Uporaba in postavitev podatkovnih baz V2 - lu-r.si › datoteke › uploads › uporava-in-postavitev-podatk… · 3. Podatkovne baze Izraza podatkovne baze ter baze podatkov opisujeta

Uporaba in p

Delovno

Uporaba in postavitev podatkovnih baz

Delovno gradivo – v nastajanju

Tomaž Hožič, 2010

Uporaba in postavitev podatkovnih baz – Učno gradivo

Ljudska univerza Radovljica, Tomaž Hožič, 2010 2

Povzetek

Učno gradivo sledi učnemu načrtu Ministrstva za šolstvo in šport (MŠŠ) za predmet »Uporaba in

postavitev podatkovnih baz« za izvedbo programa »Računalnikar«. Učno gradivo je po obsegu in

zahtevnosti prilagojeno slušateljem, ki ob delu obiskujejo tečaj v popoldanskem času.

Gradivo je v pomoč predavatelju in dijaku, da se lahko slednji osebnostno razvija, podpira njegovo

samoiniciativnost, spodbuja ustvarjalnost in vedoželjnost, vpeljuje kritičnost ter natančnost in ne

nazadnje tehnično mišljenje ter vztrajnost.



Kazalo

1. Uvod .................................................................................................................................... 4

2. Informacijski sistem in njegova vloga v organizaciji ........................................................... 4

3. Podatkovne baze .............................................................................................................. 11

3.1 Opredelitev pojma podatkovne baze ............................................................................. 11

3.2 Prednosti in slabosti podatkovnih baz ............................................................................ 12

3.3 Podatkovni sistem........................................................................................................... 13

3.4 Stanje podatkovne baze ................................................................................................. 14

3.5 Strukturiranost podatkov ............................................................................................... 15

3.6 Shema podatkovne baze ................................................................................................ 15

3.7 Okvirni pogled na načrtovanje in izdelavo podatkovne baze ......................................... 16

3.8 Sistem za upravljanje podatkovne baze (SUPB) ............................................................. 17

3.9 Redundantnost podatkov ............................................................................................... 17

4. Arhitektura podatkovni baz .............................................................................................. 19

4.1 Trinivojska arhitektura podatkovne baze ....................................................................... 19

4.2 Zunanji nivo .................................................................................................................... 20

4.3 Konceptualni nivo ........................................................................................................... 20

4.4 Notranji nivo ................................................................................................................... 20

4.5 SQL - jezik za delo s podatkovno bazo ............................................................................ 21

4.6 Kdaj uporabiti oz. ne uporabiti podatkovne baze? ........................................................ 22

4.7 Prihodnost podatkovnih baz ........................................................................................... 22

4.8 Glavne skupine uporabnikov podatkovni baz ................................................................ 23

4.8.1 Končni uporabniki – navadna uporaba .................................................................... 23

4.8.2 Končni uporabniki – napredna uporaba .................................................................. 24

4.8.3 Načrtovalec podatkovne baze ................................................................................. 24

4.8.4 Razvijalec programske opreme ............................................................................... 24

4.8.5 Administrator (skrbnik) podatkovne baze (DataBase Administrator) ..................... 25

4.8.6 Administrator (skrbnik) podatkov (Data Administrator) ......................................... 25

4.9 Orodja za delo s PB ......................................................................................................... 26



1. Uvod

V toku razvoja računalništva se je pojavila potreba po organiziranem hranjenju in dostopanju

do čedalje večje količine podatkov. S pojavom vse bolj zmogljivih računalnikov, ki so bili

sposobni zajemati, shranjevati, obdelovati ter na zahtevo prikazati želene podatke, je ta

problem postajal vse laže obvladljiv. Če gledamo z nekega širšega pogleda, so tovrstna

opravila še danes precej zapletena, njihovo zapletenost pa obvladujemo z zmogljivo strojno

ter programsko opremo, strokovnim znanjem ter postopki in zakonodajo, ki predpišejo, kako

se mora s podatki ravnati.

2. Informacijski sistem in njegova vloga v organizaciji

Vsakodnevno govorimo o t.i. informacijskih sistemih, kateri nastopajo v raznoraznih oblikah

in vlogah. Kaj pravi spletna enciklopedija?

Sistem je katerakoli skupina komponent (funkcij, ljudi, aktivnosti, dogodkov, itd.), ki so v medsebojni interakciji/ relaciji za doseganje predhodno definiranih ciljev (ciljna usmerjenost).

Informacijski sistem (kratica: IS) je urejen in organiziran sistem, ki uporabnike oskrbuje z vsemi potrebnimi informacijami za odločanje. Osnovne aktivnosti informacijskega sistema so zbiranje, shranjevanje, obdelava in posredovanje rezultatov končnim uporabnikom. (Vir: wikipedija)

In kje se torej uporabljajo? Pravzaprav skorajda povsod. Zares težko najdemo kakšno

področje človekovega delovanja, kjer se ne uporablja informacijski sistem v takšni ali

drugačni obliki.

