עקרונות מערכות לניהול בסיס נתונים

1

עקרונות מערכות לניהול עקרונות מערכות לניהול בסיס נתוניםבסיס נתונים

2

מערכות בסיסיות לניהול נתוניםמערכות בסיסיות לניהול נתונים

תו, שדה, רשומה,קובץ•

ארגון קבצים:ארגון קבצים:•סדרתי, אינדקס סידרתי, אקראי

סוג הגישה לקובץ:סוג הגישה לקובץ:•גישה סדרתית, גישה ישירה

3

4

מערכות בסיסיות לניהול נתוניםמערכות בסיסיות לניהול נתונים

או יותרבקובץ אחדבקובץ אחד יישום מטפלת כל תוכניתכל תוכנית•

בצורת האיחסון תלות מוחלטתתלות מוחלטת היישום תוכניתתוכניתל•, הניהול והטיפול בהם.הנתוניםהנתוניםהפיסית של

כמעט בלתי כמעט בלתי בין יישומים שונים - שיתוף נתוניםשיתוף נתונים•אפשריאפשרי

לכפילות בנתוניםלכפילות בנתוניםגורם •

5

מערכות לניהול קבצים - מערכות לניהול קבצים - File Management File Management

SystemSystem

הפיסיהפיסי את המפתח מטיפול במבנה משחררתמשחררת•הנתוניםהנתוניםשל

ליצירת הקובץ ואחזקתומספקת כליםמספקת כלים•

אשר מהוות שגרות סטנדרטיות לגישה לנתוניםשגרות סטנדרטיות לגישה לנתונים•חלק מהמערכת לניהול קבצים

IBM של VSAMVSAMמערכת מערכת דוגמא: •

6

מערכות לניהול קבצים - מערכות לניהול קבצים - File Management SystemFile Management System

תוכניות היישום מכירות את התכונות הפיזיות •של הקובץ )מבנה רשומה, מפתחות, שיטת

הגישה לקובץ(

שינוי בתכונות פיזיות אלה מחיבות שינוי מקביל •בתוכנית היישום

7

8

מערכות לניהול קבצים -מערכות לניהול קבצים - File Management File Management

SystemSystem תוכניות יישום ניגשות לאותו קובץ, ולכן - 3•

כל אחת מכילה את הגדרת רשומת הקובץ•

כל תוכנית יישום מקבלת עותק נפרד של תוכנת •המערכת לניהול קבצים

המערכת לניהול קבצים אינה מטפלת בקשרים •בין הקבצים אלא בקובץ הבודד בלבד

9

מערכות לניהול קבצים -מערכות לניהול קבצים - File Management SystemFile Management System

חסרונות -•: ניתן לבטל רשומת מרצה מבלי אמינות הנתוניםאמינות הנתונים•

לעדכן בהתאם את כל רשומות הקורס בהם הוא מלמד

: רמת תמיכה נמוכה לשינויים במבנה הנתוניםרמת תמיכה נמוכה לשינויים במבנה הנתונים•כל שינוי במבנה הרשומה דורש שינוי בהגדרת

הרשומה בכל תוכניות היישום הניגשות אליה - דבר המצריך הידור מחדש

10

מערכת לניהול בסיסי נתוניםמערכת לניהול בסיסי נתונים

בסיס נתונים: אוסף של טבלאות הקשורות •ביניהם בקשרים לוגיים המאפשרים את שיתוף

הנתונים בין היישומים השונים

בנוסף לטבלאות המכילות את הנתונים מכיל •בסיס הנתונים גם אוסף טבלאות המתארות את

מבנה בסיס הנתונים עצמו.

11

מערכת לניהול בסיסי נתוניםמערכת לניהול בסיסי נתונים

בד”כ כל טבלה מאוחסנת בקובץ פיזי נפרד•

ניתן לאחסן מספר טבלאות באותו קובץ פיזי•

ואפילו את כל הטבלאות בקובץ פיזי אחד•

12

מערכת לניהול בסיסי נתוניםמערכת לניהול בסיסי נתונים

אי-תלות פיזית ולוגית בין תוכניות היישום לבין •מבנה בסיס הנתונים

הנתונים תיאור תיאורשלא כבמערכת לניהול קבצים -• מהווה ולאולא הנתונים מבסיסמבסיסהנו חלק אינטגרלי

