1M. Tétel: Adatbázisrendszerek

Adatbázis, adatbázisrendszer, adatbázis-kezelő rendszer (DBMS) fogalma és jellemzői.

Adat

• Olyan ismert tény, mely számszerűsíthető és magától értetődő jelentése van.

Adatbázis

• Az adatbázis azonos jellemzőjű (logikailag összefüggő, egymáshoz kapcsolódó), adatok összessége.

• Speciális célra tervezett és felépített adatok együttese.

Adatbázisrendszer

• A számítógépek, szoftverek, adatok és felhasználók (adatbázis-adminisztrátor, szakértő, eseti) összessége.

Adatbázis felhasználók:

• Akik használják
• Akik karbantartják és üzemeltetik a DBMS-t.

Adatbázis adminisztrátor:

• Felelős az adatbázis ellenőrzött eléréséért, használatának koordinálásáért és monitorozásáért, szoftver és hardver eszközök telepítéséért és használatuk ellenőrzéséért, a műveletek hatékonyságának monitorozásáért.

Adatbázis tervezők:

• Felelősek a tartalom, szerkezet, a megszorítások definiálásáért, és az adatbázis felé intézett funkciókért és tranzakciókért.

Végfelhasználók:

• Az adatokat lekérdezésekre, adatok frissítésére használják.
• 2 fajta: eseti (alkalomszerű elérés), naív (nagyobb részük)

3 DBMS séma:

• Belső séma (belső szinten a szerkezet és az elérési utak, jellemzően fizikai adatmodell)
• Koncepcionális (koncepcionális szinten a teljes adatbázis szerkezetének és megszorításainak leírása. Jellemzően implementációs sémát vagy koncepcionális sémát használ.)
• Külső séma (a külső felhasználói nézetek leírására, rendszerint ugyan az az adatmodell, mint a koncepcionális sémánál.)

Logikai és fizikai adatfüggetlenség:

• Logikai: Annak képessége, hogy a koncepcionális séma anélkül változzon meg, hogy a külső sémának és a hozzájuk rendelt alkalmazói programoknak meg kellene változni.
• Fizikai: Annak képessége, hogy a belső séma anélkül változzon meg, hogy a koncepcionális sémának meg kellene változnia.

Adatbázis-kezelő rendszer (DBMS)

1. Olyan szoftvercsomag / rendszer, amely a számítógépes adatbázisok létrehozását és karbantartását támogatja.
2. Jellemzői:
   • Egy konkrét adatbázis definiálása adattípusai, szerkezete és megszorításai révén.
   • Az adatbázis kezelése
     • Keresés: lekérdezés.
     • Módosítás: beszúrás, törlés, tartalom frissítése.
     • Adatbázis elérése web alkalmazáson keresztül.
   • Adatok megjelenítése.
   • Feldolgozás és megosztás, közben adat érvényes és konzisztens.
   • Védelmi és biztonsági szolgáltatások.
   • Az adatbázis és a kapcsolódó programok karbantartása.
   • Kliens és szerver oldalon mindennek telepítve kell lennie
   • Lekérdezés és tranzakciós szolgáltatásokat nyújt

Az adatbázis megközelítés fő jellemzői:

• DBMS egy adatbázis leírását tárolja (adatszerkezetek, adattípusok)
• A leírás meta adatokból épül fel. (adatokra vonatkozó adat)
• Programok és adatok elszigetelése. (program-adat függetlenség). Lehetővé teszi az adatszerkezetek és a tárolás módjának megváltoztatását anélkül, hogy a DBMS-t elérő programot meg kellene változtatni.
• Adat absztrakció: egy adatmodellt használunk arra, hogy a tárolási részleteket elrejtsük és csak az adatbázis koncepcionális képét jelenítsük meg a felhasználónak. Adatok többféle nézetének támogatása. Minden felhasználó különböző képet láthat, ami őt érdekli.

Egyed, tulajdonság és kapcsolat fogalma és tulajdonságai.

Egyed

• A valós világnak az az eleme, amely a modellezés tárgyát képezi. (személy,fogalom, elképzelés)

Tulajdonság

• Az egyednek a modellezés szempontjából lényeges jellemzője. (pl: neve)

Tulajdonságtípus:

• Az azonos szerepű tulajdonságok absztrakciója. (pl: hallgató neve, évfolyama)

Egyedtípus:

• Az azonos tulajdonságtípusokkal rendelkező egyedek absztrakciója. (pl: hallgató,tantárgy)

Kapcsolat

• A két vagy több egyedtípus egyedei között fennálló viszony. (pl: xy felvette az adatbázis tárgyat)

Kapcsolattípus:

• Két vagy több egyedtípus egyedei között jól meghatározott viszony. (pl: a hallgató és a tantárgy között fennálló felvételi viszony)

Adatbázis séma:

-Az adatbázis leírása. Az adatbázis szerkezetének, az adattípusoknak és a megszorításoknak a leírását tartalmazza.

