Relációs dbms: adatbázis áttekintés, példák

A DBMS relációs adatbázis-kezelő rendszer lényegében nem más, mint egy számítógépes rendszer, amely lehetővé teszi az adatok tárolását. A felhasználók rendelkeznek az eszközökkel, hogy többféle műveletet hajtsanak végre az adatbázisban lévő adatokon, vagy kezeljék annak szerkezetét. A DBM-eket a struktúrák szerint osztályozzák.

Fejlesztési történelem

A DBMS relációs adatbázist az 1970-es évek elején találták ki E. F. Codd, egy fiatal IBM szoftver tudós. Az RBD-ről szóló külön cikkben azt javasolta, hogy az adatok hierarchikus struktúrákban történő tárolásáról a sorokkal és oszlopokkal ellátott táblázatokba rendezzék őket.

Az 1960-as évekre hatalmas mennyiségű adatot gyűjtöttek a világ új nagyszámítógépein, amelyek közül sok IBM System 360 számítógép volt. Ez a digitális technológiák továbbfejlesztésének problémájává vált. A nagygépeken végzett számítások drágák voltak, gyakran több száz dollárba kerültek percenként. E költségek jelentős részét az adatbázis-kezelés (DB)összetettsége jelentette.

1973-ban a San Jose laboratórium, most Almaden, megkezdte az R rendszer (relációs) nevű program kidolgozását annak érdekében, hogy a kapcsolatok elméletét az úgynevezett ipari megvalósítás segítségével alkalmazzák. Ez a minőség döntő fontosságúvá vált annak meghatározásához, hogy mely DBM-eket nevezzük relatívnak. A projekt eredményeként új forradalmi tárolórendszert találtak ki, amely az IBM sikerének alapjává vált.

Don Chamberlin és Ray Boyce találták SQL strukturált adatok, amely a legszélesebb körben használt ma. Patricia Selinger kifejlesztett egy költségalapú optimalizálót, amely költséghatékonyabbá teszi a relációs adatbázisokkal való munkát. Raymond Laurie pedig feltalált egy fordítót, amely elmenti az adatbázis-lekérdezési eljárásokat későbbi felhasználásra.

1983-ban az IBM bemutatta a relációs DBMS második családját, a DB2-t az adatkezelés céljából. Ma a DB2 még mindig milliárd tranzakciót generál minden nap, ez az IBM legsikeresebb szoftverterméke. Arvind Krishna, az IBM Information Management vezérigazgatója szerint a DB2 továbbra is vezető szerepet tölt be az innovatív relációs adatbázis-szoftverek (RDBMS)területén.

Dr. Codd, akit kollégái Ted néven ismertek, 1976-ban elnyerte az IBM Fellow címet, 1981-ben pedig a számítástechnikai gépek Szövetsége Turing-díjat adott neki az RBD fejlesztéséhez való hozzájárulásáért.

A teremtés alapelvei

Minden tábla, amelyet relációnak is neveznek egy relációs adatbázisban, egy vagy több adatkategóriát tartalmaz az attribútum oszlopokban. Minden sort rekordnak vagy tuple-nek nevezünk, amely egyedi adatpéldányt vagy kulcsot tartalmaz az oszlopok által beállított kategóriákhoz. A táblázat egyedi elsődleges kulccsal rendelkezik, amely azonosítja a benne lévő információkat. Táblázatos kapcsolat jön létre idegen kulcsokkal, amelyek egy másik táblázat elsődleges kulcsaira utalnak.

Például az üzleti megrendelések tipikus relációs adatbázisában van egy táblázat, amely leírja az ügyfelet, oszlopokkal a név, cím, telefonszám és egyéb információk számára. A következő rendelést: a termék, az ügyfél, a dátum, az eladási ár és így tovább. Az RBD felhasználó az igényeinek megfelelően képet kap az adatbázisról. Például egy fióktelep vezetője szeretné megtekinteni vagy jelenteni minden olyan ügyfelet, aki egy bizonyos dátum után vásárolt termékeket. Ugyanazon vállalat pénzügyi szolgáltatási szakembere jelentést kap azokról a számlákról, amelyeket ugyanazon táblázatokból kell fizetni.