Naštejmo nekaj najbolj poznanih informacijskih sistemov (IS):

• Zdravstveni IS

• IS državne uprave

• Bančni IS

• Zavarovalniški IS

• Šolski IS

• Geografski IS

• IS v podjetjih

• Pisarniški IS

• Osebni IS sin sistemi za podporo dela v skupinah

• Transakcijski sistemi



• Upravljalski IS

• IS za podporo odločanju

• Ekspertni sistemi

Pisarniški informacijski sistemi podpirajo različne pisarniške procese v namene izboljšanja

razdelitve in poteka dela ter komunikacije med zaposlenimi. Tipično vsebujejo računalniške

aplikacije, ki omogočajo urejanje besedil, elektronska sporočila, sklicevanje sestankov ter

elektronsko shranjevanje in ponovno uporabo dokumentov,

Osebni informacijski sistemi in sistemi za podporo dela v skupinah naj bi izboljšali

produktivnost posameznika. Navadno uporabljamo osebne računalnike, ki so povezani v

lokalne mreže in v internet. Računalniške aplikacije so urejevalniki besedil, preglednice,

manjše podatkovne baze. Podporo dela v skupini dosežemo z elektronsko pošto, audio-video

komunikacijskimi programi in s programi za skupinsko izmenjavo dokumentov. V primerjavi

s pisarniškimi informacijskimi sistemi lahko gledamo na te informacijske sisteme, kot na

nekakšno nadgradnjo. Uporabniki takih sistemov so običajno računalniško bolj napredni.

Transakcijski sistemi so informacijski sistemi, ki zajemajo in obdelujejo podatke o poslovnih

transakcijah (sistemi za obdelavo podatkov). Poglejmo nekaj primerov transakcij: nakup,

naročilo, rezervacija, registracija, jamstvo, pošiljka, račun, plačilo. Vidimo, da take transakcije

srečujemo tudi pri vsakdanjem delu praktično na vsakem koraku, od obiska trgovine,

organizacije potovanj, obiska gledaliških predstav itd. Seveda so transakcijski sistemi tudi

pomemben del poslovanja organizacij.



Slika 1. Transakcijski informacijski sistem. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/

Upravljalski informacijski sistemi (management Information Systems, MIS) so tipično

računalniško podprti in namenjeni poročanju vodstvenim strukturam neke organizacije.

Osnova vsemu so podatkovne baze, ki se polnijo s podatki o transakcijah. Znan problem

računalniške podpore je, da lahko pride do generiranja gore papirja in nepreglednih

podatkov. Pri posredovanju podatkov vodstvu običajno uporabljamo dogovorjeno obliko.

Vodstvene strukture tako lahko dobivajo zgoščene ali podrobne podatke in na tej osnovi

planirajo zaloge in druge materialne potrebe. Vodstvo dobiva poročila po potrebi ali v

dogovorjenih intervalih, na primer tedensko, mesečno ali letno.

Sistemi za podporo odločanja omogočajo obdelavo in prikaz podatkov v obliki, primerni za

(pogosto strateške) odločitve vodstva. Tipična programska orodja so preglednice, programi

za statistično analizo in programi za podporo odločanju. Uporabljajo lahko tudi posebne

podatkovne baze, imenovane podatkovna skladišča: Govorimo o rudarjenju podatkov (data

mining), pri čemer prihaja do avtomatiziranega iskanja podatkov in vzorcev iz zelo obsežnih

podatkovnih baz. Računalniške tehnike temeljijo običajno na statistiki in razpoznavanju

vzorcev.



Slika 2: sistem za podporo odločanju. http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/

Ekspertni sistemi so računalniške aplikacije, ki poleg podatkov zajemajo tudi znanje

ekspertov. Na podlagi podatkov in znanja lahko ekspertni sistemi rešujejo preprosto težko

rešljive probleme. Poznamo ekspertne sisteme v medicini, bančništvu, meteorologiji,

rudarstvu itd.

Informacijski sistem pa sestavljajo:

• Ljudje

• Podatki

• Procesi oz. postopki

• Programska oprema

• Strojna oprema

• Komunikacijska oprema

Na primeru podjetja si bomo ogledali vlogo, ki jo ima v njem informacijski sistem. Namen

informacijskega sistema je, da podpira oz. omogoča delovanje podjetja ter da prinaša neko

korist. Te koristi pa recimo so:

• Hitrejše, cenejše ter bolj prilagodljivo načrtovanje proizvodov

• Avtomatizirana in nadzorovana proizvodnja

• Stiki z dobavitelji in strankami

• Skladiščenje in logistika distribucije proizvodov

• Boljša organizacija dela

• Lažje, hitrejše in boljše poslovne odločitve

• Vpogled v finančne podatke podjetja



Spodaj je organigram podjetja, ki prikazuje štiri glavna področja, katera vodi direktor

podjetja. Vsako področje uporablja svoj IS in cilj je, da bi bili ti informacijski sistemi med sabo

tako povezani, da bi ključne osebe v podjetju (ne le direktor) imeli na voljo prave informacije

ob pravem času.

Slika 3: Organizacijska struktura podjetja.

