Bazy danych  informacje
podstawowe
Program zajęć
" Bazy danych i systemy informacyjne z bazami
danych
" Model relacyjny
" Wprowadzenie do projektowania struktur relacyjnych
" Języki zapytań
" Systemy zarządzania bazami danych
" Tworzenie aplikacji w systemach z bazami danych
" Wprowadzenie do MS Access
Literatura
" M.J. Hernandez: Bazy danych dla zwykłych
śmiertelników. Mikom, 1998.
" R.K. Stephene, R.R. Plew: Relacyjne bazy danych
- projektowanie. Robomatic, 2003.
" Wellesley Software: SQL Język relacyjnych baz
danych. WNT, 1995.
" T. Conolly, C. Begg: Systemy baz danych. RM
2004.
" T. Traczyk, Wykłady z baz danych,
http://www.ia.pw.edu.pl/~ttraczyk/
Bazy danych i systemy informacyjne
z bazami danych
" Co to jest baza danych i do czego służy
" Rola baz danych we współczesnych
systemach informacyjnych
" Architektury systemów z bazami danych
" Modele danych w bazach danych
" Specyfika projektowania i użytkowania
systemów informacyjnych z bazami danych
" Systemy OLTP i OLAP
Bazy danych
Czym jest baza danych Przykładowe zastosowania baz
danych
" Pamięć trwała danych
(persistent data) " Systemy finansowo-księgowe
" Określona struktura i reguły " Systemy wspomagające
integralności zarządzanie
" Rejestry i kartoteki (np. publiczne)
Cele użytkowania baz danych " Systemy rezerwacji (np. lotniczej)
" Niezawodność zapisu " Systemy internetowe (np. sklepy
elektroniczne)
" Integralność danych
" Sprawność zapytań
Alternatywy dla baz danych
" Wygodne interfejsy
" Systemy plikowe
" Wielodostęp
 systemy spadkowe, język Cobol
" Zabezpieczenia dostępu
  prywatne formaty
" XML
Systemy informacyjne z bazami
danych
Współczesne profesjonalne systemy informacyjne z reguły wykorzystują bazy danych. W ogromnej
większości przypadków stosowane są systemy relacyjne.
" Dlaczego baza danych stanowi dobry fundament systemów informacynych?
" Bezpieczeństwo
 zabezpieczenia dostępu
 niezawodność
 ograniczenia integralności
 możliwość scentralizowanego administrowania danymi
 przetwarzanie transakcyjne
" Wydajność
 wydajne przetwarzanie transakcji
 szybkie wyszukiwanie
" Wielodostęp
 Otwartość
 elastyczność dostępu do danych
 współdziałanie z różnymi z
ródłami danych
" Możliwości rozwoju
 skalowalność
 przenośność
 możliwości pracy rozproszonej
Składniki systemów informacyjnych z
bazami danych
Baza danych
" System zarządzania bazą danych (DBMS - Database Management System)
 jest obowiązkowym pośrednikiem między programami a danymi
 wymusza właściwe operowanie danymi
 realizuje zapytania i manipulacje danymi zlecone przez programy
" Metadane (słownik)
 struktura danych
 reguły integralności
 prawa dostępu
" Dane
" Języki dostępu do danych
 język definiowania danych
 język manipulowania danymi
 język zapytań
Aplikacja
" Warstwa sieciowa
" Środowiska wykonania aplikacji (runtime, serwery aplikacyjne, kontenery itp.)
" Moduły aplikacji
Architektury systemów z bazami
danych
Architektura jednokomputerowa Architektura ze współdzieleniem plików
" Budowa " Budowa
 wszystkie funkcje w komputerze
 wszystkie funkcje
 klienta
" w jednym komputerze
 wiele programów
" niekiedy w jednym
" pełni funkcję  lokalnych DBMS
programie
" współdzieli te same pliki danych (na
serwerze plików lub w sieci peer-to-
" Problemy
peer)
 brak wielodostępu
" Problemy
 słaba koordynacja wielodostępu
 brak scentralizowanych zabezpieczeń
dostępu i integralności danych
 model  dane do zapytania
 nie nadaje się do zastosowań
 profesjonalnych (co najwyżej SOHO)
Architektury systemów z bazami
danych
Architektura klient-serwer
" Budowa
 klient  specjalny program (runtime)
" prezentacja
" logika aplikacji
" część przetwarzania danych
 serwer danych  DBMS
" składowanie danych
" realizacja zapytań
" przetwarzanie danych
" Zalety
 możliwość budowy silnych systemów z
 dość słabych komputerów  model
 zapytanie do danych
" Problemy
 konieczność instalacji specjalizowanego
oprogramowania na klientach
 trudne administrowanie klientami
 duże koszty eksploatacji komputerów-
klientów
Architektury systemów z bazami
danych
Architektura wielowarstwowa
" Klient  przeglądarka WWW
 prezentacja
 część logiki aplikacji (gruby klient)
" Serwer aplikacyjny
 serwer HTTP (może być w osobnej warstwie)
 wykonywanie aplikacji
" logika aplikacji
" część przetwarzania danych
" Serwer danych  DBMS
 składowanie danych
 przetwarzanie danych
Cienki klient
" Istota
 na komputerze klienta tylko przeglądarka
WWW
 klient realizuje tylko prezentację
" Zalety
 brak problemów z administrowaniem
