Az adatbázis fogalma

Környezetünk leírásához meg kell azt figyelnünk, adatokat kell gyûjtenünk az objektumairól, összegeznünk kell azok tulajdonságait, valamint meg kell figyelnünk a köztük levõ kapcsolatokat. Ezek után juthatunk a rendelkezésre álló, tárolt adatokból új ismeretekhez, információhoz. Az adatoknak egy jól struktúrált halmazát adatbázisnak nevezzük, amelybõl a késõbbiekben információt akarunk majd nyerni. Az információnyerés céljából pedig olyan szoftvereket használunk, amelyek lehetõvé teszik az adatbázisok kezelését (lekérdezés, módosítás, törlés, karbantartás) és amelyeket együtt adatbáziskezelõ rendszernek nevezünk. Az olyan rendszereket, amelyek a hardveren tárolt adatokból szoftverek és egyéb alkalmazói programok segítségével lehetõvé teszik a felhasználó számára az információ nyerését, információs rendszereknek nevezzük. Látható tehát, hogy egy információs rendszerhez szükség van adatokra, hardver eszközökre, szoftverekre és a felhasználóra. Szoftveren itt olyan programcsomagot értünk, amely gyorsítja a munka elvégzését, például szövegszerkesztõk, táblázatkezelõk, adatbáziskezelõ rendszerek. Az alkalmazói programok pedig egy-egy szakember által valamilyen programozási nyelven, egy konkrét feladatra írt programok.

Adatbáziskezelõ rendszerek létrehozása

Adatbáziskezelõ rendszert alapvetõen kétféleképpen szoktak létrehozni. Az egyik módja, hogy egy programozó csoport valamelyik - többnyire harmadik generációs - programozási nyelvben (pl. C, Cobol) megírja a rendszert. A másik módszerben pedig egy már meglévõ rendszerben fejlesztik ki az új rendszert. Ehhez többnyire negyedik generációs nyelveket használnak. Ilyen típusú rendszerek a CASE (számítógép által támogatott szoftver fejlesztõ) rendszerek. A legtöbb adatbáziskezelõ rendszer rendelkezik ilyen CASE eszközökkel. Továbbá vannak alkalmazásfejlesztõ rendszerek is, például: QBE, POWER BUILDER, UNIFACE. A legismertebb adatbáziskezelõ rendszerek manapság az ORACLE, INGRES, SYBASE, INFORMIX. Ezek többnyire nagygépes környezetben mûködnek. Természetesen vannak PC-re íródott adatbáziskezelõ programrendszerek is, mint például: DBASE, CLIPPER, FOXPRO.

Az adatbázis létrehozását mindig az adbázistervezés elõzi meg. Gondosan fel kell mérni az adott cég igényeit, meg kell fogalmazni a problémákat. Egy adatbázist manapság körülbelül egy-két hónap alatt fejlesztenek ki. Ennek körülbelül 70-75%-a a tervezésre megy el, 10-15%-a a programozásra és a maradék a tesztelésre. Alapos tervezés nélkül ugyanis a rendszer átláthatatlan lesz, nagyon nehéz lesz a késõbbiekben módosítani.

Az adatbázistervezés, az adatok jellegének vizsgálata és a köztük levõ kapcsolatok alapos elemzése után következhet az adatmodell létrehozása.

Adatmodellezés

Az adatmodellezés tehát az adatállományok tervezésének korszerû módszere. Az adatmodellezéssel az a célunk, hogy egy információs rendszer adatait és az adatok között fennálló kapcsolatokat következetesen ábrázolva, elõsegítsük a számítógépes információ-feldolgozást. Az adathalmaz és az adathalmaz elemei között fennálló kapcsolatok struktúrált leírását adatmodellnek nevezzük. Az adatmodellek -mint ahogy a nevükbõl is következik-, általában nem írják le teljesen és hûen a modellezett rendszerben található adatokat és azok kapcsolatait, hanem azoknak csak egy részét. Egy kielégítõ modellnek teljesítenie kell bizonyos feltételeket: átfogónak kell lennie, azaz minden lehetséges adatot és minden lehetséges kapcsolatot tudnia kell ábrázolni és kezelni; le kell tudnia írni a valóság általános, lényeges és tartós összefüggéseit; redundanciamentesnek kell lennie, azaz minden adatot lehetõleg csak egyszer tartalmazzon; következetesnek kell lennie; valamint az alkalmazott hardverrel és szoftverrel összhangban levõnek kell lennie