Kifejezések és típusok

A relációs DBMS típusok és adatok sorokat és oszlopokat tartalmazó táblázatokat tartalmaznak. Az RDBMS létrehozásakor a rendszer meghatározza az adat oszlopban található Lehetséges értékek körét, valamint az erre az értékre alkalmazható további korlátozásokat. Például egy ügyféltartomány legfeljebb 10 lehetséges nevet engedélyezhet, de egy táblázatban csak három ilyen ügyfélnév megadására korlátozódhat. Két korlátozás vonatkozik az adatok integritására, valamint az elsődleges és az idegen kulcsokra. Az objektum integritása biztosítja, hogy az elsődleges kulcs egyedi legyen, és az érték ne legyen nulla. A hivatkozási integritás megköveteli, hogy az idegen kulcs oszlop minden értéke megtalálható legyen annak a táblának az elsődleges kulcsában, amelyből származik.

Számos adatbázis-kategória létezik: az egyszerű lapos fájloktól, amelyek nem kapcsolódnak a NoSQL-hez, az újabb gráffájlokig, amelyeket még relatívabbnak tartanak, mint a standardokat. A lapos fájl adatbázis egyetlen táblából áll, amelynek nincs kapcsolata, általában szöveges fájlok. Lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy adatattribútumokat adjanak meg relációs adatbázisokban, például oszlopokban és típusokban.

Alternatív struktúrák

A NoSQL adatbázis a DBMS alternatívája, ami különösen hasznos munkavégzéshez nagy mennyiségű elosztott adat.

A gráfadatbázis túlmutat a hagyományos oszlop - és soralapú relációs adatmodelleken. A NoSQL olyan csomópontokkal és élekkel rendelkezik, amelyek az adatkapcsolatok közötti kapcsolatokat képviselik, és újakat fedeznek fel közöttük. A gráfadatbázisok összetettebbek, mint az RBD-k, ezért használatuk magában foglalja a csalások felderítését szolgáló mechanizmusokat vagy webes ajánlásokat.

Példák a relációs DBMS - re

Az SQLite egy népszerű nyílt forráskódú SQL adatbázis. A szoftver a teljes adatbázist egyetlen fájlban tárolhatja. A legjelentősebb előnye, hogy minden adat helyben tárolható anélkül, hogy szerverhez csatlakozna. Az SQLite népszerűvé vált a mobiltelefonok, PDA-k, MP3 lejátszók, set-top boxok és egyéb elektronikus modulok adatbázisaiban.

A MySQL egy másik népszerű nyílt forráskódú SQL relációs adatbázis-modell. Általában webes alkalmazásokban használják, gyakran PHP használatával érhető el. Fő előnyei a könnyű használat, a megfizethetőség, a megbízhatóság. Néhány hátránya, hogy a méretezés során gyenge teljesítményt szenved, a nyílt forráskódú fejlesztés elmaradt, mivel az Oracle átvette a MySQL irányítását, és nem tartalmaz néhány fejlett funkciót.

A PostgreSQL egy relációs SQL adatbázis adatmodell, amely nyílt forráskódot használ, amelyet egyetlen vállalat sem irányít. Általában webes alkalmazások fejlesztésére használják. PostgreSQL egy egyszerű, megbízható és költségvetés-barát program egy nagy közösség a fejlesztők. További funkciókkal rendelkezik idegen kulcstámogatás formájában, anélkül, hogy összetett konfigurációt igényelne. Fő hátránya, hogy lassabban működik, mint más adatbázisok, például a MySQL. Kevésbé népszerű, mint a MySQL, ami megnehezíti a kezelt PostgreSQL példányok elérését kínáló gazdagépek vagy szolgáltatók számára.