Na spodnji sliki je to prikazano malce bolj podrobno in seveda so kot temelj informacijskih

sistemov navedene podatkovne baze, ki hranijo velikansko množico za podjetje pomembnih

podatkov.

Slika 4: Povezanost informacijskih sisitemov v podjetju. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/



Različni uporabniki imajo različne potrebe glede podatkov, ki se v informacijskem sistemu

zajemajo, obdelujejo, in shranjujejo ter posredujejo med zaposlenimi podjetja ali pa

posredujejo zunanjim uporabnikom (stranke, dobavitelji, AJPES, banke, zavarovalnice,

lastniki podjetja idr.). Na spodnji sliki vidimo prikaz, kako nek informacijski sistem podpre

delovanje nekega funkcionalnega področja (trženje, proizvodnja, finance in kadri) ter kdo tak

informacijski sistem uporablja.

Slika 5: Informacijski sisitemi, ki na različnih nivojih podpirajo funkcije podjetja ter zaposlene. Vir: http://colos1.fri.uni-

lj.si/ERI/

Vpeljani pojmi

• Sistem – skupina komponent, ki so v neki relaciji

• Informacijski sistem – urejen in organiziran računalniški sistem

Vprašanja za ponavljanje

• Razloži pisarniški IS!

• Razloži osebni IS oz. sistem za podporo dela v skupinah!

• Razloži transakcijski IS!

• Razloži upravljalski IS!



• Razloži sistem za poporo odločanja!

• Razloži ekspertni IS!

• Naštej vseh 6 komponent IS!

• Naštej vsaj 3 koristi uporabe IS!

Razišči in opiši!

• Kakšen IS uporabljajo na osnovnih šolah?

• Kakšne storitve nudi IS spletnega bančništva nekemu uporabniku?

• Kaj nudi IS v zdravstvu?

Spletne povezave virov

Fakulteta FRI: http://colos.fri.uni-

lj.si/eri/INFORMATIKA/Informacijske_resitve/informacijske_resitve.html

Podjetje GOinfo: http://www.goinfo.si/

Podjetje S&T:

http://www.snt.si/solutions_services/software_solutions/Software_Solutions_ERP_EN.php.s

i.php

Podjetje LANCom: http://www.lancom.si/resitve/informacijske/poslovne/poslovni-

informacijski-sistemi/page.html



3. Podatkovne baze

Izraza podatkovne baze ter baze podatkov opisujeta isto zadevo in sta vseprisotna, saj vse

za življenje in delo pomembne podatke shranjujemo v tovrstni programski opremi.

Podatkovna baza je torej vrsta programske opreme, ki se seveda izvaja na (dovolj) zmogljivi

strojni opremi. Do podatkovne baze pa dostopajo uporabniki vseh vrst, ki vanjo shranjujejo

in v njej spreminjajo določene podatke ter poizvedujejo po shranjenih podatkih.

3.1 Opredelitev pojma podatkovne baze

Podatkovna baza je osnova, na kateri temelji celotno delovanje organizacije. Uspešnost

delovanja organizacije je odvisna od znanja, znanje pridobimo iz informacij, informacije

pridobimo s pomočjo podatkov, podatke pa hranimo v podatkovni bazi.

Poenostavljeno gledano je podatkovna baza zelo velika shramba prej vnesenih podatkov, ki

zadošča določenim pogojem.

Pogoji zagotavljajo celovitost podatkov in učinkovitost delovanja. Tako podatkovna baza

prispeva k uspešnejšem delu uporabnikov.

Na spodnji slii uporabnik želi odgovor, katere krožke obiskuje določen dijak. Svoje vprašanje

poda podatkovni bazi v obliki poizvedbe t.j. ukaza za pridobitev določenih podatkov.

Podatkovna baza mu vrne odgovor, ki seveda lahko vsebuje tudi podatek, da ta dijak ni

vpisan oz. ne obiskuje nobenega krožka. V našem primeru temu ni tako.

Slika 6: Uporaba podtkovne baze. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/



Definicije podatkovne baze • Podatkovna baza je zbirka povezanih podatkov. Podatki so dejstva, so shranjena na

nekem računalniškem trajnem pomnilniku, ki se jim lahko pripiše pomen (ki

implicitno imajo pomen). (Elmasri and Navathe)

• Podatkovna baza je upravljana zbirka povezanih podatkov, shranjena na

računalniškem sistemu, deljena med več uporabniki, zaščitena z varnostnimi

mehanizmi in shranjena z nadzorovano redundantnostjo. (Stamper and Price)

• Podatkovna baza je organizirana zbirka logično povezanih podatkov in opisov le teh, načrtovana tako, da zadovoljuje informacijske potrebe organizacije. (Connolly and

Begg)

3.2 Prednosti in slabosti podatkovnih baz

Podatkovne baze seveda uporabljamo z nekim namenom oz. pričakovano koristjo. Kot v

življenju običajno, ima vsaka stvar tako dobre, kot tudi manj dobre lastnosti in poglejmo si,

kako je glede tega pri bazah podatkov.

