BİLİŞİM SİSTEMLERİNİN PRENSİPLERİ Derleyen: Prof. Dr. Güngör BAL Bölüm 5 Veri ve Bilginin Organizasyonu
Prensipler ve Öğrenme Hedefleri Veri yönetimi ve modelleme veri ve bilginin organizasyonunda anahtar kavramlardır. Genel veri yönetimi kavramlarını ve terimlerini tanımlayınız, veri yönetimine veri tabanı yaklaşımının avantajlarını vurgulayınız İlişkisel veri tabanı modelini açıklayınız ve onun temel özelliklerini sıralayınız 2
Prensipler ve Öğrenme Hedefleri (devam) İyi tasarlanan ve iyi yönetilen veri tabanı karar vermeyi desteklemede çok değerli bir araçtır. Bütün veri tabanı yönetim sistemleri tarafından yerine getirilen ortak fonksiyonları tanımlayınız ve iyi bilinen kullanıcı veri tabanı yönetim sistemlerini tanımlayınız 3
Prensipler ve Öğrenme Hedefleri Veri tabanı uygulamalarının sayısı ve tipleri, gerçek iş kazançlarını sağlamak ve geliştirmek için artacaktır Güncel veri tabanı uygulamalarını tanımla ve kısaca tartış 4
Veri tabanı sistemlerini niçin öğrenmeliyiz? Veri tabanı sistemleri, büyük miktardaki veriyi işlerler ve organize ederler Örnekler: Pazarlama yöneticisi müşteri verisine erişebilir Hukuk danışmanı geçmişteki durumlara ve fikirlere erişebilir. 5
Giriş Veri tabanı (Database): verilerin organize edilmiş bir topluluğudur ve bilişim sistemlerinin diğer bileşenleri gibi bir organizasyonun hedeflerini gerçekleştirmesine yardımcı olur. Bir veri tabanı, yöneticiler ve karar vericilere veri tabanına dayalı zamanlı, doğru ve ilgili bilgiler sağlayarak organizasyonun başarısına katkıda bulunur. Bir veri tabanı, bir organizasyonun bilgi ve karar destek sistemi için önemli bir temel/dayanak sağlar. Bir veri tabanı, sistem geliştirme projeleri için bir temel oluşturur. 6
Veri Tabanı Örnekleri Giriş Üniversite Öğrenci İşleri Bilgi Sistemi Hastane Hasta, doktor, tedavi, araç-gereç, mali bilgiler Ticari bir şirket Müşteri, Ürün, Satış, Ödeme, Teslimat bilgileri Banka Müşteri, mevduat, kredi kartı, kredi bilgileri 7
Giriş (devam) Veri tabanı yönetim sistemi (Database management system, DBMS): veri tabanını işlemek/yönetmek ve veri tabanı ile onu kullanıcılar ve diğer uygulama programları arasında ara yüz sağlama amaçlı programların bir grubunu içerir. Başka bir ifadeyle veri tabanı yönetim sistemi; yeni bir veri tabanı oluşturmak, veri tabanını kullanmak, düzenlemek, geliştirmek ve bakımını yapmak için çeşitli karmaşık işlemlerin gerçekleştirildiği bir yazılım sistemidir. Genellikle bir veri tabanı firmasından satın alınır. Bir veri tabanı DB, bir DBMS ve bir uygulama programı veriyi kullanarak bir veri tabanı çevresi/ortamı oluştururlar. 8
Giriş (devam) Veri Tabanı Uygulaması: Veri tabanı yönetim sistemi ile kullanıcı arasında iletişimi sağlayan bir ya da birden fazla bilgisayar programıdır. Formlar, sorgular ve raporlar oluşturur Kullanıcıdan verileri alır ya da kullanıcıya verileri gönderir Kullanıcı davranışlarını, veri tabanı yönetim sisteminden veri yönetim etkinliği için isteklere dönüştürür 9
Giriş (devam) Kullanıcı: İşlerini gerçekleştirmek için veri tabanını kullanır Yeni veri ekler Mevcut verileri değiştir Verileri siler Formlar, sorgular ya da raporlar yoluyla verileri okur 10
Veri tabanı yöneticisi (Database administrator, DBA): Bir organizasyonun veri tabanıyla ilişkili bütün aktivitelerini yöneten yetkin ve eğitilmiş bilişim sistemleri uzmanı. - Davetsiz misafirlere karşı güvenliğin sağlanması da veri tabanı yöneticisinin görevleri içindedir. Veri tabanı yöneticisinin görevleri: Veritabanı yazılımının kurulması ve güncellenmesi Veritabanı oluşturulması Veritabanı başlatma/durdurma Giriş (devam) Kullanıcıları ekleme ve yetkilendirme Veritabanı yedekleme ve yedekten geri dönme Veritabanı performans ayarları 11
Veri Yönetimi (Data Management) Veri ve veriyi işleme yeteneği olmadan bir organizasyon çoğu iş aktivitelerini başarılı olarak tamamlayamaz Veri ham gerçeklikleri içerir Veriyi yararlı bir bilgiye dönüştürmek için önce veri anlamlı bir şekilde organize edilmelidir. 12
Veri Hiyerarşisi Veri genellikle bir hiyerarşi içinde organize edilir ve bilgisayar tarafından kullanılan verinin en küçük parçası ile başlar ve bir veri tabanı hiyerarşisi içinde ilerler. Bit (a binary digit): bir devrenin kapalı veya açık olmasını temsil eder. Bayt (Byte): Tipik olarak 8 bit den oluşur. Karakter (Character): Bir bayt bir karakteri temsil eder; bilginin temel yapı bloğu Bir büyük harf, bir küçük harf, bir sayısal hane (dijit) veya bir özel sembol olabilir Alan (Field): tipik olarak bir isim, sayı veya bir iş nesnesi veya aktivitesini belirten karakterlerin birleşimi 13
Veri hiyerarşisi (devam) Kayıt (Record): İlgili veri alanlarının bir topluluğudur. Dosya (File): İlgili veri kayıtlarının bir topluluğudur Veri tabanı: Entegre edilmiş ve ilgili veri dosyalarının topluluğudur ve veri hiyerarşisinin en üst seviyesidir. Veri Hiyerarşisi: Bit ler, karakterler, alanlar, kayıtlar, dosyalar ve veri tabanları veri hiyerarşisini oluşturur 14
Veri hiyerarşisi (devam) Karakterler bir araya getirilerek bir alan, alanlar bir araya getirilerek bir kayıt, kayıtlar bir araya getirilerek bir dosya, dosyalar bir araya getirilerek bir veri tabanı oluşturulur. Bir veri tabanı sadece verilerin bu seviyelerini bulundurmaz, ayrıca bu veri seviyeleri arasında ilişkileri de bulundurur. 15
Veri hiyerarşisi (devam) 16
Veri Varlıkları, Öznitelikleri ve Anahtarları (Data Entities, Attributes, and Keys) Varlık (Entity): kendileri için verinin toplandığı, saklandığı ve korunduğu insanların, yerlerin veya şeylerin/nesnelerin genelleştirilmiş bir sınıfıdır. Varlık; çalışanlar, envanter ve müşterileri kapsar. Çoğu organizasyonlar veriyi varlık olarak organize eder ve saklarlar. Öznitelik (Attribute): bir varlığın özelliği. Örnek: çalışanın numarası, soyadı, adı, işe alma tarihi ve bölüm numarası bir çalışan için özniteliklerdir. Veri öğesi (Data item): bir varlığı belirleyen kayıtın alanlarında bulunan bir özniteliğin belirli/özel bir değeridir. 17
Veri Varlıkları, Öznitelikleri ve Anahtarları (Data Entities, Attributes and Keys) Anahtar (Key): Kayıtı kimliklendirmek için kullanılan bir kayıttaki alan veya alanların bir takımı Birincil anahtar (Primary key): Kayıtı kendine özgü tanımlayan alan veya alanların bir takımı The key field is the employee number. The attributes include last name, first name, hire date, and department number. 18
Veri Yönetimi Yaklaşımları Veri yönetimi için geleneksel yaklaşım: (Traditional approach to data management): Her bir uygulama programı için ayrı veri dosyalarının oluşturulduğu ve saklandığı yaklaşım Verilerin artması, verilere aynı anda erişme ve düzenlenme ihtiyacından dolayı bu yaklaşım yetersiz kalmıştır 19
Veri yönetimi için geleneksel yaklaşım Veri yönetimi için geleneksel yaklaşım: (Traditional approach to data management): Her bir uygulama programı için ayrı veri dosyalarının oluşturulduğu ve saklandığı yaklaşım Verilerin artması, verilere aynı anda erişme ve düzenlenme ihtiyacından dolayı bu yaklaşım yetersiz kalmıştır 20
Veri yönetimi için geleneksel yaklaşım 21
Veri Yönetimi Yaklaşımları Veri yönetimi için veri tabanı yaklaşımı (Database approach to data management): ilgili veri havuzunun çoklu uygulama programları tarafından paylaşıldığı bir yaklaşım, çoğu organizasyonlar tarafından kullanılır Bir veri tabanı; veri ve bilgi kaynaklarını paylaşma yeteneği sağlar. Daha dikkatli bir ifadeyle veri tabanı; gereksiz verileri kontrol ederek ve veriyi merkezileştirerek birçok uygulamaya etkili bir şekilde hizmet etmek için organize edilmiş veri topluluğudur. Her bir uygulama için ayrı dosyalarda veri saklamak yerine veri sadece bir yerde ve kullanıcıların görebileceği bir şekilde saklanır. Veri tabanı teknolojisi geleneksel veri organizasyonunda çıkan problemlerin çoğunu çözer. 22
Veri Tabanı Yaklaşımı Veri yönetimi için veri tabanı yaklaşımı Bir veri tabanı farklı uygulamalara hizmet verir. Örneğin, çalışanlarına ait bilgilerin farklı bilgi sistemlerinde (personel, bordro, haklar gibi) ayrı dosyalarda saklanması yerine tek bir insan kaynakları veri tabanı oluşturulabilir. 23
Veri Tabanı Yaklaşımı Veri yönetimi için veri tabanı yaklaşımı 24
Veri yönetimi için veri tabanı yaklaşımı Avantajları Ortak verilerin tekrarını önlenmesi Verilerin merkezi denetiminin ve tutarlılığının sağlanması Veri paylaşımının sağlanması Her kullanıcıya yalnız ilgilendiği verilerin, alışık olduğu kolay, anlaşılır yapılarda sunulması Sunulan çözümleme, tasarım ve geliştirme araçları ile uygulama yazılımı geliştirmenin kolaylaşması Güvenlik ve gizliliğin istenilen düzeyde sağlanması Yedekleme, yeniden başlatma, onarma gibi işletim sorunlarına çözüm getirilmesi 25
Veri Modelleme ve İlişkisel Veri Tabanı Modeli (Data Modeling and the Relational Database Model) Günümüzde iş/işletmeler bir çok öğeye sahip olduklarından verilerin etkin bir biçimde kullanılabilmesi için verileri organize edilmiş olarak saklamalıdırlar. Veri tabanı tasarlanırken işletme ile ilgili bütün veriyi saklamak kolay erişim kolay düzenleme sağlamaya dikkat edilmelidir. 26
Veri Modelleme ve İlişkisel Veri Tabanı Modeli (Data Modeling and the Relational Database Model) Bir organizasyon bir veri tabanı oluştururken değerlendirmesi gereken sorular: İçerik (Content): hangi veri toplanmalı ve hangi maliyet ile? Erişim (Access): hangi veri hangi kullanıcı için sağlanmalı ve ne zaman? Lojik yapı (Logical structure): belirli bir kullanıcıya anlamlı olması için veri nasıl düzenlenmeli? Fiziksel organizasyon (Physical organization): fiziksel olarak veri nerede bulunmalıdır? 27
Veri Modelleme (Data Modeling) Veriyi bir veri tabanında organize etmek için şu önemli faktörlerin belirlenmesi gerekir: Veri tabanında hangi veri toplanacak Veriye kim erişecek Veriyi kullanıcılar nasıl kullanmak isteyebilirler. Bu ayrıntılar açığa kavuşturulduktan sonra, bir organizasyon bir veri tabanı oluşturabilir. 28
Veri Modelleme (Data Modeling) Veri tabanı oluşturmak için iki farklı tasarım tipinin kullanılması gerektirir: Veri tabanının lojik tasarımı: Bir organizasyonun bilgi ihtiyaçlarını karşılamak için verinin nasıl yapılandırılacağı ve düzenleneceğine ilişkin özet model Veri tabanının fiziksel tasarımı: Lojik veri tabanı tasarımından başlar ve onu performans ve maliyet değerlendirmelerine göre ince bir ayara (iyileştirilmiş tepki süresi, azaltılmış saklama alanı, düşük işletme maliyeti) tabi tutar. Fiziksel tasarıma ince ayar yapacak kişi veri tabanı yönetim sistemi hakkında derin bilgi birikimine (knowledge) sahip olmalıdır. 29
Veri Modelleme (devam) Veri tabanı tasarımcılarının veriler arasındaki lojik ilişkiyi göstermek için kullandıkları araçlardan birisi veri modelidir. Veri modeli: varlıklar ve varlıkların aralarındaki ilişkilerin bir diyagramıdır. Öğeler arası ilişki diyagramları: veriler arasındaki ilişkileri ve organizasyonu göstermek için temel grafiksel sembolleri kullanan veri modelleri Veri modelleme genellikle özel bir iş probleminin anlaşılmasını, veri ile (bir çözüm bulmak için gerekli) bilginin analizini gerektirir. Bütün bir organizasyon seviyesinde bu işlemin yapılması durumunda bu işleme kuruluş veri modellemesi (Enterprise data modeling) 30 denilir.
Veri Modelleme (devam) Kuruluş veri modellemesi: stratejik seviyede bir organizasyonun genel veri ve bilgi ihtiyaçlarını inceleyerek işleme başlayan ve sonra organizasyon içindeki farklı fonksiyonel alanlar ve bölümler (departmanlar) için gerekli çok daha özel veri ve bilgiyi gözden geçiren bir modeldir. Varlık-ilişki diyagramları (Entity-relationship (ER) diagrams): verilerin organizasyonu ve veriler arasındaki ilişkiyi göstermek için temel bir grafiksel sembol kullanır. ER diyagramları veri çizelgelerinde bulunan varlıkları veya veri öğelerini gösterir. ER diyagramları çizelgelerdeki (varlıklardaki) veri öğelerini ve bunlar arasındaki ilişkinin yolunu gösterir. 31
Veri Modelleme (devam) Şekil, sipariş veri tabanı için bir ER diyagramını gösterir. Bu veri tabanı tasarımında, Bir satış elemanı bir çok müşteriye pazarlama yapar Müşteriler birden çoğa siparişlerini verirler Siparişler birden fazla kalemi içerebilir Bir çok kalem aynı ürünü belirtebilir Bir sipariş için bir fatura hazırlanır. Müşteri sipariş (birden çoğa ) veri tabanı için bir varlık ilişki (ER) diyagramı 32
İlişkisel Veri Tabanı Modeli (The Relational Database Model) İlişkisel model: bütün veri öğelerinin iki boyutlu bir çizelgeye (tabloya) yerleştirildiği veriyi tanımlar, buna ilişkiler denilir, dosyaların lojik eşdeğeridir. Bir çizelgenin her bir satırı bir veri varlığını temsil eder Çizelgenin sütunları öznitelikleri temsil ederler Domain: veri öznitelikleri için izin verilebilir değerlerdir (örnek: cinsiyet için erkek veya kadın gibi) Günümüzdeki hemen hemen tüm veri tabanı programları bu yapıdadır. İlişkisel veri tabanındaki çizelgeler veriyi satırlar ve sütunlarda organize ederler, böylece veriye erişim ve veriyi değiştirme basitleşir. Genellikle yöneticiler için ilişkisel veri tabanı modelini anlamak diğer veri tabanı modellerinden daha kolaydır. 33
