Zaawansowane Systemy Baz Danych

dr inż. Olga Siedleckaolga.siedlecka@icis.pcz.pl

Instytut Informatyki Teoretycznej i StosowanejPolitechnika Częstochowska

4 maja 2009 r.

Zaawansowane SZBD

Plan seminarium

Wprowadzenie

Stosowane najczęściej rozwiązania i ich wadyZaawansowane technologie:

Aktywne systemy baz danychSemistrukturalne systemy baz danychMultimedialne systemy baz danychStrumieniowe systemy baz danychTemporalne systemy baz danychMMDBSMikro systemy baz danych

Podsumowanie

Zaawansowane SZBD

Wprowadzenie

Czym jest baza danych

Baza danych w różnych aspektach:

aspekt składniowy i operacyjny - baza danych to spójny zestawdanych i metadanych, posiadających zdefiniowaną strukturę, naktórych można wykonać operacje wyszukiwania i aktualizacji;

aspekt semantyczny - baza danych ma za zadanie odwzorowaniefragmentu świata rzeczywistego;

aspekt pragmatyczny - tworzona do określonych zadań, w celuszybkiego uzyskiwania informacji.

Zaawansowane SZBD

Wprowadzenie

Baza danych

to uporządkowany zbiór logicznie powiązanych ze sobą informacji, którejzadaniem jest odwzorowanie fragmentu rzeczywistości w sposób spójny,ułatwiający przechowywanie i przeszukiwanie danych.

Dane przechowywane w bazie danych muszą spełniać następujące warunki:

zgodność z rzeczywistością

trwałość

Zaawansowane SZBD

Wprowadzenie

Model danych

Model danych

metajęzyk do mówienia o danych i systemach bazodanowych

sposób rozumienia organizacji danych

ogólne założenia dotyczące architektury bazy danych

teorie matematyczne dotyczące struktur danych i dostępu do danych

Zaawansowane SZBD

Wprowadzenie

System zarządzania bazą danych I

System zarządzania bazą danych - SZBD

(ang. database management system - DBMS) jest zorganizowanymzbiorem narzędzi , umożliwiającym gromadzenie, utrzymywanie iadministrowanie trwałymi i masowymi zbiorami danych.

System bazy danych to baza danych i system zarządzania bazą danych.

Zaawansowane SZBD

Wprowadzenie

System zarządzania bazą danych II

SZBD oferuje:

język do obsługi i definowania danych, zarządzania systemem oraztransakcjami

spójność i bezpieczeństwo danych

szybki dostęp do danych

współbieżność dostępu

niezależność danych

administracje danymi

rożnorodność interfejsów

efektywne składowanie i przetwarzanie danych

Zaawansowane SZBD

Popularne rozwiązania

Popularne rozwiązania

Najczęściej stosowane rozwiązania wśród SZBD:postrelacyjne bazy danych - bazy relacyjne poszerzone o :

elementy obiektowości,obsługę xml,rozwiązania analityczne,zapytania historyczne, itd....

obiektowe bazy danych.

Zaawansowane SZBD

Popularne rozwiązania

Wady

Wady popularnych rozwiązań:

SZBD do wszystkiego - czyli do niczego,

model relacyjny zbyt płaski dla odwzorowania świata rzeczywistego,

nadbudowanie modelu relacyjnego ulepszeniami z innych modelizaburzyło jego jasną strukturę,

problemy ze standaryzacją danych,

problemy z wydajnością,

pasywność,

przechowywanie jednego (często jedynie aktualnego) obrazurzeczywistości.

Zaawansowane SZBD

Popularne rozwiązania

Technologie bazodanowe

Zaawansowane SZBD

Aktywne systemy baz danych

Aktywne systemy baz danych

Aktywny system baz danych

- system, który jest aktywny nawet wtedy, gdy nie są do niego jawniekierowane żadne transakcje czy żądania. Zmiana stanu bazy następuje naskutek:

zajścia określonego zdarzenia zewnętrznego,

zakończenia realizacji określonego zbioru transakcji kierowanych doSZBD

upływu określonego kwantu czasu,

kombinacji dwóch powyższych przypadków.

Zaawansowane SZBD

Aktywne systemy baz danych

Cechy aktywnych systemów baz danych

Aktywne systemy baz danych wykorzystują:

model definiowania aktywnych reguł: Event - Condition - Action,

modele aktywności - zależności czasowe i przyczynowo-skutkowemiędzy zdarzeniami i akcjami,

operatory zdarzeniowe.

Zaawansowane SZBD

Semistrukaturalne systemy baz danych

Semistrukturalne systemy baz danych I

Semistrukturalny system baz danych

- zapewnia trwałe przechowywanie danych w strukturach XML,wykorzystuje języki zapytań takie jak: XQuery, XPath, XQL, XML-QL,QUILT, posiada bardzo dobrą przenaszalność. Umożliwia zagnieżdżanie ihierarchizacje danych.

