SYSTEMY INFORMATYCZNE LOGISTYKI

AKADEMIA OBRONY NARODOWEJAKADEMIA OBRONY NARODOWEJ

1

SYSTEMY SYSTEMY

INFORMATYCZNE INFORMATYCZNE

LOGISTYKILOGISTYKIdr inż. Andrzej KIJdr inż. Andrzej KIJ


Systemy baz danych. Hurtownie danych


3

Literatura• I. Rojek-Mikołajczak, Bazy danych – kurs podstawowy dla inżynierów

informatyków, skrypt, Wydawnictwo Akademii Bydgoskiej, Bydgoszcz, 2004

• C.J. Date, Wprowadzenie do systemów baz danych, WNT, 2000• D. J. Ullman, Podstawowy wykład z systemów baz danych, WNT, 2001• P. Beynon-Davies, Systemy baz danych, WNT, 2001• J. Gnybek, Oracle – łatwiejszy niż przypuszczasz, Helion, 2000• K. Loney, M. Theriault, Oracle8i. Podręcznik administratora baz

danych, Helion, 2002• B. Pribyl, S. Feuerstein, Oracle PL/SQL. Wprowadzenie, Helion, 2002• M. Szeliga, ABC języka SQL, Helion, 2002• S. Roman, Access. Baza danych. Projektowanie i programowanie,

Helion, 2001• S. Forte, T. Howe, K. Wall, P. Kimmel, R. Mulle, Access 2002.

Projektowanie baz da-nych. Księga eksperta, Helion, 2002


Bazy danychBazy danych

Wstęp do teorii baz danych


5

Wprowadzenie Bazy danych są obecnie szeroko używane i można je znaleźć w firmach o różnej

wielkości:

rozpoczynając od administracji rządowej a kończąc na małych firmach czy

domu.

Codzienne działania często przynoszą kontakt z bazami danych, np.:

w przypadku użycia karty do bankomatów

system weryfikuje, czy można jeszcze wypłacić żądaną kwotę.

kody produktów

system sprawdza w bazie danych wszelkie dane takie jak nazwa, cena

system rezerwacji biletów lotniczych

system pamięta rozkład lotów samolotów, rezerwację biletów, cenę, połączenia

innych przewoźników.

wizyta u lekarza

system odszukuje kartę pacjenta, historię choroby

spis pracowników w przedsiębiorstwie

dostęp do biblioteki

i wiele innych przykładów.


6

Motywacja do rozwoju baz danych

• Posiadanie dużej ilości danych

• Trudności w przechowywaniu i udostępnianiu danych

• Konieczność szybkiego dostępu do informacji

Potrzeba:

Przechowywanie i przetwarzanie informacji o obiektach występujących w rzeczywistości


7

Przykład

• Firma sprzedająca pewne produkty • Pracownicy spędzają dużo czasu na wypełnianiu dokumentów

w formie papierowej• Kierownictwo chce usprawnić działanie firmy• Istnieje zapotrzebowanie na informacje analityczne:

— Które produkty sprzedają się najlepiej?— Którzy klienci przynoszą największe zyski?— Jaka jest dynamika sprzedaży?• Obecnie wykonanie takich analiz jest czasochłonne i żmudne • Aktualne wyniki analiz pozwolą podejmować decyzje

prowadzące do wzrostu zysków firmy

Narzędzie do realizacji zasygnalizowanych potrzeb:

System informatyczny zastępujący dotychczasowe prace:

baza danych klientów, sprzedaży, magazynu,

podsumowania


8

Co to jest baza danych

• Struktura do przechowywania informacji

• Związek informacji z rzeczywistością

• Określony format umożliwiający szybki dostęp do danych

Przykład

Zbiór informacji o książkach w bibliotece:

- jednolity format kart opisujących książki- porządek alfabetyczny wg nazwisk autorów

Przykład złej organizacji informacji

Kartki ze swobodnym opisem, odręcznym:

- brak jednolitego formatu

- utrudnienie dostępu do informacji

- różnorodność informacji


9

WnioskiWprowadzenie określonej struktury (formatu) pozwala na:

• uporządkowanie informacji• szybsze i łatwiejsze operowanie informacją

Postulat

należy skonstruować strukturę pozwalającą:

• przechowywać różne dane• opracować jednolite reguły przetwarzania takich danych


10

Definicje bazy danych

Baza danych jest to uporządkowany zbiór danych, które:

- są ze sobą wzajemnie powiązane,

- pamiętane są bez zbędnej redundancji (nadmiarowości),

- znajdują się pod wspólną kontrolą, zapewniającą ich niesprzeczność (integralność) oraz bezpieczeństwo.