RDBMS irányítási rendszer

Az RDBMS az IBM EF Codd által kifejlesztett relációs adatbázis-kezelő rendszer, amely képes RDBMS létrehozására, módosítására és adminisztrálására. Számos meglévő adatbázis ma ennek a régi modellnek a folytatása. A tárolt adatok feldolgozása relációs operátorok segítségével történik az RDBMS - ben.

Az SQL-t adatbázis-lekérdezési nyelvként használják-ez egy logikai adatcsoport. Ez tartalmaz egy sor kapcsolódó táblázat és index terek. Az adatbázis általában egy alkalmazáshoz vagy egy kapcsolódó csoporthoz társított összes adatot tartalmazza. Például lehet bérszámfejtés vagy készletadatbázis.

Különbségek az RDBMS és a rendszeres DBMS között

A DBMS fájlként tárolja az adatokat, míg az RDBMS táblázatként tárolja az adatokat. A DBMS lehetővé teszi az adatok normalizálását, az RDBMS pedig támogatja a táblákban tárolt adatok közötti kommunikációt. A rendszeres DBMS nem nyújt linkeket. Csak tárolja a fájlok adatait. Az RDBMS strukturált megközelítése támogatja az elosztott DBMS-t, szemben a hagyományos adatbázis-kezelő rendszerrel. A DBMS az alkalmazások széles körére összpontosít, jellemzői lehetővé teszik a világ minden tájáról történő használatát.

RDBMS funkciók:

1. A közös oszlop végrehajtása, valamint a többfelhasználós hozzáférés szerepelnek a RDBMS funkciók.
2. Ennek a relációs DBMS modellnek a lehetőségeit több mint a modern alkalmazási lehetőségek igazolták.
3. Jobb biztonságot nyújt a táblák létrehozása.
4. Néhány táblát a rendszer védhet.
5. A felhasználók beállíthatják a Tartalomhoz való hozzáférés akadályait. Ez nagyon hasznos azokban a vállalatokban, ahol a menedzser eldöntheti, hogy milyen adatokat szolgáltat az alkalmazottaknak és az ügyfeleknek. Így beállíthatja az adatvédelem egyéni szintjét.
6. A jövőbeli követelmények biztosítása, mivel az új adatok könnyen hozzáadhatók a meglévő táblákhoz, és összehangolhatók a korábban elérhető tartalommal. Ez egy olyan funkció, amely nem létezik egyetlen lapos fájl adatbázisban sem.

Szerkezeti táblázat

A táblázat egy logikai struktúra, amely sorokból és oszlopokból áll. A soroknak nincs rögzített sorrendjük, ezért ha az adatokat kibontják, akkor lehet, hogy rendeznie kell őket. Az oszlopok sorrendjét a DB rendszergazda adja meg, amikor táblázatot hoz létre. Az egyes oszlopok és sorok metszéspontjában van egy bizonyos adatelem, amelyet értéknek, pontosabban atomi értéknek neveznek. A táblát a tulajdonos felhasználói azonosítójának magas szintű osztályozójának nevezik, amelyet a táblázat neve követ, például teszt.DEPT vagy PROD.Osztály.

Többféle táblázat létezik:

1. A létrehozott alap, amely állandó adatokat tartalmaz.
2. Ideiglenes, ahol a köztes lekérdezési eredmények tárolódnak.

Táblázat Elemek:

1. Az oszlopok rendezett halmaza: DEPTNO, DEPTNAME, MGR és ADMK DEPT. Mindegyiknek azonos típusú adatoknak kell lennie.
2. Sorok-mindegyik egy részleg adatait tartalmazza.
3. Értékek az oszlop és a sor metszéspontjában. Például a tervezés a B01 osztály sorában található osztálynév oszlop értéke.

