Chapter01 Introduction And Conceptual Modeling

1-1

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

บทที่ 1* ฐานขอมูลเบื้องตนและแบบจําลองเชิงแนวคิด Introduction and Conceptual Modeling วัตถุประสงค 1. เพื่อใหมีความเขาใจในฐานขอมูลเบื้องตน 2. เพื่อใหมีความเขาใจในแบบจําลองเชิงแนวคิด 3. เพื่อใหมีความเขาใจในเรื่องกลยุทธฐานขอมูล และ สามารถนําไปประยุกตใชในการออกแบบฐานขอมูลตอไปได 4. เพื่อใหมีความเขาใจในการเขาใชขอมูลและสามารถแยกประเภทของผูใชขอมูลได 5. เพื่อใหมีความเขาใจในเรื่องของวิวัฒนาการฐานขอมูล

1.1

ชนิดของฐานขอมูลและแอปพลิเคชันของฐานขอมูล ในชีวิตประจําวันเรามักจะพบหรือตองใชฐานขอมูลอยูเสมอและอาจทําไปโดยไมรูตัว เชน การถอนเงินผานเอทีเอ็ม การจองตั๋วเครื่องบิน การยืมหนังสือจากหองสมุด เปนตน โดยทั่วไปแลัวขอมูลในฐานขอมูลนั้นอาจเปนขอความ (Text) หรือตัวเลข (Numeric) แตก็มีฐานขอมูลชนิดพิเศษอีกหลายชนิดที่ควรรูจัก เชน • ฐานขอมูลมัลติมีเดีย (Multimedia Database) ที่สามารถรองรับรูปภาพ คลิปวีดิทัศน (Video Clips) รวมทั้งขอความเสียงดวย • ฐานขอมูลทางภูมิศาสตร (Geographical Database) ที่สามารถจัดเก็บขอมูลแผนที่ ขอมูลภูมิอากาศ หรือภาพถายดาวเทียม • คลังขอมูล (Data Warehouse) มีความสามารถในการสกัด (Extract) ขอมูลจากขอมูลจํานวนมาก และมีเครื่องมือที่ชวยในการวิเคราะหขอมูลเพื่อใชในการตัดสินใจ • ฐานขอมูลแบบทันกาลเชิงรุก (Real-time and Active Database) ซึ่งมีความสามารถพิเศษในการ ควบคุมกระบวนงานในงานอุตสาหกรรมและการผลิต

1.1.1 ฐานขอมูล (Database) ฐานขอมูล (Database) คือกลุมของขอมูลที่เกี่ยวของกัน และขอมูล (Data) คือขอเท็จจริงที่สามารถบันทึกไดและมี ความหมายโดยปริยาย คุณสมบัติของฐานขอมูล ซึ่งสามารถเรียกไดวา มินิเวิรลด • สามารถเปนตัวแทนเหตุการณหรือเปนแบบจําลองของปญหาจริง (Mini-world) มินิเวิรลดคือแบบจําลองปญหาจริง หรือสวนหนึ่งของปญหาจริงที่ขอมูลในฐานขอมูลนั้น เกี่ยวของ เชน ฐานขอมูลการลงทะเบียนของนิสิตในมหาวิทยาลัย • ขอมูลที่เก็บไวในฐานขอมูลเดียวกันควรมีความเกี่ยวของกันและมีความหมายในตัวเอง • ไดถูกออกแบบ สราง และบรรจุขอมูลลงในฐานขอมูลเพื่อวัตถุประสงคอันใดอันหนึ่งที่แนชัด

1.1.2 ระบบฐานขอมูล (Database System) ระบบการจัดการฐานขอมูล (Database Management System-DBMS) คือ ซอฟตแวรที่ใชในการสรางและ บํารุงรักษาขอมูลและฐานขอมูลในคอมพิวเตอร

* อางอิงจากบทที่ 1 ของเอกสารอางอิง [1]

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

1-2

ระบบฐานขอมูล (Database System) คือ ซอฟตแวรระบบการจัดการฐานขอมูล (DBMS) พรอมกับขอมูล บางครั้งอาจรวมถึงแอปพลิเคชันดัวย