Az adatmodell nemcsak felsorolása a fileban tárolt mezõknek, hanem az adatok jelentését is tartalmazza. Így az adatmodellben

• világosan megkülönböztethetõk az ábrázolt dolgok és a dolgok tulajdonságai;
• pontosan meghatározott, hogy melyek az ábrázolandó dolgok olyan tulajdonságai, amelyekkel a dolgok egyértelmûen azonosíthatók;
• valamint az adatmodell expliciten definiálja az ábrázolt dolgok közötti kapcsolatokat.

Az adatmodell a valóság egy szeletének a leképezését jelenti. A valós világhoz képest az adatmodellek tartalmaznak bizonyos megszorításokat és egyszerûsítéseket, sõt még a modellezõ személyétõl függõ vonásokat is. Egy adatmodell úgy viszonyul a valósághoz, mint a térkép az általa ábrázolt tájhoz: a térképrajzolónak egyszerûsíteni kell, ki kell jelölnie a térkép széleit, és el kell döntenie, hogy mit is akar egyáltalán a térképen feltüntetni. Ugyanígy, az adatmodell kialakításakor a rendszerszervezõnek is el kell döntenie, hogy melyek a modelljében az ábrázolandó információelemek, és ki kell választania a dolgok között fennálló lényeges kapcsolatok közül azokat, amelyeket be akar a modellbe építeni. A lényeges információelemek és a modellben ábrázolandó kapcsolatok kiválasztása párhuzamosan történik.

Egy adatmodell a következõ elemeket tartalmazza:

• egyed,
• tulajdonság,
• kapcsolat.

Vagyis:

• Egyedek a valóság olyan dolgai, amelyek más dolgoktól megkülönböztethetõk, azaz az egyed a valós világban létezõ, fogalmi vagy fizikai léttel rendelkezõ dolog, amelyet tulajdonságokkal akarunk leírni. (pl. dolgozó, tanuló, vevõ, autó, stb.) Ugyanaz a dolog többféle egyednek is tekinthetõ (pl. egy személy lehet dolgozó), de a képviselt konkrét elemek halmazát egyedhalmaznak nevezzük. (a vevõ, mint egyedhalmaz az összes vevõt tartalmazza)
• Tulajdonságnak nevezzük a valóság dolgainak azon jellemzõit, amelyekkel az egyedeket leírjuk. (pl. autónál tulajdonság a típus, szín, rendszám, stb. A típus értékei lehetnek: BMW, Opel, stb.) Az egyedek a tulajdonságértékeikkel azonosíthatók.
• Kapcsolatnak nevezzük az egyedek közötti viszonyok fogalmi tükörképeit. Objektumok közötti viszony pl. az, hogy a munkás a kft. dolgozója. Ennek egy konkrét elõfordulása pl. Kovács János a Zabhegyezõ kft. dolgozója.

Ezen felsorolt adatmodell-elemek mindegyikének három szintje van:

• Belsõ, vagy fizikai szint: az adatok fizikai elhelyezését és fizikai elérési módját írja le. Azaz leírja a tárolás és az elérés módját. A tárolási mód megadja, hogy melyik lemezen fizikailag hol helyezkednek el az adatbázis adott rekordjai és azt, hogy milyen konverziót kell ahhoz elvégezni, hogy az adat a felhasználóknak megfelelõ formájú legyen. Az elérési mód megadja, hogy hogyan, milyen sorrendben követik egymást a rekordok, hogyan érhetjük el õket. Tipikus elérési módok: fizikai sorrendben, valamilyen mezõ szerint rendezve, közvetlenül indexek alapján.
• Külsõ szint (view-k): melyek azt írják le, hogyan látják az egyes felhasználók az adatbázist. (view= alséma, szûkített adatbázis, amely az adatbázis rekordjait tartalmazza, de nem az összes mezõvel.)
• Koncepcionális szint (fogalmi adatbázis): mely azt írja le, hogy logikailag egységbe vonva, hogyan néz ki ténylegesen az adatbázis. Azaz leírja. hogyan néznének ki az adatok, ha mindenki mindent láthatna belõlük. Ezt a leírást szoktuk az adatbázis sémájának nevezni. Ez tartalmazza a koncepcionális szint összes rekordtípusának tartalmi leírását, de az adatfüggetlenség érdekében nem tartalmazza az adatok helyét és a hozzáférési módot. Ugyancsak ez a szint írja le, milyen kapcsolatok vannak az egyes rekordok között. A kapcsolat leírásának módja az adatmodelltõl függ.