Prednosti uporabe PB

• Hrani velike količine podatkov - dejstev s pomočjo katerih lahko pridobimo nova spoznanja (informacije) in s pomočjo teh informacij gradimo znanje, katerega lahko ali pa tudi ne tržimo

• Omogoča skupno rabo podatkov – načeloma neomejenemu številu uporabnikov. • Preprečuje nepooblaščen dostop do podatkov. • Omogoča nadzorovano redundanco oz. podvojenost podatkov - zato je vzdrževanje

podatkov manj naporno. • Omogoča izjemno hitro pridobiti rezultate poizvedb. • Omogoča prostorsko učinkovito hranjenje oz. arhiviranje podatkov. • Omogoča nadzorovan in od uporabniških vlog odvisen dostop do raznih podatkov. • Podpira in spodbuja uveljavljanje standardov v organizaciji - Standardi se lahko

nanašajo na imena podatkov, formate prikaza podatkov, strukture poročil, opise podatkov in tudi na poslovna pravila organizacije.

• Skrajša čas razvoja in vzdrževanja aplikacij - posebej pri dodajanju novih modulov ali funkcij programa.

• Zagotavlja dostop do 'svežih' trenutnih podatkov. • Lahko pomaga tudi pri iskanju in odpravljanju podvojenih virov v organizaciji - s tem

posredno pomaga tudi zmanjšanju stroškov organizacije.



Slabosti uporabe PB

• Cena potrebne programske in strojne opreme. Sistemi za upravljanje podatkovne baze, ki ne sodijo med prosto dostopno programsko opremo, so praviloma dragi. Pri prostodostopnih SUPB-jih pa moramo natančno preberati licenčne pogoje.

• Odvisnost od proizvajalca/dobavitelja SUPB-ja. • Zahteva čas za učenje in privajanje na sistem večjemu številu uporabnikov. • Računalniški sistem, na katerem bo nameščen SUPB, mora biti zmogljivejši. Praviloma

se uporabljajo večprocesorski sistemi, ki imajo veliko RAM-a in zelo hitre trde diske.

3.3 Podatkovni sistem

Podatkovni sistem je računalniško podprt sistem, ki s pomočjo sistema za upravljanje podatkovne baze omogoča uporabo in upravljanje s podatki, ki so shranjeni v podatkovni baz. Kot bomo videli vključuje podatkovni sistem precej več, kot le podatkovno bazo. Podatkovni sisitem je celovit sklop spodaj naštetih komponent, da je delo s podatkovno bazo sploh omogočeno in njena uporaba čim bolj učinkovita.

Da bi podatkovni sistem deloval, so potrebni:

• strojna in komunikacijska oprema, • programska oprema: operacijski sistem, sistem za upravljanje podatkovne baze,

uporabniške aplikacije, • podatkovna baza, ki jo sestavljata opisi podatkov (meta podatki oziroma opisi

podatkov) in fizični podatki (vrednosti podatkovnih elementov) • administrator PB in, • uporabniki PB.

Slika 7: Shematski priakz podatkovnega sistema. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/



3.4 Stanje podatkovne baze

Stanje PB je predstavljeno z množico podatkov, ki so trenutno shranjeni v PB. Recimo podatki o zaposlenih (številka zaposlenega, ime in priimek, datum rojstva, funkcija …), o proizvodih (šifra proizvoda, naziv, vrsta proizvoda, datum dobave, dobavitelj …) o dobaviteljih (šifra dobavitelja, naziv, lokacija, kontaktana oseba …). Omenjeni podatki so zbrani in shranjeni v t.i. tabelah ZAPOSLENI, PROIZVOD in DOBAVITELJ.

Najpogostejša operacija nad podatki je branje podatkov (v jeziku SQL je to stavek SELECT). Branje podatkov ne spremeni stanja podatkovne baze.

Vse ostale osnovne operacije spremenijo stanje PB. Te operacije so:

• dodajanja novih podatkov (SQL stavek INSERT), • spreminjanja podatkov (SQL stavek UPDATE) in • brisanja podatkov (SQL stavek DELETE).

Slika 8: Poizvedovanje po bazi ne spremeni njenega stanja. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/

Slika 9. Vstavljanje novega zapisa spremeni stanje podatkovne baze. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/



3.5 Strukturiranost podatkov

Podatki v PB so strukturirani oz. urejeni in shranjeni v točno določeni oz. predpisani obliki. To pomeni, da ustrezajo vnaprej opredeljeni strukturi. Strukturiranost podatkov omogoča kompleksnejša vrednotenja stanja podatkovne baze .

Premislek: Kaj bi se zgodilo, če imamo v podatkovni bazi zapisane le stavke v naravnem jeziku oz. v obliki besedila? Že sam zajem ter shranjevanje bi bila precej bolj zamudna in zahtevna, kaj šele primer, ko bi želeli iz baze podatkov pridobiti kakšne podatke!

Podatkovni sistemi, ki več vedo o podatkih, ponujajo uporabnikom boljše storitve in s tem bolje podpirajo delo uporabnikov.

