Lucrul cu baze de date

De Nicolae Sfetcu

Lucrul cu bazele de date sunt astăzi printre cele mai căutate abilități IT. Acum puteți obține o bază de plecare în proiectarea și implementarea bazelor de date cu o abordare practică, ușor de înțeles. ”Lucrul cu baze de date” este o introducere în teoria proiectării bazelor de date, cu modelul relațional ca fundament științific pentru tehnologia bazelor de date în general.
Datele sunt un set de valori ale variabilelor calitative sau cantitative; altfel spus, fragmentele de date sunt fragmente individuale de informații. Datele sunt măsurate, colectate și raportate, și analizate, după care poate fi vizualizate folosind grafice sau imagini. Datele, ca un concept general, se referă la faptul că anumite informații sau cunoștințe existente sunt reprezentate sau codificate într-o formă adecvată pentru utilizare sau o mai bună procesare. Modelarea datelor este primul pas în procesul de proiectare a bazelor de date. În al doilea pas, elementele de date, relațiile și constrângerile sunt toate exprimate utilizând conceptele furnizate de modelul de date la nivel înalt
Gestionarea informațiilor înseamnă să ai grijă de acestea, astfel încât să funcționeze pentru noi și să fie utile pentru sarcinile pe care le îndeplinesc. Prin utilizarea unui sistem de gestionare a bazelor de date (SGBD), informațiile pe care le colectăm și le adăugăm la baza sa de date nu mai sunt supuse dezorganizării accidentale. Devin mai accesibile și integrate cu restul muncii noastre. Gestionarea informațiilor folosind o bază de date ne permite să devenim utilizatori strategici ai datelor pe care le avem.
În mod formal, o „bază de date” se referă la un set de date conexe și la modul în care acestea sunt organizate. Accesul la aceste date este de obicei furnizat de un SGBD format dintr-un set integrat de software de calculator care permite utilizatorilor să interacționeze cu una sau mai multe baze de date și oferă acces la toate datele conținute în baza de date (deși pot exista restricții care limitează accesul la anumite date). SGBD oferă diverse funcții care permit introducerea, stocarea și recuperarea unor cantități mari de informații și oferă modalități de gestionare a modului în care aceste informații sunt organizate.
După proiectarea unei baze de date pentru o aplicație, etapa următoare este construirea bazei de date. Când baza de date este gata, aceasta este de obicei populată cu datele inițiale ale aplicației. Cel mai popular model de bază de date pentru baze de date de uz general este modelul relațional sau, mai exact, modelul relațional, așa cum este reprezentat de limbajul SQL. Etapa finală a proiectării bazei de date este luarea deciziilor care afectează performanța, scalabilitatea, recuperarea, securitatea și altele asemenea.
Bazele de date sunt instrumente foarte puternice utilizate în toate domeniile de calcul. Este o abilitate de calcul cheie să puteți organiza date, să creați baze de date și să controlați datele folosind limbaje de interogare. Bazele de date afectează aproape toate aspectele vieții de zi cu zi - de la inventarele magazinelor alimentare și informațiile despre abonații la televiziunea prin cablu, până la listele de corespondență de marketing și emiterea de cecuri de salarizare către angajați. Bazele de date nu sunt doar pentru afaceri mari.

• Limbă: Română
• Editor: Nicolae Sfetcu
• Data lansării: 13 aug. 2021
• ISBN: 9786060335320

Nicolae Sfetcu

Owner and manager with MultiMedia SRL and MultiMedia Publishing House. Project Coordinator for European Teleworking Development Romania (ETD) Member of Rotary Club Bucuresti Atheneum Cofounder and ex-president of the Mehedinti Branch of Romanian Association for Electronic Industry and Software Initiator, cofounder and president of Romanian Association for Telework and Teleactivities Member of Internet Society Initiator, cofounder and ex-president of Romanian Teleworking Society Cofounder and ex-president of the Mehedinti Branch of the General Association of Engineers in Romania Physicist engineer - Bachelor of Science (Physics, Major Nuclear Physics). Master of Philosophy.