Az index a táblázatsorok mutatóinak rendezett halmaza. Ellentétben a táblázatsorokkal, amelyek nem egy adott sorrendben vannak, a DB2 Indexnek mindig fenn kell tartania a sorrendet.

Az indexet két célra használják:

1. Az adatértékek megszerzésének sebességének növelése.
2. Az egyediségért.

Ha indexet hoz létre az alkalmazott neve alapján, gyorsabban kaphat adatokat erről az alkalmazottról, mint a teljes táblázat beolvasása. Ezenkívül létrehozásával a DB2 biztosítja, hogy minden érték egyedi legyen. Az index létrehozása automatikusan létrehoz egy indexterületet, az azt tartalmazó adatkészletet.

Alapvető kulcsok

A kulcs egy vagy oszlopsorozat, amelyet referenciális integritás-definícióban létrehozva ilyenként azonosítanak. A táblának csak egy elsődleges kulcsa van, mert meghatározza az entitást. Vannak követelmények rá:

1. Értéknek kell lennie, vagyis nem lehet nulla.
2. Egyedi indexnek kell lennie.
3. Lehetőség van arra, hogy egynél több egyedi kulcsot a táblázatban.
4. Idegen kulcs - a referenciális integritási korlátozásban megadott idegen kulcs, így létezése az elsődleges vagy a szülő kulcstól függ.

Hálózati adatbázis modell

Ez az adatbázis lehetővé teszi a rekordok számára, hogy számos szülő - és gyermekformátummal rendelkezzenek, amelyek képesek hálózati struktúraként megjeleníteni őket. Éppen ellenkezőleg, egy hierarchikus relációs DBMS elem számos gyermek és egy szülő. Valójában a hálózati modell nagyon hasonlít a hierarchikus modellhez, annak részhalmaza. Az egyetlen szülő használata helyett azonban a hálózati modell halmazelméletet használ, amely faszerű hierarchiát biztosít. A kivétel az, hogy a gyermek asztalok egynél több szülővel rendelkezhetnek.

A hálózati adatbázis előnyei:

1. Fogalmilag egyszerű és könnyen fejleszthető.
2. Az adatokhoz való hozzáférés egyszerűbb és rugalmasabb a hierarchikus modellhez képest, és nem teszi lehetővé, hogy egy tag szülő nélkül létezzen.
3. Komplex adatokat képes kezelni a sok-sok kapcsolat miatt. Ez lehetővé teszi a relációs DBMS rekordjai vagy objektumai közötti kapcsolatok természetesebb modellezését, szemben a hierarchikus kapcsolattal.
4. Rugalmasságának köszönhetően könnyebb az információk mozgatása és megtalálása a hálózati adatbázisban.
5. Ez a struktúra elkülöníti a vezérlőprogramokat a komplex fizikai adatoktól.

Objektum-orientált rendszer

Egy objektum-orientált adatbázisban minden adat objektum. Összekapcsolhatók egymással egy" rész " kapcsolat révén, hogy nagyobb kompozit elemeket képviseljenek.

Például az autót leíró adatok tárolhatók mint integrál egy adott motor, alváz, sebességváltó, kormányrendszer stb. Az objektumosztályok hierarchiát alkothatnak, amelyben az egyes objektumok örökölhetik a fenti objektumok tulajdonságait. Például a "gépjármű-szállítás" osztály minden objektumának van motorja (teherautó, autó vagy repülőgép). Hasonlóképpen, a motorok is adatobjektumok, valamint egy adott motor attribútuma jármű ez hivatkozás lesz a motor egy adott objektumára.

Multimédiás adatbázisok, amelyekben a hang, a zene és a videó a hagyományos szöveges információkkal együtt tárolódik, alapul szolgál a adatok megtekintése objektumok formájában. Ilyen objektum-orientált adatbázisok egyre fontosabbá válnak, mert szerkezetük a legrugalmasabb és leginkább alkalmazkodó. Ugyanez vonatkozik a képek, fényképek vagy térképek adatbázisára is. A DB technológiák jövőjét általában a relációs és objektumorientált modellek integrációjának tekintik.