Kapcsolat foka:

• Meghatározza, hogy hány egyedtípus vesz részt a kapcsolatban.
• Lehet:
  • Bináris (másodfokú) pl: hallgató - tárgy
  • Ternáris (harmadfokú) pl: bank - számla - ügyfél

Kapcsolat számossága:

• Meghatározza, hogy hány kapcsolat-előfordulásban vehet részt egy egyedelőfordulás.

• Lehet:

  • 1:1 pl: házasság (az egyed minden egyes előfordulásához pontosan a másik egyed egy előfordulása tartozik)

  • 1:N pl: autó - személyek (egyik egyed minden előfordulásához, a másik egyed több előfordulása is tartozhat.)

  • M:N pl: hallgató - tárgyak (mindkét egyed előfordulásához a másik egyed több előfordulása tartozhat)

Kapcsolat szorossága:

• Meghatározza, hogy a kapcsolatban részt vevő egyedtípusok minden egyedének részt kell-e vennie legalább egy kapcsolat-előfordulásban.
• Lehet:
  • Kötelező pl: autó - autótulajdonos
  • Félig kötelező pl: autó - személy (minden autó egyednek részt kell vennie egy kapcsolat-előfordulásban)
  • Opcionális pl: könyv - könyvtártag

Tulajdonságtípusok osztályozása:

• Szerkezete szerint:
  • Egyszerű
  • Összetett
• Hány értéket vehet fel:
  • Egyértékű
  • Többértékű
• Minden esetben megjelenik e a háttértárolón:
  • Tárolt
  • Származtatott

Tulajdonság-előfordulás, mint NULL érték:

• Nem értelmezett, ismeretlen.

Relációs, objektum-relációs és NoSQL adatbázisok jellemzése.

Relációs modell:

• Tedd Codd vezette be 1970-ben az IBM-nél.
• Előnyei:
  • egyszerűen értelmezhető a felhasználók és az alkalmazás készítők számára is, így lehet köztük ez a kommunikáció eszköze.
  • A logikai adatmodell reláció egy relációs adatbázis kezelő rendszerbe módosítások nélkül átvihetők.
  • Jellemzője, hogy az adatokat több, egymással összekapcsolt rendszerben ábrázolja.
  • Manapság a legelterjedtebb modell.
  • Alapját a matematikában is használatos reláció jelenti.
  • Egy új módszert alkalmaz a lekérdezések megvalósítására a relációkon értelmezett műveletek segítségével.

Reláció:

A reláció értékek egy táblázata, amely sorok egy halmazából áll.

Sor:

Minden egyes sor adatelemei a modellezett kisvilág egy egyed-előfordulásáról vagy egy kapcsolat-előfordulásáról tartalmaznak információkat.

Oszlop:

Minden egyes oszlop egy oszlop fejléccel rendelkezik, amely az illető oszlopban lévő adatok jelentéséről ad információt.

Kulcs:

Minden sor rendelkezik egy olyan adatelem értékkel, amely egyértelműen azonosítja a sort a táblázatban, ez a kulcs.

Atomi érték:

atomi egy olyan érték, amit nem tudunk további részekre bontani.

Reláció séma:

Jelentése alatt R(A1,A2,....,An) jelölést értjük, ahol az R a reláció neve, az A1,A2,An az attribútumok.

Attribútum:

Egy szerepkör neve.

Egyedintegritási megszorítás:

egyetlen egyed kulcsa sem lehet NULL érték.

Elsődleges kulcs:

Modellező feladata, hogy kiválasszon egyet a relációséma elsődleges kulcsául. Ez az érték lesz az, ami alapján azonosítjuk a relációkban szereplő rekordokat. Aláhúzással jelöljük.

RDBMS (Relációs adatbázis modell):

• Az alapja az SQL, ezzel férünk hozzá.
• Az adatok tárolása az adatbázisban tábláknak nevezett objektekben történik.
• A tábla az egy gyűjteménye az azonos adatoknak és sorokból és oszlopokból áll.
• Minden tábla apró részekre van osztva, amiket mezőknek nevezünk.
• Egy mező egy oszlop a táblában és arra tervezték, hogy specifikus adatokat tároljon minden rekordról.
• A record pedig a sor.

