Přednáška 1 Databáze

Příklady použití Nákup v obchodním domě Nákup pomocí kreditní karty Objednávka cestovní kanceláře Návštěva knihovny Používání Internetu A spoustu dalších …

Databázový přístup Data a Informace Data Informace Surová (nezpracovaná) fakta, která mají určitou důležitost pro jednotlivce nebo organizaci. Informace Data, která prošla zpracováním nebo dostala strukturu, která jim dává význam. Prezentací dat a jejím uváděním v kontextu vznikají informace.

Christie (data o jejichž významu se můžeme vlastně jen domnívat) Data a Informace Uvažujme následující data: Christie (data o jejichž významu se můžeme vlastně jen domnívat) Transformace dat na informace:

Databáze Databáze je kolekce vzájemně souvisejících dat, s nimiž pracujeme jako s ucelenou jednotkou. Úložiště dat, která mohou být používána současně mnoha uživateli. Všechna data, která uživatele požadují, jsou integrována s minimálním množstvím duplikací. To co databáze odlišuje od obyčejných seznamů, jsou jejich charakteristické vlastnosti a součásti, které obyčejný soubor nemá. Konkrétně se jedná o:

Součásti databáze Systém řízení báze dat (DBMS) Vrstvy datové abstrakce Datová nezávislost Logická datová nezávislost Fyzická datová nezávislost

Systém řízení databáze DBMS – SW systém, který uživateli umožňuje definovat, vytvářet a udržovat databázi, a poskytuje řízený přístup k této databázi. DBMS zajišťuje všechny základní služby, nezbytné pro organizaci databáze a udržení v chodu, jako například: Přesouvání dat do fyzických souborů a naopak. Správa současného přístupu uživatelů k datům, včetně provádění takových opatření, které zabrání vzájemným konfliktům. Správa transakcí, které znamenají současné vykonávání několika změn v databázi v rámci jedné nedělitelné jednotky. Podpora dotazovacího jazyka, který tvoří množina příkazů pro načítání dat z databáze. Mechanizmy pro zálohování databáze. Bezpečnostní mechanizmy, které zabraňují v neoprávněném přístupu k datům a v neoprávněných modifikacích.

Nejrozšířenější produkty ORACLE MS SQL DB2 MySQL PostgreSQL FireBird MS Access A další…

Výhody / Nevýhody Výhody: Kontrola redundance dat. Konzistence dat. Sdílení dat. Zlepšení integrity dat. Zlepšení výkonu pomocí nezávislosti dat. Nevýhody: Složitost. Náklady. Větší vliv na selhání.

Složky prostředí DBMS Hardware: Rozsahem může pojímat jeden PC až po počítačovou síť. Software: SW DBMS a databázových aplikací, společně s OS, včetně síťového SW, pokud se používá na síti. Data: Představují můstek mezi HW, SW a lidmi. Procedury: Instrukce a pravidla, které řídí návrh a používání databáze. Mohou obsahovat instrukce o tom, jak se přihlásit k databázi, vytvářet záložní kopie atd. Osoby: Návrháři databáze, správci dat (DA), správci databáze (DBA), aplikační programátoři a koncoví uživatelé.

Architektura databázového systému Před vznikem webu, by se DBMS obecně dělil na: Program klienta, který obstarává hlavní procesní logiku a vytváří rozhraní pro uživatele, Server, který spravuje a řídí přístup k databázi. Uvedené je známo, jako dvouvrstvá architektura klient – server. Později se aplikace staly složitějšími a mohly být rozmístěny k tisícům uživatelů, což způsobovalo dva problémy: Tlustý klient, vyžadující podstatné zdroje v klientském PC (diskový prostor, RAM, výkon CPU), Podstatné zatížení klienta administrací.

Architektura databázového systému V současné době má architektura nejčastěji tři vrstvy: Vrstva uživatelského rozhraní, která běží na počítači koncového uživatele (klienta) – tenký klient. Vrstva logiky provozu a zpracování dat. Tato střední vrstva se často nazývá aplikační server a může obsluhovat více klientů najednou. DBMS, který uchovává data vyžadovaná střední vrstvou a může běžet na samostatném serveru. Třívrstvá architektura celkem přirozeně odpovídá prostředí webu, s webovým prohlížečem jako klientem a webovým serverem jako aplikačním serverem.

Architektura

Ukázka

Třívrstvá architektura Výhody Tenký klient vyžaduje méně nákladný HW. Zjednodušuje údržbu aplikací jako výsledek centralizace provozní logiky v aplikačním serveru. Přidanou modularitu, což usnadňuje změnu nebo nahrazení jedné vrstvy bez ovlivnění ostatních vrstev. Vylepšenou škálovatelnost a lepší vyrovnání zátěže, jako výsledek oddělení jádra provozní logiky od databázových funkcí.

