BAZE PODATAKA

prof. dr Predrag StaniiPrirodno-matematiki fakultet

DIO I

UVOD I OSNOVNI POJMOVI

Nastanak i cilj DBMS Baza podataka (database) je kolekcija logiki

povezanih podataka, ukljuujui i podatke o tim podacima, koja je dizajnirana da zadovolji informacione potrebe neke organizacije.

Pojam nastao ezdesetih godina kao posljedica velikih problema koji su postojali u tradicionalnom pristupu razvoju softverskih sistema za uvanje podataka i njihovu obradu.

Tradicionalni pristup se zasnivao na tome da se napravi jedan ili vie fajlova koji slue za uvanje podataka a zatim piu aplikacije koje rade sa tim fajlovima.

Nedostaci tradicionalnog pristupa

Definicija podataka se u sutini nalazi u samim programima

Podaci nemaju jasnu strukturu Ne postoji nikakva kontrola nad pristupom i

manipulacijom podacima, izuzev one koja se nalazi u samim programima.

Nedostaci tradicionalnog pristupa

Ponavljanje i nekonzistentnost podataka. Tekoe u pristupu podacima. Izolacija podataka. Slaba mogunost oporavka od kvara. Problemi pri viekorisnikom radu. Loa bezbjednost od neovlaenog pristupa. Teko je odravati integritet podataka.

Nedostaci tradicionalnog pristupa

Rezultat je potencijalna ogromna sloenost i loa struktura sistema, velika sloenost ili nemogunost izmjena u sistemu, mogua nekonzistentnost podataka, problemi u viekorisnikom radu, tekoe u dobijanju potrebne informacije, itd.

Kako rijeiti ove probleme? Dolo se do zakljuka da se podaci moraju

razdvojiti od programa koji rade sa njima, da im se mora obezbijediti jasna struktura koja se moe dopunjavati, sa minimalnim moguim ponavljanjem podataka.

Takoe, postalo je jasno da mora postojati uniforman nain pristupa tim podacima, koji nee izazivati probleme u radu i koji e uvati konzistentnost podataka.

DBMS

Za efikasno ispunjenje ovih zadataka, kao i mnogih drugih, mora se koristiti poseban softverski sistem. Takav skup programa je

SISTEM ZA UPRAVLJANJE BAZAMA PODATAKA

ili DATABASE MANAGEMENT SYSTEM

(DBMS).

Klijent/Server arhitektura

Baza podataka

Sistem za upravljanje bazama podataka

Klijent Klijent Klijent

Nivoi apstrakcije Bazu podataka moemo posmatrati na tri

nivoa apstrakcije (tzv. ANSI\SPARC arhitektura):

FIZIKI NIVO LOGIKI NIVO NIVO POGLEDA

Nivoi apstrakcije

Fiziki nivo

Logiki nivo

Nivo pogleda

Pogled 1 Pogled 2 Pogled n...

Instanca i shema

Ukupna informacija uskladitena u bazi podataka u odreenom vremenskom trenutku je INSTANCA baze podataka.

Dizajn, tj. opta struktura baze podataka naziva se SHEMOM (ili emom) baze podataka.

Baza podataka tipino ima: JEDNU FIZIKU SHEMU; JEDNU LOGIKU SHEMU; NEKOLIKO PODSHEMA.

Nezavisnost podataka

Mogunost promjene sheme na jednom nivou, bez mijenjanja sheme na sledeem viem nivou.

FIZIKA NEZAVISNOST (promjena fizike sheme ne odraava se na logiku)

LOGIKA NEZAVISNOST (promjena logike sheme ne odraava se na podsheme niti na korisnike programe) tee je ostvariti.

Modeli podataka Model podataka je skup konceptualnih alata za

definisanje podataka, veza meu podacima, znaenja podataka i ogranienja na podacima.

Postoje razni modeli podataka: Hijerarhijski model Mreni model Model entiteti/veze Relacioni model Objektno-orijentisani modeli mnogi drugi

Vrste modela

LOGIKI MODELI ZASNOVANI NA OBJEKTIMA

LOGIKI MODELI ZASNOVANI NA REKORDIMA (ZAPISIMA, SLOGOVIMA)

FIZIKI MODELI

Jezici baza podataka DBMS sadri

jezik koji slui za definisanje baze podataka (data definition language DDL)

jezik za manipulaciju podacima (data manipulation language DML)

jezik za kontrolu sistema (data control language DCL)

esto i vii programski jezik, integrisan sa DML i DDL.