Baza danych odnosi się do pewnego fragmentu rzeczywistości (np. przedsiębiorstwo, biblioteka, wydział) oraz posiada określony krąg użytkowników.


11

Definicje bazy danych cd.

Baza danych składa się z plików (zbiorów, kartotek):

Plik (tabela) – zestaw danych odnoszących się do jednej klasy obiektów lub do powiązań między klasami obiektów; plik składa się z rekordów,

Rekord – zestaw danych opisujących jeden konkretny obiekt lub konkretne powiązanie między obiektami; rekord składa się z pól,

Pole – najmniejsza jednostka danych w bazie danych, posiada wartość i nazwę.


12

Systemy baz danychKorzyści z zastosowania systemu bazy danych

• ukrycie fizycznych aspektów

przechowywania danych• standardowy język manipulacji danymi (SQL)• umożliwienie projektowania na poziomie pojęć odpowiadających obiektom występującym w rzeczywistości

System bazy danych

Implementacja pojęći związków

Interfejs użytkownika

SQL


13

System baz danych

System baz danych

System bazy danych składa się z bazy danych i systemu zarządzania bazą danych.


14

Cechy bazy danych1. Niezależność aplikacji i danych

Cecha ta ma dwa aspekty. Po pierwsze, dane mogą być wprowadzane do baz danych bez konieczności modyfikacji korzystających z nich aplikacji. Po drugie aplikacje mogą być modyfikowane np. w celu ich ulepszenia, niezależnie od stanu bazy danych.

2. Abstrakcyjna reprezentacja danych

Przygotowanie aplikacji bazy danych jest realizowana przy użyciu tzw. dedykowanych języków programowania. Twórcę aplikacji nie interesuje kolejność danych w bazie danych, ani też sposób ich reprezentacji i wyszukiwania. Pracuje jedynie w kategoriach „co robić” a nie „jak robić”.


15

Cechy bazy danych3. Różnorodność sposobów widzenia danych

Te same dane mogą być „widziane” w różny

sposób przez różnych użytkowników.

m o d e l św ia tarz ecz yw is teg o

z asó b sys tem uin fo rm a tycz n eg o

z b ió r s tru k tu rd an ych

e lem en t sk ład o w ysys tem u

in fo rm a tycz n eg o

u n iv e rsu min te rp re tac ji

jęz yk a d an ych Model świata rzeczywistego Zasób systemu informatycznego (baza danych traktowana jest jako nieprzywłaszczalny zasób SI, o

którego przydział współzawodniczą procesy współbieżne) Element składowy SI ( w tym przypadku szczególnie interesujące jest ustalenie związku między systemem

zarządzania bazą danych a systemem operacyjnym komputera oraz analiza środków sprzętowych i programowych służących do przechowywania danych, ich transmisji i komunikacji z człowiekiem)

Uniwersum (dziedzina) interpretacji języka bazy danych ( baza danych traktowana jest jako zbiór wartości wyrażeń języka danych. Dane w bazie danych pojawiają się wtedy, gdy zostaje sformułowane wyrażenie języka danych, gdyż z takim wyrażeniem związany jest określony zbiór operacji na bazie danych: tworzenie danych, ich strukturyzowanie, usuwanie, zmiana lub odczytywanie

Zbiór struktur danych (zbiór struktur danych, składających się na schemat bazy danych, jej stan, ścieżki dostępu. Struktury te przetwarzane są przez różne algorytmy: przeszukiwania, sortowania, modyfikowania, synchronizacji, optymalizacji


16

Cechy bazy danych

4. Fizyczna i logiczna niezależność danych

Fizyczna niezależność danych polega na tym, że rozszerzenie systemu komputerowego, na którym pracuje SZBD o nowy sprzęt nie narusza danych w bazach danych.

Logiczna niezależność danych ma dwa aspekty. Po pierwsze, wprowadzanie nowych danych do baz danych nie dezaktualizuje starych danych.

