pb1

  Nazaj na glavno stran

2 Uvod v podatkovne baze

Preden se bom lotil prikaza PB, ki naj bi bile sestavni del UDK MMIS, bom najprej na kratko prikazal osnove PB. Bralke in bralci, ki že imajo izkušnje z osnovo PB, lahko to poglavje preskoèijo! V tem poglavju gre za kratek prikaz PB in razliènih programskih oprem za PB (proizvodi -  lahko si ogledate sprotno opombo 8 - pod èrto - zelo zanimiva spletna povezava!!!).

2.1 Podatkovne baze (PB)4

Pravi razmah so PB dosegle približno leta 1970 s t.i. CODASYL mrežnim sistemom in CODDOV-im relacijskim podatkovnim modelom. Približno v letih od 1984 – 1986 so zaèeli prevladovati relacijski sistemi. Po mnenju nekaterih informacijskih teoretikov so tri obdobja kljuènega pomena pri razvoju PB. Ta obdobja so naslednja:

• v središèu pozornosti je bil stroj – ostale tri komponente èlovek, program in podatki, v raèunalniško podprtem sistemu za podatke so se prilagodile stroju
• programska revolucija – središèe dogajanja pomeni program
• podatkovna revolucija – pozornost je prenesena na podatke, ki so se približali èloveku in so postali razmeroma neodvisni od strojne in programske opreme. Sicer obstajata dva izvora podatkov in sicer èlovek ter merilnik (npr. merjenje temperature v proizvodnji).

Slika 1 prikazuje podatkovni sistem po podatkovni revoluciji, kjer so v ospredju zanimanja podatki. Središèe obdelave podatkov je postala PB, ki je podatkovna osnova za podporo mnogih èlovekovih dejavnosti. Èrtkane èrte na levi strani slike prikazujejo rahlo povezanost ali neodvisnost, medtem ko polni èrti pomenita tesno povezanost ali pogojenost. V prihodnosti prièakujejo, da bo v središèu pozornosti èlovek (npr. nevronske mreže, inteligentni sistemi itd.).

Podatkovna baza je model okolja, ki lahko služi kot osnova za nadzor, sprejemanje odloèitev in izvajanje akcij. PB so nekakšno pogonsko sredstvo za delovanje IS oziroma nekakšni rezervarji, ki omogoèajo sploh obstoj IS (èrpanje podatkov). S PB si èlovek dejansko gradi miselni model sveta, s katerim si olajša orientacijo v vsakdanjem življenju. S tehniènega vidika je PB zbirka med seboj pomensko povezanih podatkov, ki so shranjeni v raèunalniškem sistemu, dostop do njih je centraliziran in omogoèen s pomoèjo sistema za upravljanje PB (SUPB). V PB so podatki shranjeni v obliki datotek, pod okriljem funkcionalne enote. Vsaki enoti pripada množica datotek, ki predstavljajo podatkovno osnovo. Vsaka enota pa skrbi za svoje datoteke, jih vzdržuje in obdeluje s svojimi uporabniškimi programi.

Smotrno upravljanje s podatki zajema:

• zagotavljanje razpoložljivosti podatkov
• nadzor nad uporabo podatkov, v katerega okvir sodi skrb za celovitost podatkov, uporabnost podatkov in njihov namen ter prihodnja uporabnost podatkov.

Pod razpoložljivostjo podatkov se razume uèinkovit dostop vseh uporabnikov, soèasno in ves èas (pravoèasen odziv na dogodke). Upravljanje PB mora zagotoviti uèinkovit dostop do podatkov vsem uporabnikom – uporabniški programi za ponavljajoèe / rutinske obdelave , parametriènem uporabnikom za transakcijsko delo, obèasnim uporabnikom, programerjem za razvoj uporabniških programov in upravitelju PB (nadzor).

Organizacija PB mora biti takšna, da omogoèa kratek odzivni èas in povrhu tega mora omogoèiti izvajanje èim veèjega števila transakcij na èasovno enoto pri rutinskih obdelavah.