מתוכנית היישוםמתוכנית היישוםחלק

13

מערכת לניהול בסיסי נתונים טבלאיים מערכת לניהול בסיסי נתונים טבלאיים RDBMSRDBMS Relational Data Base Management Relational Data Base Management

SystemSystemתוכנה ייעודית המאפשרת לתוכנית יישום לגשת •

בנוחות וביעילות אל הטבלאות ולבצע את הפעילויות הדרושות

פונקציות בסיסיות: 3תומכת ב- •( Data Definitionהגדרת הנתונים )

( Data Manipulation טיפול בנתונים )(Data reliabilityאבטחת אמינות )

14

Data ManipulationData Manipulationטיפול בנתונים טיפול בנתונים

גישה לבסיס הנתונים מתוך תוכניות היישום או •באופן ישיר ע”י המשתמש וביצוע:

שליפת נתונים הצגת נתונים לפי חתכים שונים

עדכון טבלאות הוספת שורות חדשות לטבלה

ביטול שורות קימות

15

אבטחת אמינותאבטחת אמינות

: הבטחת אמינות בסיס הנתונים•ברמת הטבלה הבודדת

ברמת הקשרים בין הטבלאות

התוצאה:• הגדלת אמינות המידע

16

17

18

Global SchemaGlobal Schemaסכימה גלובלית סכימה גלובלית

מתארת את הטבלאות•

עמודות בכל טבלה•

( של כל עמודהData Type טיפוס הנתונים )•

(Primary Key מפתח עיקרי )•

קשרים לוגיים בין טבלאות•

אילוצים על ערכים בטבלה•

19

DDLDDLשפה להגדרת נתונים שפה להגדרת נתונים Data Definition LanguageData Definition Language

אוסף פקודות להגדרת הסכימה הגלובלית •השפה מאפשרת:•הגדרת טבלאות, עמודות, טיפוס נתונים, מפתח עיקרי•תחומי ערכים מותרים•קשרים לוגיים•כללי הגנה•( המופעלים בתנאים מסוימים Triggersמזניקים )•

ומבצעים פעולות מסוימות

20

אוסף פקודות להגדרת סכימהאוסף פקודות להגדרת סכימה

21

( /( /Sub SchemaSub Schemaתת-סכימה )תת-סכימה )((ViewViewטבלאות מדומות )טבלאות מדומות )

חלק מבסיס הנתונים הנגזרים על פי הצרכים המיוחדים •של המשתמש או של תוכנית היישום

( Viewמאפשרת ליצור לכל משתמש נקודת מבט )•ייחודית המותאמת לצרכיו

הטבלה המדומה: •יכולה להכיל רק חלק מהשורות או העמודות, מאפשרת שינוי שמות סימבוליים של העמודות,

מאפשרת כללי הרשאה שונים מאפשרת הכלת עמודות מחושבות

22

Physical SchemaPhysical Schemaסכימה פנימית סכימה פנימית

תיאור המבנה הפיזי של הטבלאות כפי שהן •מאוחסנות ביחידות ההחסנה השונות

מכילה פרטים על: •צורת האחסון של הטבלאות

שיטות הגישה לשורות הטבלה (Hashing )ע”י אינדקס או מנגנון

( Blockמספר שורות בגוש ) סוג יחידת האחסנה של הטבלה

23

24

Data DictionaryData Dictionaryמילון נתונים מילון נתונים

קובץ מערכת המכיל את כל ההגדרות של: • הסכימה הגלובלית

והסכימה הפנימית

נותן תשובות לשאלות: •אילו טבלאות מנוהלות בבסיס הנתונים אלו עמודות מנוהלות בטבלה מסוימת

מהו תחום הערכים המותר לגבי עמודה מסוימת, ועוד

25

DMLDMLשפה לטיפול בנתונים שפה לטיפול בנתונים Data Manipulation LanguageData Manipulation Language

תוכניות היישום המבקשות לגשת אל הנתונים •חייבות להשתמש בשפה לטיפול בנתונים

•SQL :שפה לאחזור ושינוי תוכן הנתונים - אחזור שורות מטבלאות, עדכון שורות, ביטול

שורות, והוספת שורות

•Embedded SQL שיבוץ פקודות - SQL סטטיות או דינמיות בתוך שפת תכנות מארחת הדורשת

שירותי קדם-מהדר

26

DMLDMLשפה לטיפול בנתונים שפה לטיפול בנתונים Data Manipulation LanguageData Manipulation Language

