Adatvédelmi rész,
  • Felhasználói kapcsolat

Egy felhasználó több összetevőn éri el az adatokat:

felhasználó --> felhasználói alkalmazás (raktárnyilvántartó) --> DBMS (Access) --> operációs rendszer (file kezelés, lemezkezelés) --> adat

A DBMS komponensei:

dbms komponensei

Tárkezelő: Nagyobb rendszereknél közvetlen lemezkezelés. Részei: fájlkezelő (lemezblokkok olvasása/írása), puffer-kezelő (memória munkaterületek kezelése).

Lekérdezés feldolgozó: magas szintű lekérdezések átalakítása egyszerű műveletek sorozatára, optimalizálással. (A lemezblokk-műveletek számát kell minimalizálni.)

Tranzakció kezelő: adatbiztonság támogatása (párhuzamos hozzáférések kezelése, változások naplózása, rendszerhiba esetén adat rekonstrukció).

Tranzakció: Egy egységként kezelendő művelet sorozat!
Pl.: bankban pénzfelvételnél egyenleg ellenőrzése + pénzfelvétel. à egy műveletnek számít!

Adatbázisrendszer - ABR (DataBase System - DBS)

Az adatbázis, adatbáziskezelő rendszer, illetve egyéb segédprogramok összességét adatbázisrendszernek nevezzük.

Adatbázisrendszerek architektúrája, ANSI/SPARC szerint

Nevét onnan kapta, hogy az ANSI/SPARC Study Group on Data Base Manegement Systems bizottság dolgozta ki. A vizsgálat eredményeként megszületett egy általános DBS modell, melyben kiemelt hangsúlyt kaptak az egyes komponensek közötti interface-ek.

Az ANSI / SPARC architektúra az adatbázis leírására három szintet tartalmaz: az külső (external), a koncepcionális (conceptual) és a fizikai (internal) szintet. Az egyes szintek az adatbázisrendszer, mint egység, különböző megvilágításainak, megközelítéséinek felelnek meg. Ezért a szinteket szokás nézeteknek (view) is nevezni.

ansi sparc

Külső Szint: Amit egy felhasználó az adatbázisból lát, ami számára az adatbázist jelenti. A teljes adatbázis egy-egy része. Pl.: pénzügy, raktár, management, marketing, stb.

Koncepcionális szint: A teljes adatbázis, amelyet az adatbázis adminisztrátor, vagy az adatbázis-tervező lát.

Belső szint: Az adatbázis valamilyen fizikai adatstruktúrában letárolva a háttértárolón. Adattárolási nézet.

Ez a szerkezeti felosztás a következők miatt fontos:

Az adatfüggetlenség, mint az adatbáziskezelés egyik legfontosabb követelménye, a koncepcionális és a fizikai szint éles különválasztásának köszönhető.

Logikai adatfüggetlenség: metaadatokkal.

Fizikai adatfüggetlenség: A tárolási szerkezet megváltozása nem vonja maga után a koncepcionális séma megváltozását.

A fizikai és elvi struktúra megkülönböztetése a fejlesztés során munkamegosztást tesz lehetővé.

Adatbázis adminisztrátor

Feladatai:

  • Felhasználók létrehozása, kezelése,
  • Jogosultságok kiosztása,
  • A rendszer működésének figyelése,
  • Rendszerhibák kezelése,
  • Adatbázis tervezés figyelemmel kísérése.

Az adatbázis életciklusa

Az adatbázis fejlesztés, mint minden programkészítés egy spirális fejlesztési úttal írható le. Az igények változásához a szoftvereknek is alkalmazkodni kell. Ez az alkalmazkodás a szoftver fejlődése. A fejlesztés pedig mindig visszatér egy-egy állomáshoz, csak magasabb szinten.

Első lépés a követelmény analízis, magának a valós rendszernek a feltérképezése, a probléma megértése,a követelmények feltárása, a lehetséges variációk kialakítása.

Második lépés a rendszerelemzés, a problématerület modellezése, a belső struktúrák és működés feltárása.

Harmadik lépés a rendszertervezés, az elkészítendő szoftver belső struktúrájának, működésének a feltárása. Egyed-kapcsolat modell elkészítése, normalizálás, képernyő-, lekérdezési és lista tervek készítése.

Negyedik lépés a kódolás, egy kiválasztott programfejlesztő eszközzel. Az egyed-kapcsolat modellt átalakítjuk az adatbáziskezelő rendszer által használt adatmodellé, táblák, indexek, nézetek, lekérdezések, nyomtatási listák létrehozása.

Ötödik lépés a tesztelés, a hibák feltárása és javítása. Megkülönböztetünk fejlesztői és felhasználói tesztelést.

Hatodik lépés a karbantartás, amellyel újraindul a fejlesztési spirál.

Irodalomjegyzék: