Helsingin yliopisto/tktl DO Tietokantojen perusteet, s 2000 Johdanto & yleistä Harri Laine 1. Tietokanta. Tiedosto

Transkriptio

1 Tietokanta Tiedosto Tietokanta (database) jotakin käyttötarkoitusta varten laadittu kokoelma toisiinsa liittyviä säilytettäviä tietoja Ohjelmointikielissä apumuistiin tallennettuja tietoja käsitellään tiedostoina (file, data stream). Tiedostoja on rakenteisia (structured) ja vapaamuotoisia (text file). Rakenteinen tiedosto muodostuu tietueista (record). Tietue puolestaan jakautuu kenttiin (field) 1 2 Tietokanta - tietoriippumattomuus Tietokanta - tietoriippumattomuus Kun ohjelmassa määritellään tiedostot ohjelmointikielen omin keinoin miten taataan yhtenäisyys samoja tietoja käyttävien ohjelmien välillä (erilliset include osiot) miten toisella kielellä kirjoitetun ohjelman pitäisi määritellä tiedot (vain jotkin muodot ovat yhteensopivia) Tietokannoissa tiedon kuvaus on irrallaan ohjelmista kaaviona 3 Kun jokin ohjelma tarvitsee tiedostoon lisätietoja (tietueeseen uusia kenttiä) tavallisia tiedostoja käytettäessä kaikki muuttunutta tiedostoa käsittelevät ohjelmat on käännettävä uudelleen Ohjelman tietoriippumattomuus: Ohjelma täytyy kääntää uudelleen vain, jos sen itse tarvitsemien tietojen rakenne muuttuu kaavion sisältyvät erilaiset näkymät tietoon mahdollistavat tietoriippumattomuuden 4 Tietokanta / samanaikainen käyttö Tietokannat / hakumahdollisuudet Tavanomaiset tiedostot yksi käyttäjä kerrallaan Tietokannat useita samanaikaisia käyttäjiä käyttäjät häiritsevät toisiaan mahdollisimman vähän 5 Tiedosto peräkkäiskäsittely = käy läpi kaikki siinä järjestyksessä missä tietueet sijaitsevat tiedostossa haku osoitteen (esim. tietueen järjestysnumero) perusteella Tietokanta kohteena annetun hakukriteerin täyttävät hakukriteeri perustuu tiedon sisältöön ei sijaintipaikkaan 6 Harri Laine 1

2 Tietokanta / suojaus Tietokanta /tapahtumakäsittely ja elvytys Käyttöjärjestelmä suojaa tiedostoja ja hakemistoja luku-, kirjoitus-, suoritusoikeus koko tiedostolle Tietokannat täsmäsuojaus, jopa tietoalkiotasolla käyttöhistoria operaatiotarkkuudella niin haluttaessa Tiedosto käyttäjän tai sovellusohjelman on huolehdittava varmuuskopioinnista, varmistuksista, operaatioiden peruutuksista Tietokanta takaa vahvistetun operaation läpimenon operaatiosarjan peruminen mahdollista vahvistukseen asti elpyminen virhetilanteista 7 8 Tietokanta / suuret dynaamiset tietomäärät Tietokanta / tietojen väliset riippuvuudet Kasvavat tietomäärät edellyttävät mukautuvia ja tehokkaita tiedostorakenteita nopea haku annetun kriteerin perusteella tiedoston koon kasvaminen ei saa merkittävästi vaikuttaa tiedonsaannin aikaan Rakenteiden viritys ilman, että ohjelmia joudutaan muuttamaan 9 Tietokanta kuvaa reaalimaailman ilmiöitä Reaalimaailmassa vallitsevien sääntöjen (esim. Henkilöllä vain yksi puoliso) on oltava voimassa myös reaalimaailmaa kuvaavassa tietokannassa jos sääntöjä valvotaan sovellusohjelmassa on valvonta sisällytettävä jokaiseen tietoja muokkaavaan ohjelmaan vaihtoehtona erillinen sovellusohjelmien ulkopuolinen valvontamekanismi ( valvoo) 10 Tietokantajärjestelmä (database system) Suorakäyttöliittymä Ohjelmointirajapinnat tietokannanhallintajärjestelmä Harri Laine 2

3 Suorakäyttöliittymä Suorakäyttö liittymä Ulkoiset liittymät Ohjelmointi rajapinnat Ohjelmointi rajapinnat 13 Kuvaustietoa, metatietoa 14 Pääsyn valvonta (authorization control) tarkastaa käyttäjien oikeudet operaatioihin Kyselyn optimoija (query optimizer) laatii toteutussuunnitelman halutuille operaatiolle Transaktion hallinta (transaction manager) valvoo samanaikaisia operaatioita varaa ja vapauttaa resursseja, huolehtii operaatioiden päättymisistä ja mahdollisista peruutuksista. 15 Eheyden valvonta (integrity control) valvoo, etteivät an kohdistuvat muutokset riko tietokannalle määriteltyjä oikeellisuussääntöjä. Suorittaja (command processor) operaatioiden suoritusta Puskurien hallinta (buffer management), vastaa keskusmuistin ja apumuistin välisestä tiedonsiirrosta Hakumenetelmät (access methods) suorittaa tiedonhaut toteutussuunnitelman mukaisesti 16 Tietokanta tietoverkossa Tietokanta tietoverkossa (keskuskone tk) Henkilökohtainen 17 keskuskone 18 Harri Laine 3

4 Tietokanta tietoverkossa / tiedostopalvelin työasema Tiedostot levylohkot Tietokanta tietoverkossa / asiakas - palvelin Kyselyjä --> palvelinliittymä asiakasliittymä tiedostojärjestelmä tiedostopalvelin 19 asiakasliittymä <-- Hakujen tuloksia 20 Tietomalli Näkökulmat tietoon Tietomallilla (data model) tarkoitetaan tiedon rakenteen määrittelevää kehikkoa - käsitteistöä Tietoa voidaan tarkastella eri näkökulmista - eri abstraktiotasoilla Tiedon abtraktiotasot Käsitetaso, kohdetaso (conceptual level, real word level): mitä tietoja käsitellään, miten tiedot liittyvät yhteen (millainen on se kohde, jota tiedoilla pitäisi kuvata; asiat, joita pitäisi esittää) Rakennetaso, looginen taso (structural level, logical level): Minkälaisia käsiteltäviä rakenteita tiedot muodostavat - esim. eri ohjelmointikielten näkemykset tiedosta Näkökulmat tietoon Talletustaso, fyysinen taso (physical level): Minkälaisina koneenläheisinä rakenteina tiedot tallennetaan ja miten niitä voidaan käsitellä - minkälaiset rakenteet tehostavat hakua, onko tiedot hajautettu vaiko kaikki keskitetysti samassa paikassa. Autoja, henkilöitä, Henkilöllä on nimi Autolla on omistaja, joka on henkilö Taulu AUTO(rekno, malli) Taulu HENKILO(nimi, ) rakennetaso käsitetaso Tiedosto Auto levyllä X1135 Indeksi AiX (auto, rekno) talletustaso Harri Laine 4

5 Tietomallit tietokannan kuvaamisessa kohdetason kuvaus tietokannasta käsitetason Tietokanta ohjelmointikielen x näkemys tietokannasta ohjelmointikielen y näkemys tietokannasta kielen x kielen y tallenusrakenteiden kuvaus fyysinen 25 Harri Laine 5