לאוסף של SQLקדם מהדר - יודע לתרגם פקודות • לתוך השפה המארחתCALLפקודות

תומך בעבודה עם קדם מהדר בשפות Oracleלדוגמא: • וכן Cobol, Pascal, PL/1, Adaהתכנות:

)יוסבר בהמשך(APIבממשק תכנות יישומים -

27

בתוך שפת תכנות בתוך שפת תכנות SQLSQLשיבוץ פקודות שיבוץ פקודות מארחתמארחת

28

אפשרויות הגישה לבסיסי נתונים אפשרויות הגישה לבסיסי נתונים טבלאיים מתוך תוכנית היישוםטבלאיים מתוך תוכנית היישום

מהנדס היישום: •לתוך השפה SQL משבץ את פקודות ה- *

הדורשת שירותי קדם מהדר המארחת משתמש בממשק תכנות * API : SQL Applicationיישומים -

Programming Interface כאן אין דרישה לקדם -מהדר - היישום בונה את כל

CALLהפניות ע”י שימוש בפקודה מפרסם את כל - יצרן בסיס הנתונים

וכיצד יש להפעילם שהמערכת מסוגלת לספק השירותים

29

אפשרויות הגישה לבסיסי נתונים אפשרויות הגישה לבסיסי נתונים טבלאיים מתוך תוכנית היישוםטבלאיים מתוך תוכנית היישום

לדוגמא : •* Sybase -ו SQL Server תומכות רק בממשק

API תומכת בעבודה עם קדם Informix מערכת *

מהדר בשיטה הסטטית והדינמית בשפות Cobol, C, Ada

30

עקרון ההפעלה של מערכות עקרון ההפעלה של מערכות RDBMSRDBMS

31

עקרון ההפעלה של מערכות עקרון ההפעלה של מערכות RDBMSRDBMS

32

עקרון ההפעלה של מערכות עקרון ההפעלה של מערכות RDBMSRDBMS

מממשות תפישה לא פרוצדורלית SQLפקודות •לעומת התפישה הפרוצדורלית של מערכות

ישנותDBMSלניהול קבצים / מערכות

33

34

דורות של שפות תכנותדורות של שפות תכנות

C, ADA, PASCAL, JAVA, COBOL PL/1 - 3דור •

-4דור • של חברת משוב, MAGICMAGIC שפת

DELPHIDELPHI שפת , שפת Insight של חברת

Visual BasicVisual Basic ,של מיקרוסופט , Oracle של DeveloperDeveloperשפת

Sybase של Power BuilderPower Builder שפת

35

44שפות דור שפות דור

מאופיינות ב-•

של יישומיםפיתוח מהיר•

בתפריטים וחלונותפקודות חדשות לטיפול •

עם בסיסי נתונים פקודות התומכות בעבודה •טבלאיים

קדם-מהדראין צורך בשירותי •

36

מחולל שאילתות ודוחותמחולל שאילתות ודוחות

מחולל שאילתות/דוחות: • Discoverer של

Oracle Business Objects של Business Objects

37

WEBWEBגישה משרת גישה משרת

38

מודל גישה לבסיסי נתונים -מודל גישה לבסיסי נתונים -WEBWEBגישה משרת גישה משרת

HTML( מציג טופס כדף במבנה Browserדפדפן )•פירטי קלט הזנת•HTTP באמצעות פרוטוקול WEBקלט מגיע לשרת • SQLהפעלת יישום הבונה שאילתת •היישום נשלח לשרת בסיס הנתונים•SQLביצוע פקודות •WEBהחזרת תוצאות השאילתא לשרת •עם הפלט HTMLבניית דף • אל הדפדפןHTTPשיגור ברשת האינטרנט בפרוטוקול •

39

יתרונות טכנולוגיית בסיסי הנתוניםיתרונות טכנולוגיית בסיסי הנתונים - שיתוף נתונים בין היישומים Data Sharing שיתוף נתוניםשיתוף נתונים•

השונים )שיתוף נתונים בין יחידות הארגון השונות( - ניהול קשרים, בדיקת Data Integrity אמינות הנתוניםאמינות הנתונים•

תקינות באופן מרכזי - כלים מתוחכמים Data Availability זמינות הנתוניםזמינות הנתונים•

לשליפה ועדכון - כל הנתונים מוגדרים Standartization סטנדרטיזציהסטנדרטיזציה•

ומנוהלים ע”י מנהל בסיס הנתונים ולא ע”י כל תוכנית יישום בנפרד.