Po drugie dane, które nie są wzajemnie powiązane tzw. związkami integralnościowymi mogą być usuwane z baz danych niezależnie od siebie.


17

Modele danychFundamentalną cechą systemów baz danych jest zapewnienie wyższego

poziomu abstrakcji widzenia danych przez użytkowników, przesłaniając szczegóły dotyczące fizycznej organizacji danych.

Uzyskuje się to dzięki oferowanym przez bazy danych modelom danych.

Przez model danych rozumiemy zbiór koncepcji stosowanych do opisu struktury bazy danych.

Struktura ta obejmuje:

- typy danych, związki pomiędzy danymi i więzy integralnościowe nałożone na dane,

- zbiór operacji służących do definiowania, wyszukiwania i uaktualniania baz danych


18

Kategorie modeli danych

• konceptualne modele danych, zwane też modelami koncepcyjnymi lub semantycznymi. Są to modele najbardziej zbliżone poziomem abstrakcji do wymagań projektantów baz danych, stosowane w pierwszych etapach projektów w celu weryfikacji wyróżnionych w mini świecie obiektów i związków między nimi.

• implementacyjne modele danych, stosowane do transformacji wcześniej przygotowanego modelu konceptualnego do konkretnego modelu danych baz danych, a więc do postaci, która jest zgodna z wymaganiami określonego SZBD. Wśród modeli implementacyjnych wyróżniamy modele: hierarchiczny, sieciowy, relacyjny, obiektowy i dedukcyjny.


19

Kategorie modeli danych

• fizyczne modele danych określające sposoby organizacji danych w pamięci zewnętrznej komputera. Modele te można rozpatrywać w sposób bardziej lub mniej szczegółowy. Przy najwyższym stopniu szczegółowości rozważa się poszczególne bity przechowywane w pamięci, ich znaczenie i adres. Natomiast na niższym stopniu szczegółowości operuje się pojęciami takimi jak rekord i plik.


20

Klasyfikacja systemów baz danych ze względu na:1. Model danych, który jest głównym kryterium używanym do klasyfikacji

systemów baz danych

• Model sieciowy 1961 Bachman

• Model hierarchiczny 1965 - 1970

• Model relacyjny 1970 Codd

• Model obiektowy 1985

• Model dedukcyjny ’90

Na te modele nakładane są nowe możliwości baz danych. Wyróżniamy przestrzenne (spatial) bazy danych, temporalne bazy danych, multimedialne i hipermedialne bazy danych - ’90.


21

Klasyfikacja systemów baz danych ze względu na:2. Liczbę użytkowników

Systemy jednoużytkowe obsługują w danej chwili jednego

użytkownika. Najczęściej występują na PC.

Systemy wieloużytkowe, występujące w większości baz danych,

obsługują jednocześnie wielu użytkowników.


22

Klasyfikacja systemów baz danych ze względu na:3. Liczbę węzłów (sites)

Baza danych scentralizowana dane są pamiętane na komputerze w

pojedynczym węźle, scentralizowana baza danych może obsługiwać wielu

użytkowników, ale rezyduje na jednym komputerze.

System rozproszonej bazy danych DBMS może mieć aktualną bazę danych

i oprogramowanie rozproszone na wiele węzłów połączonych w sieć

komputerową. Jednorodne rozproszone bazy danych używają tego samego

oprogramowania DBMS we wszystkich węzłach (homogeneous DDBMSs).

Ostatni trend to łączenie oddzielnych baz danych już egzystujących. Są to

różnorodne rozproszone bazy danych (Federated or Multidatabase system),

które są luźno ze sobą połączone i mają pewną lokalną autonomię.


Hurtownie danychHurtownie danych

„„Hurtownia danych to zbiór zintegrowanych,Hurtownia danych to zbiór zintegrowanych,

nieulotnych, ukierunkowanych baz danych,nieulotnych, ukierunkowanych baz danych,

wykorzystywanych w systemachwykorzystywanych w systemach

wspomagania decyzji.”wspomagania decyzji.”

W.H.InmonW.H.Inmon


24

Hurtownia danych – rodzaj bazy danych, która jest zorganizowana i zoptymalizowana pod kątem pewnego wycinka rzeczywistości.

Hurtownia danych jest wyższym szczeblem abstrakcji niż zwykła relacyjna baza danych (choć do jej tworzenia używane są także podobne technologie).