3.6 Shema podatkovne baze

Shema podatkovne baze je formalna definicija strukture vsebine podatkovne baze in opredeli vsa njena možna stanja. Shema je definirana le enkrat in sicer pri načrtovanju podatkovne baze.

Kasnejša sprememba sheme že kreirane podatkovne baze lahko pogosto povzroča težave. Zato je izjemno pomembno, da že od samega začetka naprej kar se da kakovostno načrtujemo in seveda predvidimo tudi že morebitne razširitve ali popravke v prihodnje. Tako bo pozneje potrebno narediti manj sprememb sheme podatkovne baze in upravitelj podatkovne baze ter razvijalci programske opreme bodo imeli zato precej manj težav. Kasnejše spremembe oz. dodelave so lahko časovno in finančno zelo zahtevne.

Kot sinonim za shemo podatkovne baze se uporablja izraz metapodatkovna baza (to je podatkovna baza, ki hrani podatke o podatkih). Metapodatki pa so podatki o podatkih. Pri načrtovanju jih nujno potrebujemo, metapodatke namreč. Tako izjemno povečamo dokumentiranost same podatkovne baze in zagotovimo lažji razvoj ne le podatkovne baze, temveč tudi spremljajočih aplikacij, ki dostopajo oz. koristijo podatke v sami podatkovni bazi.

Na spodnji sliki je razvidno, da smo za shranjevanje podatkov o dijakih izbrali strukturo polj, ki hranijo šifro dijaka (IDDijak), njegov priimek (Priimek), ime (Ime), v kateri razred hodi (Razred) ter telefonsko številko (Telefon). Omenjeno predstavlja shemo tabele, ki je v podatkovni bazi. Stanje tabele, ki je v podatkovni bazi pa so dejanski podatki o dijakih, zbranih v vrsticah tabele. Vsakemu dijaku ustreza en zapis oz. vrstica v tabeli.

Slika 10: Primerjava sheme PB in njenega stanja. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/



3.7 Okvirni pogled na načrtovanje in izdelavo podatkovne baze

Podatkovna baza je načrtovana, izvedena ter uporabljena z namenom, da nam je

vsakodnevno delo olajšano. Ko se načrtuje novo podatkovno bazo se izhaja iz realnega sveta

in nekega realne problema, katerega želimo rešiti s pomočjo podatkovne baze. Bolje, kot se

prepozna in opiše problem, bolj natančno lahko poteka načrtovanje podatkovne baze.

Načrtovalec podatkovne baze je računalniški strokovnjak, ki bo s pomočjo postopka

modeliranja ustvaril ustrezni podatkovni model, ki je v nadaljevanju osnova in predpogoj za

kakovostno izdelavbo same podatkovne baze.

Slika 11: Oris postopka snovanja nove podatkovne baze. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/

Podobno je recimo na področju avtomobilizma, kjer izhajamo iz potreb realnega sveta in

želimo naresti recimo majhen mestni avto na električni pogon. To je naš realni problem in

recimo, da opazujemo le delo oblikovalca avtomobilov. Oblikovalec bo uporabil razne

postopke modeliranja (papirne ali računalniške skice), da bo ustvaril slikovni model novega

avtomobila. Slikovni model bo osnova in predpogoj, da se bo izdelal sam avtomobil, pri

čemur bo seveda vključenih še zelo veliko drugih strokovnjakov, kar smo v tem primeru

zaradi poenostavitve odmislili.



3.8 Sistem za upravljanje podatkovne baze (SUPB)

SUPB predstavlja programsko opremo, nujno potrebno za delo s PB. V literaturi se uporablja kratica DBMS (DataBase Management System).

Osnovne naloge SUPB so:

• omogoča kreiranje PB, • zagotavlja dostop do PB, • skrbi za veljavnost stanja PB, • preprečuje nenadzorovano redundanco podatkov.

3.9 Redundantnost podatkov

Redundanca pomeni podvajanje. Redundanca podatkov pomeni, da so isti podatki shranjeni večkrat na različnih mestih in temu se želimo v kar največji moži meri izogniti, ker lahko pelje v zmedo, pomoto in napake. Če imamo osebne podatke o zaposlenih shranjene v dveh ali več podatkovnih bazah nastopi kmalu težava, kateri podatki so »pravi«, še posebno, če se razlikujejo. Pri učinkoviti uporabi podatkovnih baz je cilj, da se nek podatek vpiše le enkrat oz. čim manjkrat in se ga mnogokrat uporablja.

Nenadzorovana redundanca je potemtakem nezaželen pojav. Posledice nenadzorovane redundance podatkov so:

• podvoji se potreba po vnosu in ažuriranju podatkov, • prej ali slej nekatri uporabniki pozabijo spremeniti (posodobiti) eno od kopij podatka

- zato podatki postanejo nekonsistentni (neskladni, nasprotujoči si), • pretirana poraba trajnega pomnilnika, tudi arhivske kopije so pretirano velike.