İlişkisel Veri Tabanı Modeli (devam) Veri bir ilişkisel veri tabanına girildikten sonra, kullanıcılar sorgulama yapabilir ve veriyi analiz edebilirler. Temel veri manipülasyonları; seçme, çıkarma ve birleştirmeyi kapsar. Seçme (selecting): Belirli kritere göre satırları çıkarmak (elimine) Çıkarma (pojecting): Bir çizelgedeki sütunları çıkarmak için verinin manipülasyonu Birleştirme (joining):, İki veya daha fazla tabloyu birleştirmek için verinin manipülasyonu Bağlama (linked): En azından ortak bir veri özniteliğini paylaşan tablolar oldukça, kullanışlı bilgi ve rapor sağlamak için ilişkisel veri tabanındaki tablolar bağlanabilir 34
İlişkisel Veri Tabanı Modeli (devam) Seçme: Şirket başkanının 226 nolu Sales manuel adlı projenin Deparment numarasını bulmak istediğini varsayınız. Başkan selecting işlemini yaparak 226 nolu Sales manuel satırını seçer ve diğer satırları elimine eder ve projenin department numarasının 598 olduğunu görür. Çıkarma: Bir satış yöneticisi Bölüm çizelgesinde sadece proje numarası ve sorumlu satış projesi yöneticisinin sosyal güvenlik numarasının kalmasını isteyebilir. Bunun için ikinci sütunu çıkararak yeni bir çizelge elde edebilir. Birleştirme: Projeden sorumlu yönetici için Proje çizelgesi ile Bölüm çizelgesi birleştirilerek project number, project description, department number, department name ve Social Security number verilerinin yer aldığı yeni bir çizelge oluşturulabilir. 35
İlişkisel Veri Tabanı Modeli (devam) Şirketin Proje, Bölüm ve Yönetici çizelgelerinin olduğunu ve Şirket sahibinin sales manual project yöneticisinin adını ve bu yöneticinin bu şirkette çalışma süresini öğrenmek istediğini varsayınız. Kaz ayağı çatallanması Bölümün bir çok (birden çoğa) projesinin olduğunu göstermektedir. Yönetici, Bölüm ve Proje Çizelgeleri arasındaki ilişkiyi gösteren basit bir ER diyagramı 36
İlişkisel Veri Tabanı Modeli (devam) Bağlama (linked): Başkanın Sales manuel projesi üzerinde çalışan yöneticinin adını ve işe başlama tarihini bulması için üç çizelgeye ihtiyacı vardır: proje, bölüm ve yönetici çizelgeleri. Proje tanımlaması (Sales manuel), proje çizelgesindeki bölüm numarasına (598) yönlendirir, o da bölüm çizelgesindeki Yöneticinin SSN (098-40-1370) numarasına yönlendirir, o da Yönetici çizelgesindeki Yönetici adı (Fiske) ve işe başlama tarihine (01-05-1985) yönlendirir. Bir soruyu cevaplamak için veri çizelgelerinin bağlanması. İlişkisel veri tabanının önde gelen avantajlarından birisi çizelgelerin birbirine şekildeki gibi bağlanmasına fırsat vermesidir. 37
Veri Tabanı Tipleri Düz dosya (Flat file) Kayıtlarının bir diğeriyle ilişkisi olmayan basit bir veri tabanı programı Tek kullanıcılı (Single user) Aynı anda sadece bir kişinin kullanabildiği veri tabanı Örnekler: Access, FileMaker ve InfoPath Çoklu kullanıcılı (Multiple user) Onlarca veya yüzlerce insanın aynı anda aynı veri tabanına erişebilmesine izin verir Örnekler: Oracle, Sybase ve IBM 38
Popüler Veri Tabanı Yönetim Sistemleri (Popular Database Management Systems, DBMS) İlişkisel model temelli veri tabanları; IBM DB2, Oracle, Sybase, Microsoft SQL Server, Microsoft Access ve MySQL. Oracle, genel amaçlı veri tabanları içinde pazarın lideridir. Halen16.5 milyar $ veri tabanı pazarının %40 na sahiptir. IBM, %21 ile ikinci Microsoft, %19 ile üçüncü Popüler DBMS: Microsoft s Access, FileMaker Pro Açık kaynaklı veri tabanı sistemleri: MySQL, PostgreSQL MS SQL Server: Orta ve büyük ölçeklidir Oracle: Daha çok yüksek ölçekli uygulamalarda tercih edilir. Sybase: Orta ve büyük ölçeklidir, ülkemizde daha çok bankacılık ve kamusal alanlarda tercih edilmektedir. MySQL: Genellikle Unix-Linux temelli web uygulamalarında tercih edilir. Açık kod bir yazılımdır. Küçük-orta ölçeklidir. MS Access: Çoklu kullanıcı desteği yoktur. İşletim sisteminin sağladığı güvenlik seçeneklerini kullanır. Küçük ölçeklidir. 39