Previzualizare carte

1. Baze de date

1.1. Date

Datele sunt un set de valori ale variabilelor calitative sau cantitative; altfel spus, fragmentele de date sunt fragmente individuale de informații. Datele sunt măsurate, colectate și raportate, și analizate, după care poate fi vizualizate folosind grafice sau imagini. Datele, ca un concept general, se referă la faptul că anumite informații sau cunoștințe existente sunt reprezentate sau codificate într-o formă adecvată pentru utilizare sau o mai bună procesare.

Datele brute, adică datele neprelucrate, sunt o colecție de numere, caractere; prelucrarea datelor are loc în mod obișnuit în etape, iar datele prelucrate dintr-o etapă pot fi considerată datele brute ale următoarei etape. Datele unui domeniu sunt date brute care sunt colectate într-un mediu necontrolat in situ. Datele experimentale sunt date care sunt generate în contextul unei investigații științifice prin observare și înregistrare.

Cuvântul date provine din substantivul latin data, pluralul cuvântului datum, care derivă la rândul lui din verbul dare, a da,  cu sensul de ceva dat.

Date, informații, cunoaștere și înțelepciune

Date, informații, cunoaștere și înțelepciune sunt concepte strâns înrudite, dar fiecare are propriul său rol în raport cu celălalt. Datele sunt colectate și analizate pentru a obține informații adecvate pentru luarea deciziilor, în timp ce cunoașterea provine dintr-o experiență extinsă în legătură cu informațiile cu privire la un subiect. De exemplu, înălțimea muntelui Everest este considerat, în general, o dată. Această dată poate fi inclusă într-o carte, împreună cu alte date despre muntele Everest, pentru a descrie muntele într-un mod util pentru cei care doresc să ia o decizie cu privire la cea mai bună metodă de a urca. Folosind o înțelegere bazată pe experiența alpinismului montan pentru a consilia persoane care doresc să ajungă în vârful muntelui Everest, poate fi văzută drept cunoaștere. Unii experți completează seria de date, informații și cunoaștere cu "înțelepciunea, ceea ce ar presupune statutul unei persoane aflate în posesia unui anumite cunoașteri" și care știe, de asemenea, în ce circumstanțe este bine să o folosească.

Cu alte cuvinte, datele sunt cel mai puțin abstracte, informația este următoarea, iar cunoașterea este deasupra acestora. Datele devin informații prin interpretare; de exemplu, înălțimea muntelui Everest este în general considerată date, o carte caracteristicile geologice ale muntelui Everest poate fi considerată informații, iar un raport care conține informații practice cu privire la cel mai bun mod de a ajunge pe vârful muntelui Everest poate fi considerat cunoaștere.

Informația are o diversitate de sensuri, care variază de la un sens momentan la unul tehnic. În general vorbind, conceptul de informație este strâns legat de noțiunile de constrângere, comunicare, control, date, formă, instruire, cunoștințe, ceea ce înseamnă, stimul mental, model, percepție și reprezentare.

Beynon-Davies folosește conceptul de semn pentru a distinge între date și informații; Datele sunt o serie de simboluri, în timp ce informația se produce când simbolurile sunt folosite pentru a se referi la ceva.

Oameni și computerele sunt cei care colectează datele și impun modele pe ele. Aceste modele sunt văzute ca informații care pot fi utilizate pentru a îmbunătăți cunoașterea. Aceste modele pot fi interpretate ca adevăr, și pot fi considerate drept criterii estetice și etice. Evenimentele care lasă urme fizice sau virtuale perceptibile pot fi urmărite înapoi prin date. Reperele nu mai sunt considerate date odată ce legătura dintre reper și observație este ruptă.

Dispozitivele de calcul mecanice sunt clasificate în funcție de mijloacele prin care acestea reprezintă datele. Un calculator analogic reprezintă datele ca tensiune, distanță, poziție, sau altă cantitate fizică. Un calculator digital reprezintă datele ca o secvență de simboluri extrase dintr-un alfabet anume. Cele mai frecvente calculatoarele digitale folosesc un alfabet binar, adică, un alfabet de două caractere, de obicei notate 0 și 1. Alte reprezentări familiare, cum ar fi numere sau litere, sunt apoi construite din alfabetul binar.

Se disting unele forme speciale de date. Un program de calculator este o colecție de date, care pot fi interpretate ca instrucțiuni. Cele mai multe limbaje de calculator fac o distincție între programe și alte date pe care operează programe, dar în unele limbaje, în special Lisp și limbaje similare, programele, în esență, nu pot fi distinse de alte date. De asemenea, este util să distingem metadatele, adică o descriere a altor date. Un termen similar încă mai timpuriu pentru metadate este cel de date auxiliare. Exemplul prototipic de metadate este catalogul de bibliotecă, care este o descriere a conținutului cărților.

În alte domenii

Deși datele sunt utilizate din ce în ce mai mult în toate domeniile, s-a sugerat că natura foarte interpretativă a acestora ar putea fi în contradicție cu etosul de date ca un dat. Peter Checkland a introdus termenul capta (din latină capered , a lua) pentru a distinge între un număr imens de posibile date și un subset al acestora, către care este orientată atenția. Johanna Drucker a susținut că, din moment ce științele umaniste consideră producerea de cunoștințe ca fiind relativă, parțială, și constitutivă", folosind datele se pot introduce ipoteze care sunt contraproductive, de exemplu că fenomenele sunt discrete sau sunt independente de observator. Termenul capta, care pune accentul pe actul de observație ca și constitutiv, este oferit ca o alternativă la datele pentru reprezentări vizuale în științele umaniste.

Memoria

În psihologie, memoria este o abilitate mentală a organismului de a stoca, reține și apela informații. Studiile tradiționale ale memoriei s-au dezvoltat în filozofie, inclusiv tehnici de îmbunătățire artificială a memoriei. La finele sec. 19 și începutul sec. 20 s-a considerat memoria în cadrul paradigmelor psihologiei cognitive. În ultimele decenii, ea a devenit una din principalii stâlpi ai unei ramuri a științei denumite neuroștiința cognitivă, o legătură interdisciplinară între psihologia cognitivă și neuroștiință.

Procese

Din perspectiva procesării informației există trei etape principale în formarea și apelarea memoriei:

Codificarea sau înregistrarea (primire, procesare și combinarea informațiilor primite)

Stocarea (crearea unei înregistrări permanente a informației codificate)

Extragerea, apelarea sau recolectarea (apelarea la informația stocată ca răspuns la unele solicitări de folosire într-un proces sau activitate).

Înregistrări

Înregistrarea este un proces de captare a datelor sau translatare a informațiilor într-un format stocat pe un mediu de stocare.

Înregistrări ale evenimentelor s-au realizat de mii de ani într-o formă sau alta. Printre cele mai vechi forme de înregistrare se cunosc picturile murale, alfabetul runic, și idogramele.

Modalități de înregistrare a textelor pentru a fi citite de oameni includ scrierea acestora pe hârtie. Alte forme de stocare a datelor sunt mai ușor de citit pentru sistemele automate, dar oamenii au nevoie de anumite instrumente specifice pentru a le citi. Listarea la imprimantă a unui text stocat într-un calculator permite păstrarea unei copii pe calculator și totodată a unei copii care poate fi citită de oameni fără ajutorul instrumentelor.

Dezvoltarea tehnologică oferă continuu și extinde mijloacele de reprezentare, înregistrare și exprimare a gândurilor, simțămintelor și experiențelor ființelor umane.

1.2. Metadate

Metadatele sunt date care furnizează informații despre alte date. Există două tipuri de metadate: metadate structurale și de metadate descriptive. Metadatele structurale sunt date despre containerele de date. Metadatele descriptive utilizează cazuri individuale de date ale aplicației sau ale conținutului de date.