V PB so zbrani naslednji podatki:

• notranji podatki
• kolièinski podatki
• zgodovinski podatki
• zunanji podatki (za povezovanje z okoljem)

Nadzor nad uporabo podatkov v PB zagotavlja neko celovitost, ki se sestoji iz obnavljanja PB, nadzora nad soèasnim dostopom do podatkov in iz preverjanja vhodnih podatkov. V sklopu PB mora obstajati opis pomena podatkov. Problem prilagodljivosti podatkov rešuje tri- nivojska arhitektura PB, ki loèuje zunanji nivo od globalnega (konceptualnega) in le-tega od notranjega (fiziènega) nivoja. Prav na tro- nivojsko arhitekturo PB se bom nekoliko pozneje vrnil. V nadaljevanju si bomo še na kratko ogledali vrste podatkovnih sistemov, ki so naslednji: referenèni sistemi, sistemi za obdelavo besedil, bibliografski sistemi, specializirana PB, podatkovna skladišèa, objektno usmerjene PB, baze znanja itd.

• Referenèni sistemi vsebujejo referenène podatke o knjigah, revijah, èlankih itd. V PB so shranjeni deskriptorji, kljuène besede, ki oznaèujejo vsebino teh dokumentov in predstavljajo osnovo za njihovo iskanje in selekcijo, vendar tudi podatke o fizièni poziciji doloèenega dokumenta (zelo uporabno za UDK MMIS).
• Sistemi za obdelavo besedil so za ustvarjanje besedil in za njihovo pomensko analizo z uporabo kljuènih besed. Bibliografski sistemi pomenijo kombinacija med prvim in drugim.
• Specializirane PB so sistemi, kjer gre za poudarek na majhnih odzivnih èasih ali pa je poudarek na postopku upravljanja z zelo velikimi kolièinami podatkov. Pri specializiranih PB je zelo pomembna fizièna organizacija podatkov. Slabosti: zmanjšana podatkovna neodvisnost in zmanjšana prilagodljivost spremembam.
• Podatkovna skladišèa (Datawarehouses) so denormalizirane PB, ki služijo za analizo zbranih podatkov (Online Analitical Processing – OLAP) in jih lahko najdemo v razliènih oblikah (npr. konstelacija, zvezda ipd.). Znaèilna oblika podatkovnih skladišè je takšna, da najdemo v središèu tabelo dejstev, iz nje pa izhajajo dimenzijske tabele.
• Èe so PB sistemi, ki se uporabljajo za shranjevanje velikega števila formatiranih podatkov o nekem okolju, so baze znanja prej sistemi, kjer gre za sorazmerno majhno število shranjenih podatkov, ki pa so zelo raznovrstni (npr. UDK MMIS vsebuje fiziko, filozofijo, raèunalništvo, sociologijo, geografijo itd.). Podatki v bazah znanja so kakovostne narave, kjer je glavni poudarek na njihovem pomenu.
• Objektno orientirane PB izhajajo s podroèja objektno orientiranih sistemov. V njih so shranjena tako dejstva, kot tudi navodila za uporabo teh dejstev.

Poznamo centralizirano PB, ki je podprta z raèunalniškim sistemom, v katerem deluje en sam SUPB, ki skrbi za upravljanje celotne PB in porazdeljeno PB, ki jo podpira veè raèunalniških sistemov namešèenih na razliènih lokacijah in povezanih z razliènimi komunikacijskimi potmi. Podatkovni del PB sestavljata:

• Fizièna PB (FPB), ki vsebuje vrednosti podatkovnih prvin, ki se nanašajo na lastnosti objektov v modeliranem okolju.
• Meta PB (MPB) vsebuje shranjene opise fiziènih podatkov in sicer, kako so podatki shranjeni v zunanjem pomnilniku, kaj pomenijo in kako so dostopni uporabnikom.

FPB in MPB sta v zunanjem pomnilniku raèunalniškega sistema shranjeni v obliki fiziènih datotek in to v okviru datoteènega sistema, ki ga podpira ustrezen operacijski sistem, kajti SUPB preko njega dostopa do teh datotek in je neodvisen od centralne enote raèunalniškega sistema kot tudi od vrst zunanjih pomnilnikov. S tem je ustvarjen pomemben pogoj za prenosljivost podatkov z enega na drug raèunalniški sistem, ob predpostavki, da se uporablja enak operacijski sistem.

2.1.2 Slika 2: Shematièen pogled na fizièno PB

Slika 2 prikazuje logièno (LPN – izolira zunanje sheme pred možnimi spremembami v konceptualni shemi npr. razliène oblike relacij) in fizièno podatkovno neodvisnost (FPN – izolira konceptualno shemo pred možnimi spremembami notranji shemi npr. izbor indeksiranja) v odnosu na zunanjo in globalno (konceptualno) shemo. Zunanja shema predstavlja uporabnikov pogled na PB z vidika uporabe podatkov, konceptualna shema obsega opise pravil, imen, lastnosti in povezave entitet iz modeliranega okolja (predstavlja logièen model okolja), notranja shema obsega zbirko logiènih zapisov in FPB predstavlja zbirko fiziènih datotek.

Na globalnem in zunanjem nivoju se opisuje PB s pomoèjo podatkovnih modelov (PM). PM delimo na globinske (npr. semantièni modeli: entiteta razmerje, binarni PM, semantiène mreže, infološki PM) in površinske, od katerih so slednje najbolj pogosto uporabljene in razširjene, vendar so globinski PM z vidika uporabnika bolj koristna kot površinski PM, saj globinski PM izhajajo s podatkovnega stališèa (isto kot npr. stranke). Površinski PM so:

• Relacijski PM (RPM) se uporablja za predstavitev PB na konceptualnem in zunanjem nivoju. RPM je zasnovan na relacijah, podatkovni neodvisnosti in razumljivosti (npr. tabele so z vidika uporabnika dokaj razumljive). Sleherna tabela je sestavljena iz èelne in podatkovne vrstice; vsebina pa je dostopna s pomoèjo povpraševalnih jezikov (npr. Structured Query Language – SQL). Temeljna funkcija SQL je v podpori definicij podatkovnih struktur (DDL – Data Definition Language), uporabo podatkov v njih (DML – Data Management Language) in v nadzoru nad podatki (ukazi, varnostni mehanizmi). Osnovna koncepta RPM sta domena (npr. imena entitet) in relacija (je model dogajanja ali stanja v okolju – povezava, smer).
• Objektno relacijski PM (ORPM) je model, ki temelji na objektih in metodah.
• Mrežni PM (MPM) je model, ki je sicer z vidika uporabnika težje doumljiv, vendar pa omogoèa preprosto preslikavo v FPB in uèinkovito delovanje SUPB pri dostopu do podatkov (konceptualni in notranji nivo – organizacija podatkov). Osnovna gradnika mreže sta zapis (npr. datoteka mest, datoteka pokrajin) in set (povezava med datoteko pokrajin in datoteko mest).
• Hierarhièni PM (HPM) je podoben mrežnemu PM, vendar je HPM (Information Management System – IMS) bolj specializiran PM kot MPM. Konceptualna podatkovna struktura je mreža gozdov oziroma mreža razliènih dreves. Sestavni del HPM je jezik za rokovanje s podatki, ki se imenuje Data Language (DL/ 1). Hierarhièna podatkovna struktura se imenuje gozd. Iz tega sledi, da je osnovni gradnik HPM drevo, ki je sestavljeno iz med seboj povezanih zapisov.HPM so zelo primerni za predstavitev hierarhiènih podatkovnih struktur (npr. UDK), za nehierarhiène pa ne, saj ustvarjajo redundanène probleme.