รูปที่ 1.1 ระบบฐานขอมูล ลักษณะเฉพาะและความสามารถของระบบการจัดการฐานขอมูล • สามารถกําหนดคุณลักษณะของฐานขอมูล ตั้งแตขนิดของขอมูล (Data type) โครงสรางของขอมูล (Structure) และเงื่อนไขบังคับ (Constraint) ตางๆ • สรางฐานขอมูลและบรรจุขอมูลลงฐานขอมูลลงในหนวยเก็บ (Secondary storage) • จัดดําเนินการ (Manipulate) ฐานขอมูล เชนการสืบคน (Query) การจัดทํารายงาน การเพื่ม (Insertion) การลบ (Deletion) การแกไข (Modification) ขอมูล • ทําการประมวลผลพรอมกันและใชขอมูลรวมกัน (Concurrent processing and sharing) โดย สามารถมีผูใชงานหลายคนพรอมกันได มีโปรแกรมหลายโปรแกรมทํางานพรอมกันได โดยที่ขอมูลยังคง ความถูกตอง • สามารถจัดการปองกันและดูแลความปลอดภัย ผานทางการตรวจสอบการเขาถึงที่ไมไดรับการอนุญาต (Unauthorized access) การจัดการดานความมั่นคงของขอมูลเมื่อซอฟตแวรหรือฮารดแวรมีปญหา • สามารถทําการปรับปรุงและบํารุงรักษาฐานขอมูล และปรับเปลี่ยนระบบไปตามความตองการที่เปลี่ยนไป

1.2

ตัวอยาง มินิเวิรลด – สวนของ University environment เอนทิตีของมินิเวิรลด • • • • •

STUDENTs COURSEs SECTIONs (of COURSEs) (academic) DEPARTMENTs INSTRUCTORs จากมินิเวิรลดนี้ เราสามารถเขียน Entity-Relationship data model เพื่อแสดงความสัมพันธของเอนทิตีใน ระดับแนวคิด (Conceptual)

ความสัมพันธของมินิเวิรลด • SECTIONs เปนสวนยอยของ COURSEs หนึ่งๆ • STUDENTs เลือก SECTIONs • COURSEs ตองมี COURSEs เบื้องตน • INSTRUCTORs สอน SECTIONs • COURSEs กําหนดโดย DEPARTMENTs • STUDENTs มีสังกัด DEPARTMENTs

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

1-3

จากมินิเวิรลดนี้ เราสามารถเขียนโมเดลแบบ E-R (ENTITY-RELATIONSHIP data model) เพื่อแสดง ความสัมพันธของเอนทิตีในระดับแนวคิด (Conceptual) ไดดังนี้

รูปที่ 1.2 ก ฐานขอมูลสําหรับเก็บ ขอมูลนักศึกษา (STUDENTs) และ รายวิชา (COURSEs)

รูปที่ 1.2 ข ฐานขอมูลสําหรับเก็บ ขอมูลตอนเรียน (SECTIONs)

รูปที่ 1.2 ค ฐานขอมูลสําหรับเก็บ ขอมูลรายงานผล การศึกษา (GRADE_REPOR Ts)

และรายวิชาพื้นฐาน (PREREQUISITE s)

1.3

ลักษณะสําคัญของการใชกลยุทธฐานขอมูล 1.3.1 ธรรมชาติในการบรรยายตนเองของระบบฐานขอมูล (Self-describing nature of a database system) • • •

Catalog ของ DBMS จะเก็บ definition หรือ description ของฐานขอมูล Definition ประกอบดวย โครงสรางไฟล ชนิด รูปแบบของขอมูล และขอบังคับตางๆ Description หรือเรียกวา meta-data ดังแสดงในรูปที่ 1.1 เปนสวนที่ทําใหซอฟตแวร DBMS

สามารถทํางานกับฐานขอมูลอื่นๆได

1.3.2 การไมขึ้นตอกันระหวางโปรแกรมและขอมูล ระบบฐานขอมูลจะอนุญาตใหทําการเปลี่ยนแปลงโครงสรางของหนวยเก็บขอมูล และการจัดการ (Operation) ตางๆ โดยไมจําเปนตองเปลี่ยนโปรแกรมการเขาถึง DBMS (DBMS access programs) เนื่องจากโครงสราง