Metadatele au fost utilizate în mod tradițional în cataloagele de cărți ale bibliotecilor. Pe măsură ce informațiile au devenit din ce în ce mai digitale, metadatele au început să fie de asemenea folosite pentru a descrie date digitale folosind standarde de metadate specifice unei anumite discipline. Descrierea conținutului și contextul datelor sau fișierelor de date crește utilitatea lor. De exemplu, o pagină web poate include metadate specificând în ce limbă este scrisă pagina, ce instrumente au fost folosite pentru a o crea, și unde se pot afla mai multe informații despre acest subiect; aceste metadate pot îmbunătăți în mod automat experiența cititorului.

Scopul principal al metadatelor este de a facilita descoperirea unor informații relevante. Metadatele ajută și la organizarea resurselor electronice, asigură identificarea digitală, și ajută la arhivarea și păstrarea resurselor. Metadatele ajută de asemenea la descoperirea resurselor prin permisiunea resurselor de a fi găsite pe baza unor criterii relevante, identificarea resurselor, gruparea resurselor similare, departajarea resurselor care nu sunt similare, și oferirea de informații despre locație.

Definiție

Metadatele înseamnă date despre date. Cu toate că prefixul meta (din prepoziția greacă și prefixul μετά- ) înseamnă după sau dincolo, el este folosit cu sensul despre în epistemologie. Metadatele sunt definite ca datele care furnizează informații cu privire la unul sau mai multe aspecte ale datelor, fiind utilizate pentru a sintetiza informațiile de bază cu privire la datele, ușurând urmărirea și lucrul cu date specifice. Câteva exemple includ:

Obiectivele de creare a datelor

Scopul datelor

Ora și data creării

Autorul sau creatorul datelor

Locul de amplasare într-o rețea de calculatoare unde au fost create

Standardele utilizate

Mărimea fișierelor

De exemplu, o imagine digitală poate include metadate care descriu cât de mare este imaginea, adâncimea de culoare, rezoluția imaginii, când a fost creată imaginea, și alte date. Metadatele unui document text pot conține informații despre cât de mare este documentul, cine este autorul, unde a fost scris documentul, și un scurt rezumat al documentului. Metadatele din cadrul paginilor web pot conține, de asemenea, descrieri ale conținutului paginii, precum și cuvinte-cheie legate de conținut. Aceste link-uri sunt adesea numite metaetichete, care au fost folosite ca factor principal în  căutările pe web până la sfârșitul anilor 1990. Dependența de metaetichete în căutările pe web a scăzut la sfârșitul anilor 1990 din cauza a ceea ce poate fi denumit ca suprasaturarea de cuvinte cheie. Metaetichetele au fost în mare măsură utilizate în mod abuziv pentru a păcăli motoarele de căutare astfel încât unele site-uri să aibă o relevanță mai mare în căutare decât era în realitate.

Metadate sunt date. Ca atare, metadatele pot fi stocate și gestionate într-o bază de date, de multe ori numită registru de metadate sau depozit de metadate. Cu toate acestea, fără context și un punct de referință, ar putea fi imposibil să se identifice metadatele doar uitându-te la ele. De exemplu: o bază de date care conține 13 numere, toate cifrele sale ar putea fi rezultatele calculelor sau o listă de numere pentru a fi folosite într-o ecuație - fără niciun alt context, numerele în sine pot fi percepute ca date. Dar dacă se are în vedere contextul acestei baze de date, de ex. un catalog al unei colecții de carte, acele numere din 13 cifre pot fi acum identificate ca fiind coduri ISBN - informații care se referă la carte, dar nu sunt ele însele informații din carte.

Termenul metadate a fost inventat în 1968 de Philip Bagley, în cartea sa "Extinderea conceptelor limbajelor de programare, unde el folosește termenul în sensul ISO 11179 tradițional, de metadate structurale, adică date despre containerele de date; mai degrabă decât în sensul alternativ de conținut despre cazuri individuale de conținut de date", sau metaconținut, tipul de date găsite de obicei în cataloagele de bibliotecă. De atunci, domeniile de management al informației, știința informației, tehnologia informației, biblioteconomie, si GIS, au adoptat pe scară largă termenul. În aceste domenii, cuvântul metadate este definit ca date despre date. În timp ce aceasta este definiția general acceptată, diverse discipline au adoptat propriile lor explicații mai specifice și utilizări ale termenului.

Identificarea

Funcția de identificare mapează o cantitate cunoscută pe o entitate necunoscută astfel încât să o facă cunoscută. Cantitatea cunoscută este denumită identificator (sau ID), iar entitatea necunoscută este cea care trebuie identificată. O cerință de bază este ca ID să fie unic. ID-urile pot aparține doar unui domeniu specific, ceea ce le face unice doar în anumite situații specifice. ID-urile pot de asemenea fi create într-un mod mai general, făcându-le unice pentru o întreagă colectivitate.

Identificarea este capabilitatea de a găsi, extrage, raporta, schimba, sau șterge date specifice eliminând ambiguitatea. Aceasta se aplică în special informațiilor stocate în baze de date. În normalizarea bazelor de date aceasta este funcția centrală, definitorie.

Exemplu

Pentru a extrage date stocate despre persoane din Internal Revenue Service (IRS) în Statele Unite, trebuie să furnizați IRS numărul individual de securitate socială (SSN). Prin SSN se identifică o persoană fizică în IRS. Nicio altă persoană în viață nu mai are acel SSN, și fiecărei persoane i se atribuie un singur SSN. Fiecărui SSN îi corespunde în IRS un nume, data nașterii, angajatorul actual, etc.

1.3. Baze de date

O bază de date este o colecție organizată de date, în general stocate și accesate electronic dintr-un sistem informatic. Acolo unde bazele de date sunt mai complexe, acestea sunt adesea dezvoltate folosind tehnici de proiectare și modelare formale.

Sistemul de gestionare a bazelor de date (SGBD) este software-ul care interacționează cu utilizatorii finali, aplicațiile și baza de date în sine pentru a captura și analiza datele. Software-ul SGBD cuprinde în plus facilitățile de bază furnizate pentru administrarea bazei de date. Suma totală a bazei de date, a SGBD și a aplicațiilor asociate poate fi denumită „sistem de baze de date. Adesea, termenul „bază de date este, de asemenea, utilizat pentru a se referi vag la oricare dintre SGBD, sistemul de baze de date sau o aplicație asociată cu baza de date.

Informaticienii pot clasifica sistemele de gestionare a bazelor de date în funcție de modelele de baze de date pe care le acceptă. Bazele de date relaționale au devenit dominante în anii 1980. Aceste date modelează ca rânduri și coloane într-o serie de tabele, iar marea majoritate folosesc SQL pentru scrierea și interogarea datelor. În anii 2000, bazele de date non-relaționale au devenit populare, denumite NoSQL, deoarece folosesc limbaje de interogare diferite.

Terminologie și prezentare generală

În mod formal, o „bază de date se referă la un set de date conexe și la modul în care acestea sunt organizate. Accesul la aceste date este de obicei furnizat de un „sistem de gestionare a bazelor de date (SGBD) format dintr-un set integrat de software de calculator care permite utilizatorilor să interacționeze cu una sau mai multe baze de date și oferă acces la toate datele conținute în baza de date (deși pot exista restricții care limitează accesul la anumite date). SGBD oferă diverse funcții care permit introducerea, stocarea și recuperarea unor cantități mari de informații și oferă modalități de gestionare a modului în care aceste informații sunt organizate.

Datorită relației strânse dintre ele, termenul „bază de date" este adesea folosit în mod ocazional pentru a se referi atât la o bază de date, cât și la SGBD utilizate pentru a o manipula.

În afara lumii tehnologiei informaționale profesionale, termenul de bază de date este adesea folosit pentru a se referi la orice colecție de date conexe (cum ar fi o foaie de calcul sau un index de card), deoarece dimensiunile și cerințele de utilizare necesită de obicei utilizarea unui sistem de gestionare a bazelor de date.

SGBD-urile existente oferă diverse funcții care permit gestionarea unei baze de date și a datelor sale, care pot fi clasificate în patru grupe funcționale principale:

Definirea datelor - Crearea, modificarea și eliminarea definițiilor care definesc organizarea datelor.

Actualizarea - Inserarea, modificarea și ștergerea datelor reale.

