Veritabanı Yönetim Sistemleri. Dr. Ayfer ÖZDEMİR

Transkript

1 Veritabanı Yönetim Sistemleri Dr. Ayfer ÖZDEMİR

2 Veritabanı Yönetim Sistemleri -Veri yönetim kavramları -DBMS avantajları -Mantısal veri modelleri -İlişkisel veritabanı yönetim sistemleri(rdbms) -Veri normalizasyonu

3 CBS Nerede Nedir sorusuna cevap verebilir NE: Niteliklerin veya özelliklerin özellikleri. NEREDE: Coğrafi Uzayda.

4 - Bir veri şeyler ve birbirleri ile olan ilişkileri hakkında bilgi topluluğudur. - Bir organizasyonun etkili bir şekilde çalışması için doğru ve zamanında bilgi gerektirir. - Bir veritabanı, ilgili verilerin bir topluluğudur ve aşağıdaki özelliklere sahiptir : a- Bir veri tabanı, içsel bir anlam taşıyan, mantıksal olarak tutarlı bir veri topluluğudur. b- Bir veritabanı, belirli bir amaç için verilerle tasarlanmış, oluşturulmuş ve doldurulmuştur. c- Bir veritabanı, bazen mini dünya olarak adlandırılan gerçek dünyanın bazı yönlerini temsil eder.(elmasri, R. And S.B.Navathe (1989), Fundamentals of Database Systems Benjamin/Cummings Publishing Co. California)

5 İlk Nesil Veri Yönetimi (Dosya İşleme Yaklaşımı): Dosya İşleme Ortamında Uygulamalar Arasındaki Veri Dosyalarını Paylaşma : Veri dosyası 1 Veri dosyası 2 Veri dosyası 3 Uygulama Programı 1 Uygulama Programı 2 Çıktı 1 Çıktı 2 Veritabanı Her bir kullanıcı grubu kendi veri yönetim yazılımlarını geliştirir. Kod ve veri sonuçlarının çoğaltılması.

6 İkinci Nesil Veri Yönetimi: Veri Tabanı Yönetim Sistemi Ortamında Veri Dosyalarını Paylaşma Veri Dosyası 1 Veri Dosyası 2 Veri Dosyası 3 Veritabanı Yönetim Sistemi (DBMS) Uygulama Programı 1 Uygulama Programı 2 Çıktı 1 Çıktı 2 Database İlgili veri dosyaları bir veritabanına entegre edilmiştir. DBMS, programcılar gibi deneyimli kullanıcılar için tasarlanmıştır.

7 Üçüncü Nesil Veritabanı Yönetimi: Birden Çok Görünüm Kullanarak Veri Tabanı Bilgilerinin Sunumu Müşteri adı Adres... Şehir Eşya Tarih Parça fiyatı Toplaml Veritabanı Müşteri İsimleri ve adresleri Satış bilgileri Envanter verileri Tedarikçiler DBMS ileri arayüzey DBMS'nin yetenekleri genişletildi. Genel kullanıcılar (SQL gibi) tarafından etkileşimli erişim sağlamak için gelişmiş kullanıcı arayüzleri sağlanmıştır. Yapısal Sorgu Dili (SQL) Mantıksal ifadenin (koşul) bulunduğu tablodan öznitelikleri seçin Örnek: SELECT FNAME,LNAME,ADDRESS FROM EMPLOYEE WHERE FNAME AHMET AND LNAME CAM Madde Satıcı ENVANTER TARİHİ Ay Birimler Satış Elde Rezerve Ocak Şubat Mart...

8 Veritabanı Yönetim Sistemleri (DBMSs) Bir DBMS bir veritabanı oluşturan ve bakımını sağlayan programların topluluğudur. DSMS, çeşitli uygulamalar için veritabanlarını tanımlamak, inşa etmek ve manipüle etmek için tesisler sunan genel amaçlı bir yazılımdır. Tanımlama: Bir veri tabanı, veri tiplerinin türleri (yani, İnt, gerçek, karakter) içerir. Yapılandırma: veri tabanı, verilerin kendisini DBMS tarafından kontrol edilen bazı depolama ortamlarında saklama sürecidir. Manipüle etme: Bir veritabanı, belirli verileri almak için veritabanını sorgulama, değişiklikleri yansıtacak şekilde veritabanını güncelleme gibi işlevleri içerir. Veritabanı + DBMS (yazılım) = Veritabanı Sistemi

