Osnove podatkovnih baz

Sistemi za upravljanje podatkovnih baz

  • Trajno shranjevanje
  • Datoteke?
    • neučinkovite operacije (iskanje, pisanje, ...)
    • omejitev velikosti, nedistribuiranost,
    • oteženo večuporabniško delo, ...
  • Podatkovne baze učinkovito naslavljajo vse te probleme ...

DBMS - Database management systems

Zagotavljajo trajno shranjevanje masovnih podatkovnih zbirk in pri tem poskrbijo za:

  • učinkovitost
  • zanesljivost
  • priročnost
  • varno večuporabniško shranjevanje in dostopanje do podatkov

Struktura podatkovnih baz

  • Podatkovni model (tabele, XML, graf)
  • Shema in podatki
  • Jezik za opis shem
  • Jezik za manipulacijo podatkov

Uporabniki

  • Razvijalec DBMS
  • Načrtovalec podatkovne baze
  • Razvijalec programske opreme
  • Skrbniki podatkovne baze (administrator)

Sočasen dostop

  • Transakcije: zaporedje operacij, ki se izvedejo v celoti in brez vzporednih operacij s strani drugih uporabnikov
  • ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability):
    • Atomarnost: transakcije so atomarne
    • Konsistentnost: pretvorba konsistentnega stanja v konsistentno
    • Izoliranost: rezultat transakcije neviden ostalim do zaključka transakcije
    • Stalnost: rezultati transakcij morajo ostati stalni in preživeti "okvare" baz

Vrste sistemov za upravljanje podatkovnih baz

  • RDBMS
  • Relacijski (MySQL, PostgreSQL, Oracle, SQLite, DB2, MSSQL, ...)
  • NoSQL: grafovski (Neo4j, Titan), dokumentni (MongoDB, Elasticsearch), ključ-vrednost (Dynamo, Bigtable), tabelarične (HBase), ...
  • Pogovorno rečemo sistemu za upravljanje kar "baza"

Primer - Banka

  • Sestavimo preprosto shemo za banko.
  • Kaj rabimo?
    • Osebe: ime, priimek, EMŠO, naslov
    • Račun: številka, lastnik (referenca na osebo)
    • Transakcija: številka, račun (referenca na račun), znesek, opis, čas
  • Uporabimo SQLite narečje jezika SQL

Tabela oseba

  • ime, priimek: ločimo ime in priimek - bolj kakovostni podatki
  • emso: vsaka vrstica v tabeli rabi identifikator
    • EMŠO je naravni identifikator, zato ga uporabimo
    • Če se le da, uporabljamo naravne identifikatorje
  • naslov: poln naslov brez pošte
    • lahko bi ločili ulico, številko (kaj pa poštni predal, čudne številke ...)
  • posta: uporabimo šifrant pošt in številk - lahko se skličemo na drugo tabelo (glej tabelo kraj)
    CREATE TABLE oseba (
  emso    TEXT PRIMARY KEY,
  ime     TEXT NOT NULL,
  priimek TEXT NOT NULL,
  ulica   TEXT NOT NULL,
  posta   INTEGER NOT NULL REFERENCES kraj(posta)
);

Tabela kraj

  • posta: poštna številka; identifikator
  • kraj: ime kraja
    CREATE TABLE kraj (
  posta INTEGER PRIMARY KEY,
  kraj  TEXT NOT NULL
);

Tabela racun

  • stevilka: številka računa; identifikator; želimo, da se avtomatično generira
  • lastnik: referenca na lastnika računa (tabela oseba, stolpec emso)
    CREATE TABLE racun (
  stevilka INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
  lastnik  TEXT NOT NULL REFERENCES oseba(emso)
);

Tabela transakcija

  • id: ni naravnega identifikatorja, številčimo sami
  • racun: sklic na tabelo racun, stolpec stevilka
  • znesek: celoštevilski znesek (poenostavitev: "prave" baze bi imele tu računovodski znesek, ki omogoča pravilno zaokroževanje)
  • cas: čas transakcije; poskrbimo, da se avtomatično generira ob vpisu
    CREATE TABLE transakcija (
  id     INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
  racun  INTEGER NOT NULL REFERENCES racun(stevilka),
  znesek INTEGER NOT NULL, 
  cas    TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  opis   TEXT
);

Banka - celoten SQL, narečje SQLite (1)

CREATE TABLE kraj (
  posta INTEGER PRIMARY KEY,
  kraj  TEXT NOT NULL
);

CREATE TABLE oseba (
  emso    TEXT PRIMARY KEY,
  ime     TEXT NOT NULL,
  priimek TEXT NOT NULL,
  ulica   TEXT NOT NULL,
  posta   INTEGER NOT NULL REFERENCES kraj(posta)
);

Banka - celoten SQL, narečje SQLite (2)

CREATE TABLE racun (
  stevilka INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
  lastnik  TEXT NOT NULL REFERENCES oseba(emso)
);

CREATE TABLE transakcija (
  id     INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
  racun  INTEGER NOT NULL REFERENCES racun(stevilka),
  znesek INTEGER NOT NULL, 
  cas    TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  opis   TEXT
);

Banka - narečje PostgreSQL (1)

--- VERZIJA ZA POSTGRESQL ---

-- tabela krajev s poštnimi številkami
CREATE TABLE kraj (
  posta	INTEGER PRIMARY KEY,
  kraj	TEXT NOT NULL
);

-- tabela fizičnih oseb, ki so lastniki računov
CREATE TABLE oseba (
  emso    TEXT PRIMARY KEY,
  ime     TEXT NOT NULL,
  priimek TEXT NOT NULL,
  rojstvo DATE NOT NULL,
  ulica   TEXT NOT NULL,
  posta   INTEGER NOT NULL REFERENCES kraj(posta)
);

Banka - narečje PostgreSQL (2)

-- tabela računov
-- števec računov, se avtomatično povečuje sam
CREATE SEQUENCE "rstevec" START 100000; 

CREATE TABLE racun (
  stevilka INTEGER PRIMARY KEY
           DEFAULT NEXTVAL('rstevec'),
  lastnik  TEXT NOT NULL REFERENCES oseba(emso)
);

Banka - narečje PostgreSQL (3)

-- tabela vseh transakcij (pologov in dvigov denarja)
CREATE TABLE transakcija (
  id     SERIAL PRIMARY KEY,
         -- tip INTEGER s števcem z začetkom 1
  znesek INTEGER NOT NULL,
  racun  INTEGER NOT NULL REFERENCES racun(stevilka),
  cas    TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT NOW(),
  opis   TEXT
);