Extragerea - Furnizarea de informații într-un formular direct utilizabil sau pentru prelucrarea ulterioară de către alte aplicații. Datele recuperate pot fi puse la dispoziție într-o formă practic identică cu cea stocată în baza de date sau într-o nouă formă obținută prin modificarea sau combinarea datelor existente din baza de date.

Administrarea - Înregistrarea și monitorizarea utilizatorilor, aplicarea securității datelor, monitorizarea performanței, menținerea integrității datelor, gestionarea controlului concurenței și recuperarea informațiilor care au fost corupte de un anumit eveniment, cum ar fi o eroare neașteptată a sistemului.

Atât o bază de date, cât și SGBD-ul acesteia sunt conforme cu principiile unui anumit model de bază de date. „Sistemul de baze de date" se referă în mod colectiv la modelul bazei de date, sistemul de gestionare a bazelor de date și baza de date.

Din punct de vedere fizic, serverele de baze de date sunt computere dedicate care dețin bazele de date reale și rulează numai SGBD și software-ul conex. Serverele de baze de date sunt de obicei computere multiprocesor, cu memorie generoasă și matrice de discuri RAID utilizate pentru stocare stabilă. Acceleratoarele de baze de date hardware, conectate la unul sau mai multe servere printr-un canal de mare viteză, sunt de asemenea utilizate în medii de procesare a tranzacțiilor cu volum mare. SGBD-urile se găsesc în centrul majorității aplicațiilor de baze de date. SGBD-urile pot fi construite în jurul unui kernel personalizat multitasking cu suport de rețea încorporat, dar SGBD-urile moderne se bazează de obicei pe un sistem de operare standard pentru a furniza aceste funcții.

Deoarece SGBD-urile au o piață semnificativă, furnizorii de computere și stocare iau în considerare adesea cerințele SGBD în propriile lor planuri de dezvoltare.

Bazele de date și SGBD-urile pot fi clasificate în funcție de modelul (modelele) de baze de date pe care le acceptă (cum ar fi relațional sau XML), tipurile de computer pe care rulează (de la un cluster de servere la un telefon mobil), limbajele de interogare utilizate pentru a accesa baza de date (cum ar fi SQL sau XQuery) și ingineria lor internă, care afectează performanța, scalabilitatea, reziliența și securitatea.

Interacțiunea bazei de date

Sistemul de gestionare a bazelor de date

Connolly și Begg definesc sistemul de gestionare a bazelor de date (SGBD) ca un „sistem software care permite utilizatorilor să definească, să creeze, să întrețină și să controleze accesul la baza de date". Exemple de SGBD-uri includ MySQL, PostgreSQL, MSSQL, Oracle Database și Microsoft Access.

Acronimul SGBD este uneori extins pentru a indica modelul bazei de date subiacente, cu SGBDR pentru relațional, SGBDOO pentru obiect (orientat) și SGBDOR pentru modelul obiect-relațional. Alte extensii pot indica alte caracteristici, cum ar fi SGBDD pentru sistemele de gestionare a bazelor de date distribuite.

Funcționalitatea oferită de un SGBD poate varia enorm. Funcționalitatea de bază este stocarea, recuperarea și actualizarea datelor. Codd a propus următoarele funcții și servicii pe care ar trebui să le furnizeze un SGBD cu scop general complet :

Stocarea, recuperarea și actualizarea datelor

Catalog accesibil utilizatorului sau dicționar de date care descrie metadatele

Suport pentru tranzacții și concurență

Facilități pentru recuperarea bazei de date în cazul în care aceasta se deteriorează

Suport pentru autorizarea accesului și actualizarea datelor

Acces asistență din locații îndepărtate

Aplicarea constrângerilor pentru a se asigura că datele din baza de date respectă anumite reguli.

De asemenea, în general, este de așteptat ca SGBD să ofere un set de utilități în scopuri necesare pentru administrarea eficientă a bazei de date, inclusiv utilități de import, export, monitorizare, defragmentare și analiză., Partea de bază a SGBD care interacționează între baza de