9 DBMS bileşenleri Kullanıcılar Uygulama Programcılar İleri Kullanıcılar Veritabanı Yöneticileri Uzmanlaşmış arayüzey Programlama arayüzey Sorgu arayüzey Veri tanımı arayüzey Sorgu İşlemcisi Veri yönetici Veritabanı Yönetim Sistemleri Endeksler Veri Açıklama Disk Depolanması Saklanmış Veri

10 Merkezi kontrol DBMS'lerin avantajları : Veri güvenliği sağlayın: hassas verilere erişim ve manipülasyon sadece yetkili kullanıcılar ile sınırlandırılabilir. DersKodu Not Güvenlik planları: şifreler, şifreleme aygıtı Veriler verimli bir şekilde paylaşılabilir Tek bir veritabanı farklı uygulamalar tarafından kullanılabilir Tek bir veritabanına aynı anda birçok kullanıcı tarafından erişilebilir Yeni veritabanı uygulamalarının daha kolay uygulanması Doğrudan kullanıcı erişimi Fazlalık kontrol edilebilir Öğrenci Num Veri tabanı olmadan, gereksiz veriler kaçınılmazdır (tek mantıksal güncelleştirme, depolama alanı, aynı verileri temsil eden dosyalar iş tutarlılığı haline gelebilir) Bir veritabanının merkezi kontrol ile, bazı fazlalık kaldırılabilir Öğrenci Adı Yedek veriler hız ve güvenilirlik nedeniyle tamamen kaldırılamaz. Bölü m 17 Mr.A 02 MATH2410 B 8 Mr.B 01 MATH2410 A Yedekli Depolama

11 DBMS'lerin avantajları : Veri kurtarma izni Bir DBMS'nin yedekleme prosedürü, verilerin bir kopyasını üretmek için kullanılabilir Yedekleme prosedürü, yanlışlıkla bir veritabanı kaybından (donanım veya yazılım hataları) kurtulmak için kullanılabilir. Bir veritabanındaki tüm değişiklikleri kaydetmek için bir DBMS'nin işlem kaydı yetenekleri kullanılabilir. İşlem, hatalı bir işlemden veya sistem arızasından kurtarmak için kullanılabilir. İşlem: veritabanının içeriğine erişen veya değiştiren bir programın çalıştırılması. Sistem Günlüğü: İşlem hatalarından kurtulabilmek için sistem bir günlük (günlüğü) tutar. Diskte tutulan kütük sadece diskten veya felaketten etkilenebilir.

12 DBMS'lerin avantajları : Veri bütünlüğü ve tutarlılığı sağlar Veritabanı doğru olmayan veriler içeriyorsa veri bütünlüğü ve tutarlılığı ihlal edilir Veri bütünlüğü ve tutarlılık denetimi tamamen otomatikleştirilemez DBMS, aralık denetimi ve tutarlılık denetimi kurallarını uygulayarak yardımcı olabilir. Bütünlük: Her özellik için bir veri tipi belirtin Sınıf(INT,1-5) Not(Char,A-F) Adım (String, 30) Ad Öğrenci numarası Sınıf Not Ahmet 17 1 B Ayşe 18 2 C

13 DBMS'lerin avantajları : Tutarlılık: Aynı verileri temsil eden dosyalar tutarsız olabilir. Bunun nedeni, bazı dosyalara bir güncelleme uygulandığından, başkalarına uygulanmayacağı için olabilir. Tıp Merkezi Sicil Ofisi Konut Ofisi Uygulama Programları Uygulama Programları Uygulama Programları Öğrenci dosyaları Öğrenci dosyaları Öğrenci dosyaları Aynı verileri temsil eden dosyalar tutarsızlaştı Kullanıcı görünümleri Standartları Zorlamak Verilerin merkezi kontrolü, veri temsili ve açıklamasında standartların uygulanmasını kolaylaştırır Standardizasyon, sistemler arasında veri alışverişine yardımcı olur. Veri elemanlarının isimleri ve formatları için standartlar tanımlanabilir (örn. Öğrenci özdeşliği için StudentId, öğrenci isimleri için StudentName vb.)