Vpeljani pojmi

• Podatkovna baza oz. baza podatkov – organiziran računalniški sisitem za hrambo

podatkov

• Podatkovni sistem – računalniško podprt sistem za delo s podatkovno bazo

• Stanje podatkovne baze – množica v podatkovni bazi shranjenih podatkov

• Shema podatkovne baze – struktura podatkov v podatkovni bazi

• Stavek SQL – stavek (ukaz) v jeziku Structured Query Language – strukturiran

poizvedovalni jezik

• Metapodatkovna baza – baza podatkov o podatkih

• Metapodatki – podatki o podatkih

• Postopek modeliranja – postopek oblikovanja načrta podatkovne baze



• Podatkovni model – model oz. načrt podatkovne baze

• Sistem za upravljanje s PB (SUPB) – nujno potrebna programska oprema za delo s PB

• Redundantnost podatkov – podvajanje podatkov (na večih mestih)


• Poenostavljeno gledano, kaj pomeni podatkovna baza?

• Navedi vsaj eno definicijo podatkovne baze!

• Naštej vsaj 5 prednosti uporabe PB!

• Naštej vsaj 3 pomanjkljivosti uporabe PB!

• Kaj je podatkovni sistem?

• Kaj potrebujemo, da podatkovni sistem deluje?

• Kaj predstavlja stanje PB?

• Katere tri osnovne operacije spremenijo stanje PB?

• Kaj pomeni, da so PB strukturirane?

• Kaj je shema PB?

• Kaj je sistem za upravljanje podatkovne baze - SUPB?

• Kakšne so naloge SUPB?

• Kaj je redundanca podatkov?

• Neželene posledice redundance podatkov so?


• Poišči še vsaj dve definiciji podatkovne baze!

• Poišči še vsaj 3 prednosti in slabosti podakovnih baz!

• Navedi vsaj 4 sisteme za upravljanje podatkovnih baz (SUPB)!


Wikipedija: http://sl.wikipedia.org/wiki/Podatkovna_baza

Fakulteta FRI: http://colos1.fri.uni-

lj.si/ERI/RACUNALNISTVO/PODATKOVNE_BAZE/index.html



4. Arhitektura podatkovni baz

4.1 Trinivojska arhitektura podatkovne baze

Drugo ime za trinivojsko arhitekturo je ANSI/SPARC arhitektura. Leta 1975. jo je razvil Standards Planning and Requirements Commitee (SPARC) American National Standards Institute (ANSI). Opredeljuje 3 nivoje opisov podatkovnih baz:

• zunanji nivo (opredeljuje različne poglede uporabnikov na podatke), • konceptualni nivo (celovit pregled vseh vrst podatkov in povezav med podatki v PB), • fizični nivo (opredeljuje fizični način shranjevanja in dostope do podatkov).

Zelo poenostavljeno: zunanji nivo opisuje uporabo podatkov, konceptualni pomen podatkov, notranji pa način shranjevanja podatkov. Opis posameznega nivoja se imenuje shema podatkovne baze.

Slika 12: Trinivojska arhitektura. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/



4.2 Zunanji nivo

• Predstavlja različne poglede uporabnikov na PB. • Vsak pogled = ena zunanja shema. • Ena shema opisuje podatke, zanimive za posameznega uporabnika. • Pogledi so prilagojeni potrebam posameznega uporabnika. • Za različne uporabnike obstajajo različne sheme za prikaz istih podatkov. • Zunanji pogledi (pogosto) prikazujejo izračunane podatke • Pomagajo pri zagotavljanju varnosti - uporabnik vidi le omejeno množico podatkov. • Število zunanjih shem je (teoretično) neomejeno.

4.3 Konceptualni nivo

• Vsebuje celovito informacijo o vsebini in strukturi podatkovne baze • Opisani so podatki in povezave med podatki v PB • Konceptualna shema vsebuje le logične podatke o PB • Vsaka PB ima le 1 konceptualno shemo • Konceptualna shema:

o odraža potrebe uporabnikov, o je popolnoma neodvisna od SUPB-ja in strojne opreme.

Opomba: Vsaka izmed zunanjih shem sloni na enem delu konceptualne sheme. Zato vsi podatki, ki jih prikažemo na zunanjem nivoju, morajo biti zajeti ali izpeljani iz podatkov, opisanih na konceptualnem nivoju.

4.4 Notranji nivo

• Opisuje fizično predstavitev PB v računalniku. • Opisuje KAKO so podatki shranjeni v PB, opisi zajemajo:

o podatkovne strukture o datotečne organizacije, o indekse, ...

Kakovost notranje sheme določa performanse PB in optimalnost izrabe prostora na disku! Notranja shema je odvisna od SUPB-ja!

Opomba: Pod notranjim nivojem obstaja še fizični nivo, s katerim upravlja OS na osnovi navodil, ki jih dobi od SUPB-ja. Ločitev funkcij med SUPB-jem in OS na fizičnem nivoju ni striktno določena in se med sistemi zelo razlikuje.



Slika 13: trinivojska arhitektura na primeru programa MS Access. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/

4.5 SQL - jezik za delo s podatkovno bazo

Značilnosti naravnega jezika so neformalnost ali šibka formalizacija. Stavki v naravnem jeziku

so velikokrat dvoumni. Zato ni primeren za delo z računalnikom ali podatkovno bazo.