Na tabeli 1 (slikovni tabeli) je pregled lastnosti treh površinskih PM (hierarhièni, mrežni in relacijski PM), ki prikazuje prednosti in pomanjkljivosti teh PM.5 Povrhu tega tabela 1 prikazuje tudi podjetja, ki izdelujejo programsko opremo za te tri PM.6

Hierarhiène PM:

Programska oprema IMS (Information Management System) pomeni ravnateljevanje s pomoèjo transakcijske in hierarhiène podatkovne baze pri elektronskem poslovanju in podatkov. Programska oprema IMS omogoèa visoko stopnjo dostopnosti, zmogljivosti, delovanja, integritete in naj bi bil cenovno dokaj ugoden. IMS transakcijski management se npr. uporablja pri omrežni komunikaciji, upravlja vhodno / izhodno procesiranje in varnost, programe za procesiranje podatkov itd. Programska oprema IMS ravnateljevanje s PB organizira podatke v razliène zgradbe in s tem omogoèa optimizacijo skladišèenja in poizvedovanja podatkov. Povrhu tega tudi zagotavlja celovitost in možnost obnavljanja podatkov. Hierarhièni PM imajo velik pomen pri velikih podjetjih, kjer imajo opraviti z velikimi kolièinami podatkov.

Mrežni PM:

IMAGE/3000 (HP) – programska aplikacija za skladišèenje podatkov. Eden prvih orodij za ravnateljevanje s PB (DBMS). Npr. najde in popravlja okvarjene strukture PB.7

DBMS-10 (DEC) – ravnateljevalni sistem za PB, ki ni nikoli prav zaživel (podobno kot UDS in DMS1100 (UNISYS)), kajti leta 1970 je Codd razvil relacijski PM, zato so mrežni PM v današnjem èasu manj aktualni.

Relacijski PM:

DB2 (IBM) – prva programska oprema na svetu za spletno multimedijsko SUPB. Omogoèa enostaven dostop do informacij in njihovo pridobivanje ter je zelo prijazen do uporabnikov. Proizvodi DB2 so npr. DB2 Intelligent Miner (orodje za analizo in modeliranje podatkov), DB2 Server for VSE & VM (za podporo SUPB), DB2 Universal Database V8.1 (relacijski SUPB za razliène operacijske sisteme kot npr. za Linux, Windows itd.) itd. DB2 pomaga strankam, ki želijo npr. v svojem podjetju izvesti prehod na elektronsko poslovanje. DB2 je z ustreznimi razširitvami (XML, Slika, zvok, video) kot objektno relacijska PB sposobna upravljati z multimedijskimi podatki. DB2 omogoèa tudi kakovostno ravnateljevanje v odnosih s strankami (CRM – Customer Relationship Management).

ORACLE9i database - je programska oprema, ki naj bi bila cenejša kot DB2 in kot SQL Server.8

INFORMIX – je prav tako programska oprema za SUPB. INFORMIX se prav tako èleni na razliène proizvode kot npr. Informix Dynamic Server (IDS) (uporablja za spletno procesiranje podatkov za e- poslovanje), Informix SE, Informix Extended Parallel Server (XPS) (za podatakovno skladišèe – poslovanje) itd.

RDBMS (DEC) – programska oprema za relacijsko naèrtovanje in ravnateljevanje PB.

SYBASE – programska oprema za SUPB v smeri e- poslovanja, analiziranja itd.9

SQL Server 2000 – Npr. Microsoft SQL Server 2000 Analysis Services je zgolj del PB; strežnik za sprotno analizo (OLAP – online analytical processing) in odkrivanje zakonitosti v podatkih (data mining). V letu 2002 najboljša programska oprema za PB, celo pred ORACLE9i.11

Naj še nekaj besed namenim objektno relacijskim sistemom za upravljanje PB (ORSUPB):

ORSUPB so sinteza OSUPB in RSUPB, ki ima naslednje prednosti:

Poveèan nadzor nad dostopom do podatkov, uèinkovita obnova podatkov, optimizacija, semantièno obogaten PM, možnosti razširitve znotraj SUPB ipd. Aktualni predstavniki ORSUPB so npr.: Oracle9i, IBM DB2 V8.1, IBM Informix 9.3.1, PostgreSQL 7.4, Intersystems Caché 5 ipd. S tovrstnimi ORSUPB je možno shranjevati objekte neposredno v sistem PB, ORSUPB podpirajo objektno orientirane koncepte in omogoèajo razširitev podatkovnih tipov (npr. XML, Avdio / Video, slike ipd.).12

SUPB (npr. Oracle9i) na razliènih nivojih skrbi za preslikave med opisi PB. SUPB je posrednik med PB in njenimi uporabniki (notranja shema – fizièna organizacija PB, konceptualna shema – logièna organizacija PB in vse integritetne omejitve in zunanja shema – uporabniški pogled ter pristojnosti uporabnikov). Po eni strani SUPB omogoèa uporabnikom dostop do nekaterih podatkov, a po drugi strani pa izvaja nadzor in zašèito nad uporabo podatkov, kajti opraviti imamo z razliènimi vrstami uporabnikov, ki so na grobo deljeno lahko posredni ali pa neposredni (neprogramerji so: menujsko vodeni uporabniki, parametrièni uporabniki, uporabniki povpraševalnega jezika; programerji so aplikacijski uporabniki in sistemski programerji; pod neposredne uporabnike prištejemo upravitelje PB). Funkcije SUPB se èlenijo na nadzorne in dostopne, od katerih se slednje še nadalje razvejajo na uporabo (vkljuèuje zajemanje podatkov iz PB, ažuriranje podatkov v PB in razvojno podporo) in gradnjo (vkljuèuje izvedbo shem, izvedbo FPB in reorganizacijo PB). V primeru, da pride do podatkovnih nesreè (nekonsistentnost podatkov) je potrebno PB obnoviti. Obnavljanje PB je v domeni SUPB, ki poteka pod nadzorom upravitelja PB. V namen zagotavljanja konsistentnosti podatkov se lahko uvede dvojna PB. V primeru, da pride do izpada ene PB, se lahko ta nadomesti z drugo, kajti diskovna kontrolna enota izpisuje soèasno podatke na dva fizièno loèena diska (se izplaèa za zelo velike PB, saj olajša delo upravitelja SUPB). Tovrstna zašèita je precej draga in zato mnogokrat uporabljajo metodo kopiranja.

Po kratki predstavitvi podatkovnih baz, se bom v nadaljevanju tega poglavja posvetil okvirnemu modeliranju podatkov z namenom, da prikažem, katere vrste PB bi lahko vkljuèil v UDK MMIS, ponovno bom omenil tri- nivojsko arhitekturo PB, prikazal vzroke za podatkovno modeliranje itd.

4 Uvodno poglavje v tej magistrski seminarski nalogi sem sestavil na podlagi naslednjega vira: Mohoriè, T.(2002). Podatkovne baze. 2. popravljena izd. Ljubljana: BI- TIM.

5 Podatke sem dobil na URL: http://www.2cool4u.ch/business_it/datenmodellierung/datenmodellierung.htm#_Toc39488084 (2003-08-02)

6 Podatke sem dobil na URL: http://www-3.ibm.com/software/data/ims/ims/index.html (2003-08-12)

7 URL: http://www.gainsborough.com/software_home.htm (2003-08-12)

8 Na naslednjem spletnem naslovu lahko izvedete spletne evalvacije razliènih programskih oprem: http://www.technologyevaluation.com (2003-08-12).

9 Oglejte si URL: http://www.sybase.com/products/databaseservers (2003-07-21)

10 Za podrobnosti si oglejte URL: http://www.dbase.com/Docs/Products.htm (2003-08-13)

11 Veè o tem si lahko preberete na spletnem naslovu: http://www.mysql.com/eweek (2003-08-04)

12  http://wwwiti.cs.uni-magdeburg.de/iti_db/lehre/ordbs/ordbs-1.pdf (2003-08-12)

Nazaj na glavno stran