14 DBMS'lerin dezavantajları: Maliyet Karmaşıklık eklendi Merkezi risk

15 Veri Şeması - Bir veri şeması veri organizasyonunun bir açıklamasıdır. Tasarım sırasında belirtilmiştir ve sık sık değişmesi beklenmemektedir. - Her bir parsel, bir kimlik kodu, birkaç köşe noktası, son sahiplik değişim yılı ile ilişkilidir ve bir sosyal sigorta numarası, bir ismi ve bir adresi olan bir kişiye aittir ifadesi; arazi parseli. -Veri şeması birçok biçimde görünebilir.

16 Daha Resmi Bir Veri Şeması Resmi bir veri şeması, veri organizasyonunu tanımlamak için daha yapılandırılmış bir dil kullanır. Veritabanı şemasını göstermek için kullanılan diyagram şema diyagram olarak adlandırılmaktadır.

17 Grafik Verileri Şeması'nda kullanılan kavramlar : Varlık Türü (Sınıf: Benzer varlıklar, aynı özniteliklere sahip bir dizi varlık olan bir varlık türünü tanımlar, örneğin; çalışanlar.) Fiziksel: araba, kişi Kavramsal: iş, şirket Öznitelikler: bir varlığın özelliğini açıklar Kişi: isim, adres Araba: renk, seri #, İlişki Türü: İki veya daha fazla varlık arasındaki ilişki Sahip olunan (Parsel, Kişi) İçerik (Parsel, Köşe Noktaları)

18 Tablo tabanlı Şema : Tablo PARSEL(ID,YIL,Sahibi ) Tablo KÖŞE_NOKTALARI(Parsel_Id, X,Y) Tablo KİŞİLER(SIN,İsim,Adres) PARSEL ID YIL SAHİBİ_SIN KÖŞE_NOKTALARI PARCEL_ID X Y KİŞİLER SIN İsim Adres Bu şema şeması her dosyanın yapısını gösterir, ancak gerçek kayıtları ve ilişkileri göstermez

19 Tablo tabanlı veri şemasında kullanılan kavramlar: -Bir tablo, özniteliklerin depolanması için sabit sayıda alandan oluşur. Genellikle kayıt biçiminde depolanır. Her kayıt, ilgili değerler (öğeler) koleksiyonundan oluşur. -Tablodaki her kayıt benzersiz olmalıdır. -Her kayıt aynı sayıda alana sahip olmalıdır. -Bir kayıt başka bir tabloyu bir ünite olarak referans gösteremez, ancak diğer tablolardaki kayıtları çapraz referans alabilir. PAR EL_ID İlçe Sahibi AQU_YR P100 Keçiören Demir, A 1986 P200 Çankaya Çam, M 1963 P300 KEçiören Akay, O 1934 P200 Çankaya Çam, M PAR EL_ID İlçe Sahibi AQU_YR P100 Keçiören Demir, A 1986 P200 Çankaya Çam, M P300 KEçiören Akay, O P200 Çankaya Çam, M.

20 Düz Dosya Veri Tabanı nitelik nitelik nitelik Kayıt Değer Değer Değer Kayıt Değer Değer Değer Kayıt Değer Değer Değer

21 Veri Şemalarındaki Farklılıklar - İlk veri şeması bilgisayar işlemede kullanılmak için çok gayriresmi. -Son iki veri şeması, bilgisayar tabanlı sistemler tarafından yorumlanabilirken, tablo tabanlı biri daha kolay. -Son iki veri şeması, verileri açıklamak için kullanılan kavramlarda kullanılan dilde farklılık göstermektedir.

22 Veritabanı Örneği Veritabanının bir örneği veritabanındaki gerçek bir veri oluşumudur.. Veritabanı şeması ve veritabanı örneği arasındaki ayrım da önemlidir. Veri şemasının bir örneği: Parcel P102 4 köşe noktası içerir, bunlar (34332,34032), (34332,34363),(34551,34262) and (34551,34032). 10 Main St'de yaşayan SIN ile K.Smith'e aittir. 1964'te satın almıştır.