Za delo s PB najbolj razširjen jezil SQL (Structured Query Language).

SQL je programski jezik, ki v svoji osnovni inačici nima nekaterih klasičnih programskih

konstruktov (vejitev, zanka). SQL je deklarativni jezik, namenjen rokovanju s podatki. V SQL-u

povemo le KAJ želimo, NE pa tudi KAKO naj se to izvede.

Opomba: Obstajajo tudi izvedenke SQL-a, denimo PL/SQL, PSQL,TSQL ki zadoščajo vsem

kriterijem programskega jezika (imajo krmilne stavke, zanke, …).

Delitev stavkov jezika SQL:

• Stavki SQL DDL (Data Definition Langugage) - omogočajo kreiranje in spreminjanje opisov podatkov in

• stavki SQL DML (Data Manipulation Language) - omogočajo branje, vnos, spreminjanje in brisanje fizičnih podatkov.



Trenutno sta v uporabi sta naslednja standarda SQL:

• SQL 92 in • SQL 3.

4.6 Kdaj uporabiti oz. ne uporabiti podatkovne baze?

Slika 14: Odločitev za ali proti uporabi podatkovne baze. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/

4.7 Prihodnost podatkovnih baz

Prihodnost podatkovnih baz je nedvomno zagotovljena, saj je vse več in več podatkov, katere

človek ročno in večinoma samodejno shranjuje v podatkovne baze. Na podlagi shranjenih in

s pomočjo ovrednotenih podatkov pridobiva vse več informacij, ki mu koristijo pri delu.

Razširitve in razvoj v smeri podpore odločanju:

• Podatkovno skladiščenje (data warehousing) • OLAP sistemi (on-line analitical processing) • Podatkovno rudarjenje (Data Mining)

Razširitve in razvoj v smeri drugačnih zvrsti podatkov:

• Iskalni stroji (Search Engine) • Prostorske baze (Spatial databases) • Tekstovne in multimedijske baze • . . .



4.8 Glavne skupine uporabnikov podatkovni baz

4.8.1 Končni uporabniki – navadna uporaba

• Do PB dostopajo izključno s pomočjo uporabniških aplikacij oz. programov • Ne ločijo med podatkovno bazo in datotekami • Glavna naloge uporabnikov so:

o vnos in morebitno popravljanje vnesenih podatkov, o skrb za točnost podatkov, o uporaba poizvedb in standardnih poročil, ki so sprogramirana v aplikacijah

(npr.: pregled prodaje za pretekli mesec, stanje zalog, bilanca).



4.8.2 Končni uporabniki – napredna uporaba

• Izvajajo nestandardne ('ad hoc') poizvedbe nad podatki. To so poizvedbe, ki niso implementirane v uporabniških aplikacijah oz. programih.

• Značilna delovna mesta so: o planske in analitske službe, o direktorski položaji na srednjem nivoju managementa, ki potrebujejo

nekatere agregate podatkov kot osnovno za sprejemanje odločitev. • Sofisticirani uporabniki morajo poznati strukturo PB in zmožnosti, ki jih ponuja SUPB. • Pri svojem delu uporabljajo SQL in / ali poizvedovalna grafična orodja.

4.8.3 Načrtovalec podatkovne baze

• Definira vsebino in strukturo podatkovne baze. • Opredeli omejitve in funkcije podatkovne baze. • Komunicira s končnimi uporabniki. • Poglobljeno pozna potrebe uporabnikov. • Uporablja orodja CASE.

4.8.4 Razvijalec programske opreme

• Piše programe – uporabniške aplikacije za uporabnike. • Včasih izdeluje tudi spletne vmesnike. • Pozna in uporablja

o (vsaj en) programski jezik iz 3. ali 4. generacije programskih jezikov(C++, Java, PHP, …),

o jezik SQL, o razvojna orodja (RAD) in o semantiko sheme podatkovne baze.

Del programa, ki se nanaša na delo s PB, je (načeloma) napisan v DML jeziku (kliče izvajanje

DML stavkov). Temu pravimo, da so DML stavki vgrajeni (embedded) v kodo, ki je napisana v

jeziku gostitelja (host language).

Programer ima pravico vpogleda v shemo podatkovne baze, vendar NIKOLI nima pravice

spreminjanja sheme!



4.8.5 Administrator (skrbnik) podatkovne baze (DataBase Administrator)

• Pozna celotno shemo oz. opis podatkovne baze. • Po potrebi izvaja spremembe sheme in le te dokumentira. • Administrator PB je tudi odgovoren za fizično realizacijo PB vključno z fizičnim

načrtom in implementacijo. • Definira sheme (pri tem uporablja SQL Data Definition Language). • Definira strukturo shranjevanja in pristopnih metod. • Modificira sheme in fizično organizacijo. • Koordinira in nadzoruje uporabo PB. • Daje dostopne pravice uporabnikom, zagotavlja varnost sistema. Osnovne dostopne

pravice so: 1. brez pravic, 2. pravica branja podatkov, 3. pravica dodajanja podatkov, 4. pravica spreminjanja podatkov, 5. pravica brisanja podatkov, 6. pravica kreiranja novih in izločanja obstoječih tipov podatkov. Primer SQL DDL stavka, ki uporabnikom dodeli dostopne pravice do tabele Dijak

• Opazuje performanse podatkovnega sistema, % zasedenosti diskov, po potrebi izvaja fino nastavljanje sistema.