ORDBMS (Objektum relációs adatbázis modell):

• Minden olyat támogat, amit a relációs adatbázis is, de emellé támogatja az objektum-orientáltságot is.
• A classokat, objektumokat, öröklődést is.
• Bármelyik lekérdező nyelvvel használhatjuk az adatok módosítására.
• OQL a saját lekérdező nyelve (Object query language)
• Példa: PostgreSQL

NOSQL (Not only sql):

• Az adatokat nem táblákban tárolják.
• A legtöbb NoSQL adatbázis szerver erősen optimalizált írás és olvasás műveletekre, míg ezen túl nem sok műveletet támogatnak.
• A jobb sebesség és a skálázhatóság érdekében olyan adatszerkezeteket használnak tárolásra, mint a kulcs-érték párok, gráfok, dokumentum-adatbázisok.
• Leginkább a real-time web alkalmazásokban és a big data-ban használatosak.

A funkcionális függés fogalma.

• ha egy rendszerben szereplő egyik tulajdonságtípus bármely értékéhez egy másik tulajdonságtípusnak csakis egy értéke rendelhető hozzá. Azt fejezi ki, hogy például az autó rendszámából következik a tulajdonos neve és az autó típusa is.

Adatmodell:

• A logikai adatbázis szerkezeti leírását, a rajtuk végrehajtható műveleteket, és bizonyos egszorításokat foglalja magába.
• Szerkezete:
  • Építőelemekkel definiáljuk.
  • Megszorítások pedig korlátozásokat vezetnek be az érvényes adatokon.

Fajtái:

• Koncepcionális (magas szintű, olyan fogalmakkal dolgozik, amely közel áll ahhoz, hogyan gondolkodik egy felhasználó. Nem írja le a struktúráját a DB-nek.)
• Fizikai (alacsony szintű, leírja, hogyan tárolódik el az adat)
• Implementációs pl: relációs modell (DBMS is ezt használja)

Koncepcionális adatbázis-tervezés, az ER modell és leképezése relációs modellre.

A koncepcionális adatmodellek tervezés lépései

• Követelményrendszer felállítása és analízise
• Az adatbázis koncepcionális sémájának létrehozása: a koncepcionális séma a felhasználók adat követelményeinek egy tömör leírása
• Az adatbázis tényleges megvalósítása: ezt a lépést logikai tervezésnek vagy az adatmodell leképezésének nevezzük
• Fizikai tervezés: megadjuk az adatbázis állományainak belső tárolási szerkezetét, indexeit, elérési útjait és állományszervezési módjait

ER modell

• Az adatokat, mint egyedeket, kapcsolatokat és attribútumokat írja le. Az ER modell által kezelt alapvető objektum az egyed, amely a valós világnak egy olyan darabja, amely a modellezés tárgyát képezi.
• Minden egyednek vannak attribútumai ezek az őt leíró tulajdonságok. Az egyedeket leíró attribútum értékek fogják alkotni az adatbázisban tárolt adatok nagy részét.

Az ER séma leképezése relációs sémára

1. Erős egyedtípusok leképezése (rendelkezik saját kulcs attribútummal)
2. Gyenge egyedtípusok leképezése (nem rendelkezik saját kulcs attribútummal)
3. Bináris 1:1 számosságú kapcsolattípusok leképezése
4. Bináris 1: N számosságú kapcsolattípusok leképezése
5. Bináris M:N számosságú kapcsolattípusok leképezése
6. Többértékű attribútumok leképezése
7. Az n-ed fokú kapcsolattípusok leképezése

Az SQL elemei: DDL, DML, DCL, egyszerű lekérdezések és táblák összekapcsolása.

SQL (Struktúrált lekérdező nyelv):

• Adatbázisokhoz való hozzáférést teszi lehetővé és rajtuk a módosításokat.

DDL- Data Definition Language:

• Adatleíró nyelv (Data Definition Language)
• A DBA (db adminisztrátor) és az adatbázis tervezők használják azért, hogy az adatbázis koncepcionális sémáját megváltoztassák. Pl: ALTER,DROP,CREATE

DML - Data Manipulation Language:

• Adatmanipulációs nyelv (Data Manipulation Language)
• Arra használjuk, hogy az adatbázisból való keresést illetve az adatbázis frissítését specifikáljuk. Pl: DELETE,INSERT,UPDATE

DQL:

• Data Query Language
• SELECT

DCL - Data Control Language:

• Data Control Language
• Az adatbázis rendszer vezérlésével kapcsolatos parancsok, jogok, engedélyek
• GRANT: Egy felhasználónak, csoportnak elérés biztosítása egy objektumhoz
• REVOKE: fordítva

TCL:

• Transaction control language
• COMMIT (véglegesítés)
• ROLLBACK (vissza)
• SAVEPOINT (mentési pont)
• SET TRANSACTION (tranzakció karakterisztikája)