Vrstvy datové abstrakce V databázovém systému můžeme každému uživateli (aplikaci) nabídnout jiný pohled na stejná data, přičemž tyto pohledy mohou být každému přizpůsobené, přestože pracují nad jednou společnou uloženou kopií dat. Protože v pohledech nejsou uložena žádná skutečná data, odrážejí se v nich automaticky veškeré změny provedené v podkladových databázových objektech. To je možné díky tzv. vrstvám abstrakce, které zachycuje následující obrázek:

Vrstvy abstrakce

Fyzická (interní) vrstva Fyzická vrstva obsahuje datové soubory, do nichž se ukládají veškerá data příslušné databáze. Podle konkrétního systému může být jedna databáze uložena v několika souborech, rozmístěných často na různých fyzických diskových jednotkách. Jednou z výjimek je MS Access, pod nímž se celá databáze ukládá do jediného fyzického souboru. Toto uspořádání ovšem znamená omezení možnosti škálování databázového systému, který se nedokáže přizpůsobit většímu počtu současně pracujících uživatelů a který tak není vhodným řešením pro velké podnikové systémy - na druhé straně se tím ale zjednodušuje práce s databází na osobním počítači jednotlivého uživatele. Uživatel vůbec nemusí tušit, jakým způsobem jsou data v souborech rozmístěna. Databáze ve spolupráci s OS automaticky zajišťuje správu datových souborů. Serverově orientované databázové systémy jako je ORACLE, MySQL nebo MS SQL Server zajišťují správu fyzických souborů automaticky.

Logická (konceptuální) vrstva Logická vrstva představuje první ze dvou vrstev abstrakce v databázi. Je tomu tak proto, že fyzická vrstva skutečně existuje a je realizována konkrétními soubory, zatímco logická vrstva je pouze součástí abstraktních logických struktur, které se podle potřeby skládají z objektů fyzické vrstvy. Tato vrstva se někdy označuje pojmem schéma, jenž označuje kolekci všech datových položek uložených v příslušné databázi. Podle konkrétního DBMS může být schéma tvořeno množinou dvojrozměrných tabulek (relační model), hierarchickou strukturou nebo jinou strukturou.

Externí vrstva Externí vrstva je druhou z vrstev abstrakce v databázi. Tuto vrstvu tvoří již zmíněné uživatelské pohledy, kterým se souhrnně říká subschéma. V této vrstvě se k databázi připojují uživatelé a aplikační programy, které v ní dále pracují a zadávají v ní dotazy. Do přímého styku s fyzickou a logickou vrstvou vstupuje v ideálním případě jen databázový administrátor. DBMS pak zajišťuje transformaci vybraných položek z jedné nebo více datových struktur v logické vrstvě do konkrétního uživatelského pohledu. Protože se uživatelské pohledy vytvářejí v této externí vrstvě, mohou být předem definovány a uloženy do databáze, kde je kdokoli může znovu využít, nebo mohou být vytvořeny jen jako dočasné položky, ve kterých si DBMS ukládá výsledky jednorázového dotazu a které po použití „zahodí“.

Schéma vs. Instance databáze V databázové terminologii se setkáváme ještě s dalšími pojmy. Popis databáze je databázové schéma. Schéma se specifikuje během návrhu databáze a mění se jen velmi zřídka. Naproti tomu skutečná data v databázi se mohou měnit často. Mění se například vždy, když aktualizujeme údaje o zaměstnanci či zapůjčeném DVD. Data v kterékoli časovém okamžiku se nazývají instance databáze.

Datová nezávislost Kromě samotných dat obsahuje databáze také popis těchto dat. Z toho důvodu je také databáze nazývána jako sebepopisující kolekce integrovaných záznamů. Popis těchto dat tj. metadata (data o datech) se označuje jako systémový katalog nebo slovník dat. Sebepopisující charakter databáze poskytuje tzv. nezávislost dat. To znamená, že když jsou do databáze přidány nové struktury nebo jsou existující struktury v databázi upraveny, aplikace užívající databázi zůstávají nedotčeny, pokud přímo nezávisí na tom, co bylo změněno.

Logická datová nezávislost Označuje odolnost vnějších schémat při změnách konceptuálního schématu. Vysvětlení: Například přidání databázových tabulek, přidání atributů (sloupců) tabulek by mělo být možné bez nutnosti měnit vnější schéma nebo přepisovat databázové aplikace. Identifikátor Název Telefon Email 1 Grada Xxxx 2 C-Press

Fyzická datová nezávislost Označuje odolnost konceptuálního schématu při změnách vnitřního schématu. Vysvětlení: Změny vnitřního schéma (fyz. vrstvy), jako například použití odlišné organizace souborů nebo modifikace indexů, by měly být možné bez nutnosti měnit konceptuální schéma databáze. Uživatel by měl zaznamenat jen změnu výkonu.

Databázové aplikace Nebo-li počítačový program integrující s databází vyvoláním odpovídajícího požadavku (typicky jednoho nebo více příkazů SQL) pro DBMS. Uživatelé pracují s databází prostřednictvím většího počtu databázových aplikací, které se používají k vytváření a správě databáze a generování informací. Dávkové aplikace, on-line aplikace, atd.. Databázové aplikace lze psát v různých programovacích jazycích, jako Java, C++, Python, PHP a další.

Zapamatujte si Data vs. Informace Databáze a její součásti DBMS – složky prostředí Architektura databázového systému Vrstvy datové abstrakce Fyzická, Logická, Externí Datová nezávislost Fyzická, Logická Databázové aplikace