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

1-4

ของไฟลขอมูลนั้นถูกแยกออกจากโปรแกรมการเขาถึง (Access program) ซึ่งไมเหมือนกระบวนการจัดการไฟล (File processing) แบบดั้งเดิมที่โครงสรางของไฟลขอมูลจะถูกฝงติดกับโปรแกรมแอปพลิเคชัน จึงตองทําการ เปลี่ยนแปลงโปรแกรมทั้งหมดเมื่อตองการเปลี่ยนโครงสรางไฟล รูปที่ 1.3 รูปแบบของหนวย เก็บขอมูลภายใน สําหรับเก็บระเบียน นักศึกษา

1.3.3 Data abstraction หรือ Program-Operation Independence ในระบบ Object-Oriented และ Object-Relational นั้น ผูใชสามารถระบุการจัดการใหกับขอมูลในรูปแบบของ นิยามฐานขอมูล (Database definition) โดยการจัดการ (Operation) ใดๆ ซึ่งอาจจะเปนฟงกชันหรือเมทอดนั้น ประกอบดวย 2 สวน คือ • สวนติดตอกับผูใช (Interface) หรือ Signature ซึ่งประกอบดวย ชื่อคําสั่งและ argument (พารามิเตอร) ตางๆ • การปฏิบัติการ (Implementation) หรือวิธีการ (method) นั้นถูกระบุแยกออกมา ดังนั้นจึงสามารถทํา การเปลี่ยนแปลงไดโดยไมกระทบสวนติดตอผูใช ซึ่งเรียกวา Program-Operation Independence แบบจําลองขอมูล (Data model) จัดเปน Data abstraction ชนิดหนึ่ง ที่ใชในการซอนรายละเอียดของหนวยเก็บ ขอมูล และนําเสนอในรูปของมุมมองระดับแนวคิด (Conceptual view) ของฐานขอมูลใหกับผูใช จากนั้น DBMS จะทําการดึงรายละเอียดของหนวยเก็บไฟลจาก Catalog

1.3.4 สนับสนุนการพิจารณาขอมูลจากหลายมุมมอง ผูใชแตละคนสามารถพิจารณาฐานขอมูลในมุมมอง (View) ที่แตกตางกัน ซึ่งอธิบายเฉพาะสวนของขอมูลที่ผูใช สนใจเทานั้น ซึ่งมุมมองประกอบดวย ขอมูลที่อนุมานไดจากไฟลฐานขอมูล แตไมไดถูกเก็บไวในฐานขอมูลอยาง ชัดเจน

รูปที่ 1.4 แสดงสองมุมมองที่ได จากฐานขอมูล (ก) มุมมอง STUDENT TRANSCRIPT

(ข) มุมมอง COURSE PREREQUISITES

1.3.5 การใชขอมูลรวมกัน (Sharing) และการดําเนินการโดยกลุมผูใช (Multiuser transaction processing) ผูใชหลายคนมีสิทธิ์ในการรวมกันแกไขและปรับปรุงฐานขอมูลได โดยตองมีการรับรองจาก DBMS วาแตละการ ดําเนินการ (Transaction) จะตองถูกปฏิบัติการ (Execute) อยางถูกตองจนครบสมบูรณ หรือไมเชนนั้นก็ตองไม มีการดําเนินการใดๆเลย ซึ่งนับวาเปนสวนสําคัญมากสําหรับแอปพลิเคชันประเภทออนไลน หรือที่เรียกวา แอป พลิเคชัน OLTP (Online Transaction Processing) ซึ่งการดําเนินการ (Transaction) นั้นหมายถึง โปรแกรมหรือกระบวนการปฏิบัติการ ที่ทําการเขาถึงฐานขอมูลตั้งแตหนึ่งครั้งขึ้นไป เชน การอาน การแกไข เปนตน