23 Tablo Tabanlı Veri Şeması Örneği Tablo PARSEL ID YIL SAHİBİ_SIN P Tablo KÖŞE_PT PARCEL_ID X Y P P P Tablo KİŞİLER SIN İSİM ADRES K.Smith 10 Main St. P

24 Daha az sistem bağımlı Daha fazla sistem bağımlı Veritabanı Tasarımı Aşamaları Bir veritabanı tasarımı bir veritabanı tasarımcısı tarafından gerçekleştirilir. Kavramsal Veritabanı Tasarımı: Verileri yüksek düzeyde tanımlamak için kullanılan DBMS bağımsız kavramlar. Üst düzey veri modelleri (ER veya EER modeli) kullanılır. Varlıklar, ilişkiler, öznitelikler ve kısıtlamalar tanımlanır Bilinen tüm işlemler belirlendi Mantıksal Veritabanı Tasarımı: Kavramsal şemayı, üst düzey veri modelinden seçilen DBMS'nin uygulama veri modeline dönüştürün. İlişkisel, ağ, hiyerarşik. Fiziksel Veri Tabanı Tasarımı: Veri tabanı için belirli depolama yapıları ve dosya organizasyonları seçin ve uygulama modeli şemasını seçilen iç dosya yapılarıyla eşleştirin. Her bir DBMS, genellikle dizin seçimi, güvenlik, kurtarma ve benzeri gibi verileri düzenlemek için çeşitli seçeneklere sahip olacaktır.

25 Veri Modeli Nedir? Bilginin depolanması ve geri alınması için mantıksal bir yapı. CBS harita veri yapıları harita veri modelleridir. DBMS için öznitelik veri modelleri gereklidir. DBMS veri modellerinin kaynağı bilgisayar bilimlerindedir.

26 A DBMS içerir: Veri tanımlama dili Bilgi sözlüğü Veri girişi modülü Veri güncelleme modülü Rapor oluşturucu Sorgu dili

27 Tarihsel olarak, veritabanları dosyalarda hiyerarşik olarak yapılandırıldı... USA Oregon California New York Ventura Santa Barbara Contra Costa

28 Hiyerarşik Veri Modeli Anahtar alan olarak tasarlanmış bir alan. İlişkiler: Bire bir Çoktan bire olabilir Ağaç yapısını geçerek bilgi alınır özellik alanlarında arama yapılamaz Aynı seviye kaydı arasında bağlantı yok. Sorgular mevcut hiyerarşi ile sınırlıdır.

29 1 2 3 PARCEL 6 P101 5 P102 4 PID Corner Points Owner Area 7 P104 P X2'yi göstermek için Y2, P101 ve P102'ye aittir.tüm koordinatlar, kayıt 2 no.lu koordinat çiftine sahipse alınmalı ve kontrol edilmelidir. Coğrafi verilerin Belirli türdeki hiyerarşik modeli uygun olabilir: devlet tarafından organize edilen sayımı verileri, devlet içinde şehir, nüfus sayım tarafından şehir içinde. anahtar X Y PID CorPts X Y X1 Y X2 Y X5 Y X6 Y X2 Y X3 Y3

30 Avantajları: Klasik Veri Modelleri Büyük veri kümelerine yüksek hızlı erişim sağlar teorik bir tabana ve matematik teorisine sahiptir Anlamak ve güncellemek basit daha az fazlalık bibliyografik veriler ve havayolu rezervasyon sistemleri için iyi Dezavantajları: uygulamak ve değiştirmek daha zor daha yavaş performans Kolayca kodlanabilen tek coğrafi ilişki içerilir veya aittir.

31 Ağ Veri Modeli Bir işletmenin birden fazla ebeveyn ve çocuk ilişkisi olabilir ve kök gerekli değildir. İlişki çoktan çoğa olabilir, aynı türden kayıtlar arasındaki bağlantılar (bazı düzeylere izin verilmez) Hiyerarşik modele kıyasla daha az yedekli veri depolama. Daha kapsamlı bağlantı depolanmalıdır. Yüksek hızlı erişim sağlayın, ancak veri ilişkilerini değiştirmek zordur. CODASYL (Veri Konferansı) olarak adlandırıldı Sistem Dilleri), 1960'ların ortasında geliştirilmiştir.

32 En güncel CBS DBM ilişkisel veritabanları gereği Kayıtlar için birden çok düz dosyalar dayanarak Benzer olmayan öznitelik yapıları ortak anahtar özelliğiyle bağlantılı. Anahtar her kayıt için atomik düzeyinde bir EŞSİZ kimliğidir. - Kayıtlar arasındaki bağlantılar için esnek yaklaşım, nesneler arasındaki mekânsal ilişkilerin karmaşıklığını modellemeye en uygunudur yılında IBM araştırmacısı E.F.Codd tarafından önerildi.