• Skrbi za izdelavo arhivskih kopij podatkov; v primeru porušitve sistema opravi restavriranje sistema

• Sledi razvoj SUPB-jev; namešča nove verzije SUPB-ja. • Je odgovoren za uporabo licenčne programske opreme (SUPB-ja in ostalih orodij). • Sodeluje s proizvajalcem SUPB-ja, ga obvešča o težavah in prosi za podporo. • Na uspešnost dela administratorja PB vpliva njegovo poznavanje vseh

funkcionalnosti, podrobnosti in specifičnih lastnosti izbranega SUPB-ja. • Je strokovnjak na področju sistemov za upravljanje podatkovnih baz. • Ima največja pooblastila in hkrati največjo odgovornost, temu skladno tudi dobro

plačo. • Uporablja: SUPB in orodja CASE.

4.8.6 Administrator (skrbnik) podatkov (Data Administrator)

• Odgovoren je za upravljanje s podatkovnimi viri podjetja. • Načrtuje PB, razvija in vzdržuje standarde, politiko in postopke, ki se nanašajo na

podatke, konceptualno in logično načrtovanje PB. • Uporablja orodja CASE.



4.9 Orodja za delo s PB

To so orodja, ki omogočajo in/ali olajšajo delo s podatkovno bazo. Boljši SUPB imajo tovrstna

orodja že vdelana. Uporabljajo jih predvsem skrbniki podatkovne baze, skrbniki podatkov,

načrtovalci, programerji pa tudi napredni uporabniki.

Vrste pomožne programske opreme:

• orodja za načrtovanje PB (CASE orodja), • interaktivni SQL interpreterji (CuteSQL), • grafična poizvedovalna orodja, • vmesniki za dostop do podatkovne baze iz standardnih višjih programskih jezikov

(BDE, ODBC, JDBC, …), • orodja za izdelavo okenskih aplikacij za uporabo podatkovnih baz (4GL), • generatorji poročil, • generatorji spletnega vmesnika za dostop do podatkov (spletnih strani), • orodja za uvažanje ali izvažanje podatkov v druge formate, • orodja za izdelavo arhivskih kopij in obnovo sistema, • orodja za izdelavo replik podatkov (repliciranje pomeni nadzorovano podvajanje

podatkov), • orodja za nadzor zmogljivosti, • orodja za analizo učinkovitosti podatkovne baze, …



Slika 15: Primer orodja za grafično modeliranje podatkovne baze. Vir: http://colos1.fri.uni-lj.si/ERI/

Vpeljani pojmi

Trinovojska arhitektura – arhitektura snovanja podatkovnih baz

Jezik SQL (Structured Query Language) – Strukturiran poizvedovalni jezik




• Naštej 3 nivoje arhitekture podatkovnih baz!

• Kaj opredeljuje posamezni nivo?

• Kaj pomeni podatkovna neodvisnost?

• Kateri jezik za delo s PB je najbolj razširjen?

• Naštej vsaj 4 primere, ko je smiselno uporabiti PB!

• Naštej vsaj 2 primera, ko ni smiselno uporabiti PB!

• Naštej vsaj dve področji oz. veji razvoja PB, ki zagotavljata prihodnost uporabe PB!

• Naštej glavne skupine uporabnikov PB!

• Za vsako skupino končnih uporabnikov navedi vsaj 2 nalogi oz. opravili nad PB!

• Naštej vsaj 2 opravili nad PB, ki jih opravljajo razvijalci uporabniških programov!

• Naštej vsaj 4 opravila nad PB, ki jih opravlja administrator podatkovne baze!

• Naštej vsaj 2 opravili nad PB, ki jih opravlja administrator podatkov!

• Naštej vsaj 4 orodja za delo s PB!


• Poišči SQL stavke za ustvarjanje tabele, indeksa in urejanje (sortiranje) po določenem

stolpcu tabele!

• Poišči in navedi vsaj 5 komercialno dostopnih podatkovnih baz!

• Poišči in navedi vsaj 2 rešitvi za izdelavo varnostnih kopij podatkov!

• Poišči in navedi vsaj 5 programskih jezikov, s katerimi dostopamo do podatkovnih

baz!


Fakulteta FRI: http://colos1.fri.uni-

lj.si/ERI/RACUNALNISTVO/PODATKOVNE_BAZE/arhitektura_pb_in_podatkovna_neod

visnost.html

SQL tečaj: http://www.w3schools.com/sql/default.asp

Documents

Uporaba in postavitev podatkovnih baz V2 - lu-r.si › datoteke › uploads › uporava-in-postavitev-podatk… · 3. Podatkovne baze Izraza podatkovne baze ter baze podatkov opisujeta