1-5

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

1.4

ผูใชฐานขอมูล เราสามารถจัดแบงผูใชออกเปน 2 ประเภทหลักๆ ดังนี้ • ผูมีบทบาทเบื้องหนา (Actors on the Scene) ไดแก ผูที่ใชและควบคุมเนื้อหาของฐานขอมูล • ผูมีบทบาทเบื้องหลัง (Actor behind the Scene) ไดแก ผูที่พัฒนาฐานขอมูลหรือออกแบบซอฟตแวร DBMS

1.4.1 ผูมีบทบาทเบื้องหนา (Actors on the Scene) •

•

•

ผูบริหารฐานขอมูล (Database administrators : DBA) มีหนาที่ดังตอไปนี้ - มีอํานาจในการใหสิทธิ์การเขาถึงฐานขอมูล - ประสานงานและดูแลการใชฐานขอมูล - จัดหาทรัพยากรทางดานซอฟตแวรและฮารดแวร - ควบคุมการใชฐานขอมูลและตรวจสอบประสิทธิภาพของการจัดการ (Operation) - แกไขปญหาตางๆ เชน ชองวางของระบบความปลอดภัย และปญหาเวลาการตอบสนองต่ํา ผูออกแบบฐานขอมูล (Database Designers) มีหนาที่ดังตอไปนี้ - ระบุเนื้อหา โครงสราง ขอบังคับ (Constraint) รวมถึงฟงกชันหรือการดําเนินการ (Transaction) ตางๆ ที่เกี่ยวของกับฐานขอมูล - ติดตอและทําความเขาใจความตองการของผูใชปลายทาง ผูใชปลายทาง (End-user) มีหนาที่ดังตอไปนี้ - ใชขอมูลในการสืบคน (Query) และจัดทํารายงาน - ผูใชปลายทางบางสวนอาจทําหนาที่ในการปรับปรุงเนื้อหาของฐานขอมูลอีกดวย

1.4.2 ผูมีบทบาทเบื้องหลัง (Actors behind the Scene) • •

•

ผูออกแบบและพัฒนาระบบ DBMS - ออกแบบและพัฒนาสวนตางๆ รวมทั้งสวนติดตอกับผูใช ในรูปแบบของชุดซอฟตแวร ผูพัฒนาเครื่องมือ (Tool Developers) - พัฒนาเครื่องมือ หรือทูล (Tool) ซึ่งเปนชุดซอฟตแวรที่ชวยในการออกแบบระบบฐานขอมูล และชวยในการพัฒนาผลงาน ผูปฏิบัติงานและดูแลรักษา (Operators and Maintenance Personnel) - สั่งดําเนินการ (Run) รวมถึงดูแลฮารดแวรและซอฟตแวรของระบบฐานขอมูล

1.4.3 ประเภทของผูใชปลายทาง (End-user) •

ผูใชชั่วคราว (Casual) - เปนผูใชที่ทําการเขาถึงฐานขอมูลเปนครั้งคราวเมื่อตองการ

•

Naïve or Parametric - ผูใชปลายทางสวนใหญนั้นถูกจัดอยูในกลุมนี้ โดยมีหนาที่ในการใชฟงกชันตางๆที่ถูกกําหนด มาเรียบรอยแลวในรูปแบบของ “การดําเนินการแบบสําเร็จรูป (canned transaction)” กับ

ระบบฐานขอมูล เชน พนักงานรับและจายเงินในธนาคาร พนักงานสํารองที่ เปนตน •

Sophisticated - ผูใชประเภทนี้ประกอบดวย นักวิเคราะหธุรกิจ นักวิทยาศาสตร วิศวกร รวมถึงผูใชอื่นๆที่มี