Még két fogalmat kell tisztáznunk a továbbiak miatt:

• Séma (típus): a konkrétan létezõ egyedek, tulajdonságok, kapcsolatok absztrakciója. Az egyedek bizonyos tulajdonságtípusaik alapján halmazokba rendezõdnek. Egy-egy halmaz neve az egyed típusa, a halmazba tartozó egyedek az elõfordulások, megfelelõ tulajdonság elõfordulásokkal. Ez a szint tartalmazza az egyedtípusok tartalmi leírását, de az adatfüggetlenség érdekében nem tartalmazza az adatok helyét és a hozzáférési módot. Ugyancsak ez a szint írja le, hogy milyen kapcsolatok vannak az egyedek (rekordok) között. A kapcsolatok leírásának módja az adatmodelltõl függ.
• Elõfordulás: konkrétan létezõ egyed, tulajdonságérték, kapcsolat.

Adatfüggetlenség

Mivel ugyanazon adatokat több felhasználó és több program is használhatja, az adatokat és a programokat - amennyire lehetséges - függetleníteni kell egymástól: ha például valamelyik programban a rekordokat kibõvítjük egy mezõvel, akkor ne kelljen a többi programot megváltoztatni. Az adatok fizikai leírását külön kell választani a programok által látott adatszerkezettõl. Ez az adatfüggetlenség. Az adatfüggetlenségnek két fokozata van:

• fizikai adatfüggetlenségrõl beszélünk, ha a programok vagy felhasználók információkérései gyakorlatilag függetlenek az adatok tárolási és elérési módjától;
• logikai adatfüggetlenségrõl beszélünk, ha az adatbázis logikai szerkezetében létrehozott változások az adatbázist felhasználó programokat nem befolyásolják.

A tényleges adatfüggetlenség e kettõ együttes megvalósulása.

Az adatbáziskezelõ rendszer részei

• Kapcsolattartó: ez lehetõvé teszi, hogy más alkalmazások kapcsolatba tudjanak lépni az adatbázissal.
• Feladat átkonvertáló: az adatbázis kezelõ rendszer nyelvén kapott utasításokat elemzi, értékeli, és ha végrehajthatóak, meghatározza a végrehajtás várható leghatékonyabb módját.
• Elérés meghatározó: az objektumok elérésére meghatározott módszert átfordítja az operációs rendszer számára érthetõ parancsokká. Elindítja, majd értékeli ezen parancsok végrehajtását.

Az adatleíró nyelv (Data Definition Language)

Séma: az adatmodellnek és a leírásnak további számítógépes feldolgozásra is alkalmas tartalmi és formai megfogalmazása. Az adatleíró nyelv a séma megfogalmazására szolgáló nyelv. Egy adatbázishoz egy séma tartozik, amely pontosan meghatározza az adatszerkezetet, a tárolási struktúrát, valamint az egyes adatelemek között fennálló logikai kapcsolatokat. Az alsémák mutatják meg, hogy az egyes alkalmazói programok az adatbázist hogyan látják. Egy adatbázis sémához akárhány alséma illeszthetõ. Más-más alsémákban lehet az adatoknak a típusa, neve, csoportosítása.