Veri tabanı Tasarlama 40
İlişkisel veri tabanları
Veri Tabanı Yapısı Tablo
Tablo Bir veri tabanı tablolarda saklanan verilerden oluşur. Tablolar verilerin satırlar ve sütunlar halinde düzenlenmesiyle oluşan veri grubudur. Örnek: Ders içeriği ve öğrenci bilgilerini veri tabanında saklamak için 2 tablo oluşturulur: Ogrenci_bilgileri icerik Tablo içindeki her bir bilgi kayıt, sütunlar ise alan olarak isimlendirilir. Örnek: öğrenci bilgileri tablosunda şu bilgiler yer alsın Öğrenci numarası, adı soyadı, doğum tarihi, doğum yeri, e-mail adresi
Alanlar ve kayıtlar Alan Alan Alan Ogr_no Ad_soyad d_tarih d_yeri e-mail 1 Ayşen Öz 02.01.1990 Ankara aysen@gazi.edu.tr 2 Sezgi Özdemir 12.12.1989 Bolu sezgi@gazi.edu.tr Alan 3 Alpe Efeler 11.08.1991 Denizli alper@gazi.edu.tr 4 Mahmut Can 16.03.1990 Ankara mahmut@gazi.edu.tr 5 Ali Çalışkan 30.07.1989 Samsun ali@gazi.edu.tr 6 Fatma Has 29.12.1984 İsparta fatma@gazi.edu.tr Kayıt Kayıt
Veri Türleri Veri tabanında tutulan kayıtların yapısı hakkında bilgi sahibi olmak için Alanların bazı özelliklerinin önceden tanımlanması gerekir. Örnek: Personel sicil numarasının mutlaka tam sayıdan, ad soyadın harflerden oluşması gibi
Anahtar (Key) Anahtar bir veya birden fazla alanın bir satır için niteleyici olarak girilmesi için zorlanan bir çeşit zorlayıcıdır. İki çeşit anahtar vardır: Birincil Anahtar (Primary Key) Yabancı Anahtar (Foreign Key)
Birincil ve Yabancı Anahtarlar Birincil anahtar: Bir kayıta ulaşmayı sağlayacak anahtar veridir. Örnek: Öğrenciler arasında iki Ahmet var ise arama yaparken istenen Ahmet i bulmak için her bir öğrenci için özel bir numara olmalıdır. Örnek: öğrenci numarası Birden fazla alanda birlikte birincil anahtar olabilir Yabancı anahtar: Bir tabloya girilebilecek kayıtları başka bir tablonun belli alanındaki verilerle sınırlandırmaya ve ilişkilendirmeye yarar Örnek: öğrencilerin not verilerinin girildikleri tablodaki her satıra öğrenci bilgileri tablosundaki öğrenci no ile eşleşen bir değer girilmesi gibi.
Veri tabanı Tasarlama 1. Nesneler tanımlanır. Kütüphane sistemi: kitap, üyeler, türler, ödünç hareketleri 2. Her nesne için bir tablo oluşturulur. kitap, uyeler, turler, odunc_hareketleri
Veri tabanı Tasarlama 3. Her tablo için bir anahtar alan seçilir Kitap tablosu: kitapno Üyeler tablosu: uyeno 4. Nesnelerin her bir özelliği için tabloya sütun eklenir Kitap tablosu: kitapno, yılı, yazarı, adı, ilgili olduğu alan
Veri tabanı Tasarlama 5. Tekrarlayan nesne özellikleri için ek tablolar oluşturulur. İstek tablosu uyeno İstek _tarihi Kitap_adi Kitap_yili Kitap_yazari ilgili _alan 6. Tablo ile doğrudan ilişkili olmayan alanlar belirlenir. Ödünç hareketleri tablosunda kitabı ödünç alan üyenin adresi doğrudan bu tablo ile ilişkili değildir. Bu veri üye bilgilerinin tutulduğu uyeler tablosunda yer almalıdır.
Veri tabanı Tasarlama 7. Tablolar arasındaki ilişkiler tanımlanmalıdır. Tanımlanan tablodaki alanların birbiri ile ilişkisi tanımlanır. Örnek: uyeler tablosundaki uyeno ile odunç_tablosundaki uyeno alanı ilişkilendirilmelidir.