Ponekad se izdvajaju djelovi, npr. DSL, VDL.

Manipulacija podacima

Skladitenje podataka Brisanje podataka Mijenjanje podataka Izvlaenje podataka (upit, engl. query).

Upitni jezik Nekorektno, itav DML a ponekad i DDL i

DCL nazivaju se UPITNIM JEZIKOM (query language).

Primjeri: SQL (Structured Query Language) QBE (Query By Example) QUEL

Upravljanje transakcijama Transakcija je kolekcija operacija koja se izvodi kao

jedna logika funkcija. ACID svojstva

Atominost (sve ili nita) Konzistentnost (uva integritet baze) Izolacija (ostale ne vide njene efekte, do zavretka) Trajnost (nakon zavretka i ako se srui sistem, njene

promjene su trajne) Transakcijama upravlja komponenta DBMS

UPRAVLJA TRANSAKCIJAMA (transaction manager)

Upravljanje skladitenjem Fiziki detalji su zadatak sistema, korisnici rade na

viim nivoima apstrakcije. UPRAVLJA SKLADITENJEM (storage manager) je

komponenta sistema odgovorna za izvravanje DDL i DML reenica, tj. za njihovo prevoenje u niz naredbi fajl sistemu, uz odgovarajue upravljanje memorijom.

Mora biti EFIKASAN u pogledu brzine i prostora.

UPRAVLJANJE FAJLOVIMA (na disku) UPRAVLJANJE BAFEROM (prenos disk-memorija)

DBA

Database administrator (administrator baze podataka) Definisanje i modifikovanje sheme Definisanje i modifikovanje detalja skladitenja i

metoda pristupa podacima Definisanje i modifikovanje integriteta Davanje prava pristupa bazi Arhiviranje podataka, uvoz, izvoz, replikacija. Nadgledanje i podeavanje performansi sistema.

Korisnici Aplikativni programeri (koriste DML u

svojim programima) Specijalizovani korisnici (koriste DBMS kao

osnovu za razvoj drugih sistema, npr. CAD) Sofisticirani korisnici (direktno se obraaju

sistemi sa upitom) Naivni (krajnji korisnici)

Data dictionary ili catalogStatistika, indeksi

Data dictionary (renik podataka) ili catalog (sistemski katalog) sadri metapodatke, tj. podatke o podacima.

Obino se metapodaci uvaju na slian nain kao i sami podaci.

Sistem uva i STATISTIKU o podacima, INDEKSE (strukture podataka koje omoguuju brz

pristup osnovnim podacima)

Izvravanje upita

OBRAIVA UPITA (query processor) komponenta koja analizira i izvrava upite.

IZVILAC UPITA (query evaluation engine) - dio za samo izvravanje upita, komunicira sa upravljaem skladitenjem.

Izvravanje upita DDL INTERPRETER sa drugim komponentama

izvrava reenice DDL-a i smjeta metapodatke u katalog.

DML KOMPAJLER prevodi reenice DML-a u neku pogodnu unutranju formu

OPTIMIZATOR UPITA analizira upit i trai najbolji nain za njegovo izvravanje, korienjem kataloga, indeksa, statistike, ...

Arhitektura DBMSNaivni korisnici korisnici

DBMS

disk

Fajlovi podatakaIndeksi Statistiki podaci

Katalog

Obraiva upita

Upravljanje baferom

Upravljanje fajlovimaUpravljanje

transakcijama

DDL interpreter

DML kompajlerIzvrilac upita

Upravlja skladi-tenjem

Interfejsi aplikacija

DML prekompajler

Sofisticiranikorisnici

DBAAplikativni programeri

UPITIApl. programi

Komercijalni sistemi 'Ozbiljni', 'industrijski' DBMS kao to su

Oracle SQL Server Informix IBM DB2 Sybase

Postoje i stoni (desktop) DBMS, kao Microsoft Access Microsoft Fox Pro Borland dBase Interbase