Tervezési folyamat

Az adatbázis-tervezés inkább művészet, mint tudomány, mint felhasználó lesz, hogy egy csomó döntést. Az adatbázisokat általában egy adott alkalmazáshoz konfigurálják. Nincs két azonos felhasználói alkalmazás, ezért nincs két azonos adatbázis. Az irányelvek általában jelzik, hogy mit ne tegyünk, bár a választás végső soron a tervezőtől függ.

Tervezési algoritmus:

1. Határozza meg az adatbázis célját a követelmények elemzéséhez.
2. Gyűjtse össze a követelményeket. Végezzen adatgyűjtést, táblázatok szervezését és adja meg az elsődleges kulcsokat.
3. Válasszon ki egy vagy több oszlopot úgynevezett elsődleges kulcsként a sorok azonosításához.
4. Hozzon létre kapcsolatokat a táblák között. A relációs adatbázis erőssége a táblák közötti kapcsolatokban rejlik. Az RBD fejlesztésében a legfontosabb szempont a köztük lévő kapcsolatok azonosítása.
5. Ki kell választani a kívánt adattípust egy adott oszlophoz. Az adattípusok általában a következőket tartalmazzák: egész számok, karakterlánc (vagy szöveg), dátum, idő, bináris kód, gyűjtemény, például Felsorolás és set.
6. Finomítsa a tervet további oszlopok hozzáadásával.
7. Hozzon létre egy új táblát az opcionális adatokhoz egy-egy kapcsolat használatával.
8. Osszon fel egy nagy asztalt két kisebb asztalra.
9. Normalizációs szabályok alkalmazása annak ellenőrzésére, hogy az adatbázis szerkezetileg helyes és optimális-e.
10. Az index meghatározható egyetlen oszlophoz, összetett Indexnek nevezett oszlopkészlethez vagy egy részleges Indexnek nevezett oszlop egy részéhez. Egynél több indexet is létrehozhat egy táblázatban. Ha például gyakran keres egy ügyfelet az ügyfélnév vagy a telefonszám használatával, felgyorsíthatja a keresést, ha indexet épít az ügyfél neve oszlopba, valamint a telefonszámot.
11. A legtöbb DBMS automatikusan indexet épít az elsődleges kulcs alapján.

Access-adatbázis létrehozása

Az Access relációs DBMS használatakor nem csak elindíthatja az adatbeviteli folyamatot. Az RBD-tervet úgy kell alkalmazni, hogy az információs blokkot több táblára osztja. Relációs illesztésekkel vannak összekötve, amikor az egyik mezője megegyezik egy másik táblázat mezőjével.

Adatbázis-létrehozási algoritmus:

1. Az adatok előre meghatározottak és egy lista a kötelező mezők (töredékek információ) felhasználásával állítják össze a különböző adattípusok.
2. Távolítsa el a felesleges mezőket. Nem szabad ugyanazt az információt egynél több helyen tárolni. Abban az esetben amikor ez lehetséges az egyik mező másik használatával történő kiszámításához mentse el az egyiket.
3. Mezők rendezése. A leírás szerint vannak kialakítva, ezért minden csoportot táblázattá alakítanak át.
4. Adjon hozzá kódtáblákat rövidítésekkel.
5. Tartalmazzon egy táblázatot a nevekről és a kétbetűs kódokról az adatbázisban.
6. Válassza ki az elsődleges kulcsot.
7. Táblázatok összekapcsolása.

Így összefoglalható, hogy az RBD-k fő előnyei az, hogy lehetővé teszik a felhasználók számára az adatok egyszerű osztályozását és tárolását, könnyen bővíthetők és nem függenek a fizikai szervezettől. Az eredeti adatbázis létrehozása után új adatkategóriát adhat hozzá az összes meglévő alkalmazás megváltoztatása nélkül.