ובבדיקת תקינותובבדיקת תקינות נתונים שמותשמות בהגדרת לאחידותלאחידותמביא

40

יתרונות טכנולוגיית בסיסי הנתוניםיתרונות טכנולוגיית בסיסי הנתוניםקלות קלות ( -( -Flexibility to ChangesFlexibility to Changesגמישות לשינויים )גמישות לשינויים )•

בהתאמת בסיס הנתונים ותוכניות היישום לשינויים בארגוןבהתאמת בסיס הנתונים ותוכניות היישום לשינויים בארגוןהגדרה ברורה למי הגדרה ברורה למי - ((Data SecurityData Securityאבטחת נתונים )אבטחת נתונים )•

מותר לעשות מה ועל איזה נתוניםמותר לעשות מה ועל איזה נתונים - כשל - כשל ((Transaction ProcessingTransaction Processingתמיכה בעיבוד תנועות )תמיכה בעיבוד תנועות )•

במהלך ביצוע תנועה או אי השלמתה גורם לשחזור המצבבמהלך ביצוע תנועה או אי השלמתה גורם לשחזור המצב אפשרות אפשרות ( -( -Concurrent UpdateConcurrent Updateתמיכה בעדכון בו-זמני )תמיכה בעדכון בו-זמני )•

לעדכון בו-זמני של הנתונים ע”י מספר משתמשים )שירותי לעדכון בו-זמני של הנתונים ע”י מספר משתמשים )שירותי נעילה ושחרור(.נעילה ושחרור(.

41

חסרונות טכנולוגיית בסיסי חסרונות טכנולוגיית בסיסי הנתוניםהנתונים

הדורשת מיומנות בהפעלתה הדורשת מיומנות בהפעלתה תוכנה מורכבתתוכנה מורכבת - סבוכיותסבוכיות•ואחזקתהואחזקתה

מאות דולרים לתחנת עבודה פרטית, עשרות אלפי מאות דולרים לתחנת עבודה פרטית, עשרות אלפי - עלותעלות•דולרים לשרתים מחלקתיים ועד מאות אלפי דולרים דולרים לשרתים מחלקתיים ועד מאות אלפי דולרים

למערכות מחשב גדולותלמערכות מחשב גדולות, ושטחי עבודה בדיסק, ושטחי עבודה בדיסקCPUCPUיותר זיכרון, יותר זיכרון, - משאבי חומרהמשאבי חומרה•תקלה יכולה לגרום להשבתה של חלק גדול תקלה יכולה לגרום להשבתה של חלק גדול - רגישות לתקלותרגישות לתקלות•

מפעילות הארגוןמפעילות הארגוןברשומה ברשומה בגלל הקשרים בין הנתונים, תיקון בגלל הקשרים בין הנתונים, תיקון - מורכבות בשחזורמורכבות בשחזור•

אחת גורר תיקונים רבים נוספים בטבלאות הקשורותאחת גורר תיקונים רבים נוספים בטבלאות הקשורות

42

תרגילים: בחן את מערכות המידע השונות הפועלות בארגון בו הנך לומד או עובד. 1•

- בדוק האם מערכות מידע אלו משתמשות במערכות ניהול קבצים או במערכות ניהול בסיסי נתונים. - באיזה שפות תכנות משתמשים בארגון?

- האם מערכות אלו מנהלות מילון נתונים מרכזי, או שהגדרת הנתונים נמצאת בכל תוכנית יישום?

, כיצד RDBMS - לגבי מערכת מתבצעת הגישה לבסיס הנתונים מתוך תוכנית היישום. האם קיימות פקודות

SQL בתוך השפה המארחת הדורשות שירותי קדם-מהדר או שהיישום ?APIמשתמש בממשק

עליך לבנות יישום באינטרנט:. 2• - היישום מאפשר לתושבי העיר לגשת לאתר של הספרייה העירונית

ולבדוק אם יש בספריה ספר מסוים, והאם הוא זמין להשאלה. - תאר את מרכיבי היישום ואת שלבי העבודה שלו. הערה: תוכל לבצע תרגיל זה באופן תיאורטי אך רצוי לבדוק היכן קיימת ספריה שברשותה אתר שניתן לפנות אליו באמצעות

האינטרנט.