Przykłady:

dbXML

eXist

Sedna

BaseX

Zaawansowane SZBD

Semistrukaturalne systemy baz danych

Semistrukturalne systemy baz danych II

Podejście dano-centryczne:XML wykorzystywany jako medium transportoweregularna struktura dokumentówdane na niskim poziomie szczegółowościdane pochodzą z bazy danych lub mają być wprowadzone do bazydanych

Podejście dokumento-centrycznedokumenty najczęściej tworzone ręcznienieregularna struktura dokumentówstosunkowo duża ziarnistość danych

Zaawansowane SZBD

Multimedialne systemy baz danych

Multimedialne systemy baz danych I

Multimedialny system baz danych

- jego przeznaczeniem jest przechowywanie i wyszukiwanie danychdotyczących zawartości multimedialnych (nagrań muzycznych, filmów,grafiki, itp.).

Klasyfikacja danych:

ciągłe (dźwięk, mowa, animacja, video) - uwzględnienie wymiaru czasu

dyskretne (tekst, obraz, grafika komputerowa, typy konwencjonalne) -bez uwzględniania czasu.

Zaawansowane SZBD

Multimedialne systemy baz danych

Multimedialne systemy baz danych II

Wyzwania:

duży rozmiar danych,

brak standardu przechowywania informacji multimedialnej,

sposób przesyłania danych multimedialnych nie jest ujednolicony,

kompresja,

synchronizacja w odtwarzaniu różnych elementów przekazu,

język zapytań dostosowany do danych multimedialnych.

Zaawansowane SZBD

Strumieniowe systemy baz danych

Strumieniowe systemy baz danych

Strumieniowy system baz danych

- dane są przedstawione w postaci zbioru strumieni danych, umożliwiającyanalizę serii czasowych i przetwarzanie danych napływajacych z dużąszybkością.

Cechy:

ciągłe zapytania (plan realizacji jest zamknięty w martwej pętli),

strumień danych ma charakter nieskończony (odmienne operatoryzłączenia i funkcje agregujące),

zapytania predefiniowane i zadawane ad-hoc,

algebry strumieni danych.

Zaawansowane SZBD

Strumieniowe systemy baz danych

Zastosowania strumieniowych systemów baz danych

Zastosowania strumieniowych systemów baz danych

medyczne systemy monitorujące,

kontrola sieci czujników,

monitorowanie ruchu danych w sieciach,

wspomaganie bieżącej analizy finansowej,

bieżąca analiza transakcji,

zastosowania militarne, itp...

Przykłady: Stream, Borealis, TelegraphCQ, NiagaraCQ, Cougar.

Zaawansowane SZBD

Temporalne systemy baz danych

Temporalne systemy baz danych

Temporalny system baz danych

- dla każdej danej przechowuje jej czas ważności (okres, w którym danyfakt jest prawdziwy względem świata rzeczywistego) oraz czas transakcji(okres, w którym dany fakt jest zapisany w bazie danych).

Cechy:

temporalny język definicji, modyfikacji i wyszukiwania danych,

wsparcie temporalnych ograniczeń integralnościowych,

algebra relacyjna rozszerzona o operacje uwzględniające czas.

Przykłady: TimeDB, Tiger.

Zaawansowane SZBD

MMDBS

Main Memory Database System

Main Memory Database System

- bazy danych w pamięci operacyjnej, gdzie plik bazy danych jestodwzorowywany w wirtualną przestrzeń pamięci przydzielonej do danejaplikacji.

Cechy:bardzo szybkie wykonywanie zapytań (użycie specyficznychalgorytmów),pionowa fragmentacja kolumn,natychmiastowe odtwarzanie po awarii,stosowanie pobierania wyprzedzającego,konieczność stosowania tradycyjnych baz danych jako back-office,sortowanie indeksów złączeniowych.

Przykłady: DataBlitz, FastDB, Oracle TimesTen, Polyhedra, eXtremeDB,Monet, Tachyon.

Zaawansowane SZBD

Mikro systemy baz danych

Mikro systemy baz danych

Mikro system baz danych

- okrojony, uproszczony system baz danych.

Cechy:

prostota,

funkcjonalność zaspokajająca potrzeby wielu aplikacji,

przenaszalność,

baza danych często w jednym pliku,

mikro-rozmiar,

kompilacja poleceń SQL do wirtualnego kodu maszynowego(SQLLite).

Przykłady: SQLite, HSQLDB, tinySQL, picoSQL, Mckoi SQL, Axion itp....

Zaawansowane SZBD

Podsumowanie

Podsumowanie

Potrzeba specjalizacji systemów baz danych dla określonychzastosowań

Odejście od modeli relacyjnych, obiektowych i relacyjno-obiektowych

Uwzględnienie czasu

Uwzględnienie danych ciągłych

Dopasowanie algebry, operatorów i języków

Brak jednego kierunku rozwoju - wiele równoważnych kierunków

Szeroki wachlarz rozwiązań bazodanowych związanych z wolnymoprogramowaniem

Zaawansowane SZBD

Źródła

S. Kozielski, B. Małysiak, P. Kasprowski, D. Mrożek, Bazy Danych:Modele, Technologie, Narzędzia, WKŁ 2005

http://www.cs.put.poznan.pl/mmorzy/

C.Zaniolo, S.Ceri, Ch.Faloutsos, R.T. Snodgrass, V. S. Subrahmanian,R.Zicari, Advanced Database Systems, Morgan Kaufmann, 1997

http://putwiki.informatyka.org/wiki/Kategoria:Zaawansowane_systemy_baz_danych

http://wazniak.mimuw.edu.pl/index.php?title=Zaawansowane_systemy_baz_danych

Zaawansowane SZBD