W skład hurtowni wchodzą zbiory danych zorientowanych tematycznie (np. hurtownia danych klientów).

Dane te często pochodzą z wielu źródeł, są one zintegrowane i przeznaczone wyłącznie do odczytu.


25

Architektura hurtowni danychArchitektura hurtowni danych::W hurtowniach danych możemy wyróżnić nastepujące architektury:- schemat gwiazdy:


26

Schemat gwiazdy jest najprostszym modelem hurtowni danych. Jego nazwa wzięła się z wyglądu schematu danych, w którym w centralnym miejscu znajduje się tabela faktów otoczona przez tabele wymiarów.

Dane w tabeli faktów powinny być znormalizowane do trzeciej postaci normalnej, natomiast tabele wymiarów są zwykle zdenormalizowane przy czym dla każdego z wymiarów może występować tylko jedna zdenormalizowana tabela.

Tabela faktów składa się z dwóch typów kolumn:

- kolumy zawierające wartości numeryczne o danym fakcie tzw. miary

- kolumny z kluczami obcymi do tablic wymiarów


27

Schemat gwiazdy dla sprzedaży nieruchomościSchemat gwiazdy dla sprzedaży nieruchomości


28

Schemat płatka śniegu


29

• Czas • Klient • Produkt • Lokalizacja • Biuro Sprzedaży

Z reguły w hurtowni danych jest zdefiniowanych co najmniej kilkanaście wymiarów, a najczęściej spotykanym i wymiarami są:

Hierarchia każdego z wymiarów ustawiona jest za pomocą Poziomów.

Przykładowo, hierarchia poziomów może być ułożona w następujący sposób:

• wymiar Czas: Rok -> Kwartał -> Miesiąc -> Tydzień -> Dzień • Klient: Grupa klientów -> Nazwa klienta • Produkt: Linia Produktu -> Grupa Produktu -> Produkt • Lokalizacja: Obszar -> Region -> Kraj


30

Kategorie to elementy danych które opisują poziomy w wymiarach.

Przykładowo, dla wymiaru Lokalizacji, w hurtowni danych zostały ustawione poziomy obszaru, regionu i kraju. W tym przykładzie dla Polski kategoriami będą: • Obszar - Europa

• Region - Europa Środkowa • Kraj - Polska

Typowe, najczęściej występujące Miary w hurtowniach danych to:

• Przychód netto • Przychód brutto • Waga • Ilość • Koszt • Upust


31


32

Przepływ informacji w hurtowni danych:Przepływ informacji w hurtowni danych:


33

Schemat połączenia oddziałów firmySchemat połączenia oddziałów firmy


34

Architektura klient – serwerArchitektura klient – serwer


35

Zastosowanie replikacji w medycynieZastosowanie replikacji w medycynie


36

Bezpieczeństwo baz danychBezpieczeństwo baz danych::

• kradzież i defraudacja;

• utrata poufności (tajności) danych (dane o kluczowym znaczeniu dla instytucji);

• utrata prywatności (dane osób prywatnych);

• brak integralności (powstanie niespójnych lub błędnych danych);

• uniemożliwienie dostępu.

Mechanizm zabezpieczający bazę danych przed przypadkowym lub celowym zagrożeniem, jak np.:


37

Zabezpieczenia systemoweZabezpieczenia systemowe::

• Uprawnienia;

• Perspektywy (użytkownik nie jest świadom istnienia atrybutów i wierszy, które nie znajdują się w perspektywie – bardziej ograniczony dostęp niż do relacji z odpowiednimi prawami);

• Składowanie (wykonywany okresowo proces tworzenia kopii bazy danych i pliku dziennika na dodatkowych nośnikach pamięci) i odtwarzanie (w razie awarii kopia archiwalna i szczegóły zapisane w dzienniku służą do odtworzenia spójnego, jak najbardziej aktualnego stanu bazy danych );

• Integralność (więzy integralności zapobiegają wystąpieniu niepoprawnych danych, które mogłyby spowodować wygenerowanie);

• Szyfrowanie (symetryczne i niesymetryczne);


DziękujDziękujęę za za uwagęuwagęCzy są jakieś pytania?

SYSTEMY INFORMATYCZNE LOGISTYKI

Documents

Transcript of SYSTEMY INFORMATYCZNE LOGISTYKI