klientami
 powszechnie znane środowisko pracy
 darmowe oprogramowanie
 całkowita przenośność
 scentralizowane administrowanie
 bezpieczeństwo
Modele danych w bazach danych
Model hierarchiczny
" Cechy podstawowe
 struktura danych ma postać drzewa
" węzły: typy opisywanych obiektów
" łuki: związki typu ojciec-syn
 opis obiektu (rekord) zbudowany z pól
 zawierających dane opisujące obiekt
 związki zrealizowane jako wskaz
niki
 łatwo realizuje się tylko jeden rodzaj związku
między dwoma typami obiektów
" Znaczenie praktyczne
 system IBM IMS (1978)
" bardzo wielkie dane zgromadzone
" poprzednik użyty w programie Apollo
 nowych projektów nie robi się
Model sieciowy
" Struktura danych ma postać grafu (sieci)
" Związki reprezentowane przez wskaz
niki
" Znaczenie wyłącznie historyczne
Modele danych w bazach danych
Model relacyjny
" Cechy podstawowe
 dane zawarte w tabelach
" liczba kolumn i typy stałe
" liczba wierszy zmienna
" wiersze nie mają numerów ani adresów
" wiersze identyfikowane przez wartości
wybranych kolumn (kluczy)
 związki pomiędzy wierszami tabel
" zdefiniowane poprzez zależności
między wartościami wybranych kolumn
" nie ma wskaz
ników
" Znaczenie praktyczne
 model dominujący we wszelkich
dziedzinach zastosowań
" Ograniczenia
 mało naturalna reprezentacja danych
 trudne operowanie na złożonych
obiektach
" brak złożonych typów danych
" dane rozproszone w wielu tabelach
 ograniczona podatność na zmiany
modelu
Modele danych w bazach danych
Model obiektowy " Zalety
 dość naturalna reprezentacja świata
" Cechy podstawowe
 łatwość działania na złożonych
 obiekt w bazie reprezentuje obiekt w
obiektach duża podatność na zmiany
 świecie zewnętrznym
" Znaczenie praktyczne
 łączne modelowanie danych i zachowań
 stosowany powszechnie w
 złożone typy danych
programowaniu
 tożsamość obiektu niezależna
 w bazach danych w zasadzie tylko w
 od zawartości danych
zastosowaniach naukowych lub
 dziedziczenie (inheritance):
eksperymentalnych
" strukturalne: potomek dziedziczy
 przewidywana ewolucja baz
strukturę danych
relacyjnych w kierunku relacyjno-
" behawioralne: potomek dziedziczy
obiektowych
metody i operatory
 enkapsulacja: wnętrze obiektu dostępne
jedynie w sposób w nim zdefiniowany
 polimorfizm: tak samo nazwane metody
i operatory działają swoiście w
zależności od klasy obiektu
Specyfika systemów z bazami danych
Cechy specyficzne systemów informacyjnych z Pożądane cechy systemów informacyjnych
bazami danych
" Podatność na zmiany
" Zwykle bardzo złożone
 łatwość wprowadzania zmian
 złożone funkcjonalnie
 niski koszt zmian (w tym testów regresyjnych)
 technicznie bardzo skomplikowane
 niskie ryzyko zmian
" Tworzone na indywidualne zamówienie
" Stabilność technologii
 często o niepowtarzalnej funkcjonalności
 technologia w miarę szeroko wykorzystywana
 bez możliwości długiego i masowego
 stabilna pozycja rynkowa dostawców
testowania (np. beta-wersji)
 duże szanse wsparcia w okresie wielu lat
" Przeznaczone do długoletniej eksploatacji
 technologia rozwijająca się
 silnie zmieniające się w czasie eksploatacji
" Otwartość
" Często przeznaczone do użycia w skali
 zdolność do współdziałania (interfejsy, bramki
korporacyjnej (enterprise) itp.)
 masowy wielodostęp  internacjonalizacja
 dostępność 7 x 24  rozszerzalność
" Silnie powiązane z innymi istniejącymi " Przenośność
wcześniej i równolegle systemami
 sprzęt i systemy operacyjne
 ładowanie wcześniej istniejących danych  architektury
 współdziałanie
" Skalowalność
 stare technologie (legacy systems)
 upsizing, dcwnsizing
 VLDB (Very Large Databases)
Typy systemów z bazami danych
Systemy transakcyjne Systemy analityczne
(OLTP  On Line Transaction Processing) (OLAP  On Line Analytical Processing)
" Główne zadanie " Główne zadanie
 gromadzenie danych  analiza danych do celów wspomagania
decyzji
" Typowe środowisko
" Typowe środowisko
 operacyjne bazy danych
 hurtownie danych
" Typowe operacje
" Typowe operacje
 wielka liczba niewielkich transakcji
modyfikujących dane  niewielka liczba wielkich ,,transakcji''
odczytujących dane
 operacje zapisu i odczytu
 operacje odczytu  głównie
 interaktywne i wsadowe
interaktywne
" Główne problemy
 operacje zapisu  jedynie wsadowe
 wielodostęp
" Główne problemy
 konieczność stałego utrzymania
 wielka ilość danych (VLDB)
spójności danych w warunkach ciągłych
zmian  analiza wielowymiarowa
 maksymalizacja średniej wydajności
" Wspierane przez nowoczesne systemy
relacyjne
" Tradycyjna domena relacyjnych baz
danych