Az adatleíró nyelv három szinten írja le az adatokat:

• a felhasználó szintjén, amely a tényleges adatbázis valamilyen alsémáját, az adatmodell egy külsõ szintjét jelenti.
• az adatok logikai kapcsolatának szintjén, mely a teljes logikai séma, a koncepciós modell leírását tartalmazza.
• az adatok fizikai tárolásának meghatározása szintjén, mely az egyes adatok fizikai elérhetõségét, tárolási módját és a köztük fennálló fizikai kapcsolatokat (mutatók, indexek stb.) írja le. A tárolási módot és a fizikai kapcsolatokat rendszerint egy önálló nyelv segítségével valósítjuk meg.

Az adatkezelõ nyelv (Data Manipulation Language)

A feldolgozás céljaira szükség van egy adatkezelõ nyelvre. Ennek segítségével a felhasználó az adatleíró nyelvvel definiált adatbázison mûveleteket végezhet.

A mûveletek vonatkozhatnak az adatbázis adatainak:

• elõállítására,
• módosítására,
• lekérdezésére.

Az adatkezelõ nyelv által az adatbázis megnyitható, zárható, kulcs vagy cím alapján kereshetünk benne, beolvashatunk, beszúrhatunk, törölhetünk, módosíthatunk rekordokat.

Az adatbáziskezelõ rendszer

Az adatbáziskezelõ rendszer tehát egy szoftver, amely biztosítja az adatbázisban tárolt adatok létrehozását, kezelését, valamint leírja és kezeli az adatok közötti komplex kapcsolatokat. Az adatbáziskezelõ rendszernek támogatnia kell valamilyen adatmodellt, hogy a valóságot le tudja képezni egy számunkra megfogható objektumra. Két részbõl épül fel:

• jelölésrendszer: hogy valamilyen formában a valóságot ábrázolni tudjuk,
• mûveletek halmaza: amely lehetõvé teszi, hogy az elõbbieket kezelni tudjuk.

Az adatbáziskezelõ rendszernek biztosítania kell:

• különféle igények hatékony kielégítését,
• az adatbázis következetességét, vagyis, hogy csak valós adatokat tároljunk,
• az adatbázisbeli valamennyi adat elérését, (ezt egy filekezelõ rendszer nem teszi meg)
• adatfüggetlenséget, (fizikai és logikai függtelenséget)
• adatok közti komplex kapcsolatok kezelését és ábrázolását,
• redundancia mentességet és annak ellenõrzését (ne szerepeljen az adatbázisban többször is ugyanaz az adat),
• az adatok védelmét, [mind fizikai, mind emberi (véletlen vagy szándékos rongálás) értelemben]
• helyreállíthatóságot,
• több felhasználós rendszerekben az egyidejû hozzáférést (tranzakciókezelés),
• osztott adatbázisokban az adatok szétosztását, megtalálását,
• az adatforgalom optimalizálását.

Adatmodellek:

• hierarchikus modell: az adatbázist irányított gráfként, fastruktúrában ábrázoljuk. A gráf csúcsai az objektumokat, az ágai pedig az objektumok közötti kapcsolatokat jelölik. Ennek az ábrázolásnak az a hátránya, hogy nem minden fajta kapcsolatot tud ábrázolni (például a sok-sok kapcsolatot nem tudja).
• hálós modell: ez a modell már megoldotta az elõbbi problémát. Az adatokat mutatókon keresztül érhetjük el és ugyanígy reprezentálhatjuk a köztük levõ kapcsolatokat is.

Ezt a két modellt többnyire az adott feladatokra írt programokkal valósították meg. Ha olyan kérdés merült fel, ami nem volt beprogramozva, azt nem lehetett megválaszolni.

• relációs modell: a 70-es évektõl kezdve terjedt el, és ma már szinte minden rendszer ezt támogatja. Jelölésrendszere táblázatokból áll. A kapcsolatok leírására bonyolult matematikai apparátust, relációkat használ. Ezt a modellt használja például az SQL nyelv is.

Amikor létrehozunk egy adatbázist, bizonyos szabályoknak kell eleget tenni. Így érhetjük el, hogy az adatmodell mindig a valóságot tükrözze. Ha tényleges változás következik be, akkor az adatbáziskezelõ rendszer szerkezetét kell módosítani.

Elôzô rész | Tartalom | Következô rész