33 İlişkisel Veritabanları Dosya Hasta Kaydı Anahtar Giriş Çıkış Oda numarası 42 2/1/96 2/4/96 N /3/96 2/4/96 N712 Satınalma kaydı Dosya Eşya Tarih Fiyat Müşteri Anahtar Kaykay 2/1/ John Smith 42 Beysbol sopası 2/1/ James Brown 978 Hastalık raporu Tarih Sakatlık Adı Anahtar Adres 2/1/96 Broken Leg John Smith Elm Street 2/2/96 Concussion Sylvia Jones State Street 2/2/96 Cut on Ear Robert Doe Broad Street Dosya

34 Prosedürel Sorgu Dilleri(PQL): kullanıcının hiyerarşiyi bilmesini gerektirir. Prosedürel Olmayan Sorgu Dilleri(NPQL): kullanıcının sorguyu oluşturmak için veritabanının yapısını bilmesi gerekmez. SQL (IBM tarafından geliştirilen Sıralı Sorgu Dili) SQL Operatörleri: İlişkisel: > < = >= <= Aritmetik: = + * / Mantıksal: AND OR NOT XOR

35 Alım işlemleri Özniteliğe göre arama: bul ve gözat. Veri yeniden düzenleme: seçin, yeniden numaralandırın ve sıralayın. Hesaplama, hesaplanan değerlere göre yeni özniteliklerin oluşturulmasına izin verir.

36 DBMS sorgu dili ile sorgular sort renumber subset search

37 DBMS sorgu dili ile sorgular Command line attribute query find in states where state_name = California <1 record in result> use states calculate in states population_density = population / area <50 records in result> restrict in states where population_density > 1000 <20 records selected in result>

38 Alım Kullanıcı Arayüzü CBS sorgusu genellikle komut satırı, toplu iş, menü veya makrodur. Çoğu GIS paketi, hem menü türü sorgu arabirimini hem de bir makro veya programlama dilini desteklemek için bilgisayarın işletim sisteminin GUI'sini kullanır. SQL ilişkisel veritabanlarına standart bir arabirimdir ve birçok CBS tarafından desteklenir.

39 Mekansal Alım İşlemleri Öznitelik sorguları coğrafi arama için çok kullanışlı değildir. Bir harita veritabanında kayıtlar özellikler veya temalardır Bulgunun uzamsal eşdeğeri, GIS sonucunu vurgular. DBMS sorgularının uzamsal eşdeğerleri, özellik kümelerini bulmaya veya yeni GIS katmanları oluşturmaya neden olur.

40 İlişkisel Veri Modeli: Etki Alanı Kavramı (değer kümesi) Her bir özellik için, alan adı olarak adlandırılan bir dizi izin verilen değer vardır. Alan, bir veri tipi artı bazı sınırlamalar ile belirlenebilir. Örneğin, bir kişinin yaşının alanı 0 ile 120 arasında bir tam sayıdır. TABLO ÖĞRENCİ(ID,YAŞ,ADI) YAŞ(INT,0-120) Veri bütünlüğü ve veri tutarlılığını sağlamak için alan kavramı kullanılabilir.

41 İlişkisel Veri Modeli: Atomik Değerler Kavramı Bir ilişkideki her veri değeri atomik olmalıdır. Atomik bir değer, bölünmez bir maddedir ve geri alma için temel bir birimdir. Bir sorgu, bir atomik değerin parçası olamaz. Adres (sokak numarası, sokak adı ve posta kodu) Atomik değer gereksinimi iç içe geçmiş ilişkileri (veri değerlerinden biri olarak başka bir ilişkiye referans veren bir ilişki) izin vermez. Çok değerli öznitelikler ayrı ilişkilerle temsil edilmelidir (tek renkte olan otomobiller tek bir değere sahip olacak, iki tonlu araçlar renk için iki değere ihtiyaç duyar) Kompozit özellikler sadece basit bileşen nitelikleriyle temsil edilir ( 300 Koru Street, Ankara değerleri ile adres).

42 İlişkisel Veri Modeli? Anahtar Kavramı Bir tupeyi benzersiz olarak tanımlayan özelliklerden biri veya birkaçı anahtarı oluşturur. Bir ilişkiden gelen tupler, anahtar aracılığıyla diğer ilişkilerin tuplelarına bağlanabilir. Örneğin. PARCEL ID ve İLÇE kombinasyonu anahtardır. PARCELS PARCEL_ID İLÇE OWNER AQU_YR 100 Çankaya 200 Çankaya 100 Keçiören