•

Stand- alone - สวนมากมักจะเปนผูที่ดูแลฐานขอมูลสวนบุคคลโดยใชชุดแอปพลิเคชันพรอมใช

ความคุนเคยกับสมรรถภาพของระบบ

โปรแกรมคํานวณภาษี ซึ่งสรางฐานขอมูลภายในขึ้นมาเอง เปนตน

เชน

ผูใช

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

1.5

1-6

ขอดีในการใชกลยุทธฐานขอมูล •

•

สามารถควบคุมความซ้ําซอน (Redundancy) ในการจัดเก็บขอมูล รวมถึงความยากลําบากในการ พัฒนาและดูแลรักษา ซึ่งความซ้ําซอนของขอมูลนั้นเปนสาเหตุของปญหามากมาย เชน - จําเปนตองทําการปรับปรุงหรือแกไขขอมูลเดียวกันหลายครั้ง - สิ้นเปลืองพื้นที่ในการเก็บขอมูล - ไฟลที่เสนอขอมูลเดียวกันอาจมีการจัดเก็บขอมูลที่ไมตรงกันได - สามารถใชขอมูลรวมกันได ปองกันการเขาถึงขอมูลโดยไมไดรับอนุญาต

รูปที่ 1.5 การเก็บขอมูลที่ซ้ําซอน ของ StudentName และ CourseNumber ใน GRADE_REPORT

(ก) กรณีขอมูลตรงกัน (ข) กรณีที่ขอมูลไม ตรงกัน • •

• •

• • •

สามารถเตรียมหนวยเก็บขอมูลที่มั่นคง (Persistent storage) สําหรับโปรแกรม Objects (ใน Object-oriented DBMS’s – บทที่ 20-22) จัดเตรียมโครงสรางหนวยเก็บขอมูลเพื่อใหสามารถดําเนินการสืบคน (Query) ไดอยางมีประสิทธิภาพ โดยDBMS จะตองมีโครงสรางขอมูลพิเศษ เพื่อทําใหการคนขอมูลในดิสครวดเร็วยิ่งขึ้น ซึ่งทําไดโดยการ ใชดัชนี (Indexes) สามารถทําการสํารอง (Backup)และฟนสภาพขอมูล (Recovery) มีสวนการติดตอผูใชหลากหลายรูปแบบสําหรับผูใชในกลุมตางๆกัน ซึ่งประกอบดวย ภาษาสืบคน (Query language) ภาษาโปรแกรม (Programming language) แบบฟอรมและโคดคําสั่ง (Form and Command code) และ Menu-driven interface สามารถนําเสนอความสัมพันธที่ซับซอนของขอมูลได มีการกําหนดขอบังคับในการควบคุมความคงสภาพ (Integrity constraints) สนับสนุนการอนุมาน (Inference) ขอมูลใหมๆจากขอเท็จจริงที่เก็บไวในฐานขอมูล รวมถึงการ ดําเนินการ (Action) ตางๆโดยใชกฎเกณฑ

1.5.1 สิ่งที่เกี่ยวของเพิ่มเติมในการใชกลยุทธฐานขอมูล •

• • • •

มีศักยภาพในการควบคุมมาตรฐาน ซึ่งนับวาเปนสวนที่สําคัญมากของแอปพลิเคชันฐานขอมูลที่ประสบ ความสําเร็จในองคกรใหญๆ โดยมาตรฐานในที่นี้ หมายถึง ชื่อรายการขอมูล รูปแบบการแสดงภาพ หนาจอ โครงสรางรายงาน และ meta-data (นิยามของขอมูล) เปนตน สามารถลดเวลาในการพัฒนาแอปพลิเคชัน โดยทําใหเวลาที่ใชในการเพิ่มแอปพลิเคชันใหมนั้นลดลง มีความยืดหยุนในการเปลี่ยนแปลงโครงสรางขอมูล โดยโครงสรางขอมูลสามารถเปลี่ยนแปลงไปตาม ความตองการที่ระบุได มีการปรับขอมูลใหทันสมัยอยูตลอดเวลา ซึ่งเปนสิ่งสําคัญมากสําหรับธุรกิจออนไลน เชน สายการบิน โรงแรม การเชารถ เปนตน Economies of scale โดยการรวบรวมขอมูลและแอปพลิเคชันระหวางแผนก ซึ่งสามารถลดความ สิ้นเปลืองเนื่องจากความซ้ําซอนของทรัพยากรและบุคคลได

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

1.6

1-7

วิวัฒนาการของ DBMS (โดย James Martin) • • • •

ชวงที่ 1 : ไฟลขอมูลพื้นฐาน (Elementary Data Files) – มีอิทธิพลในชวงตนทศวรรษที่ 60 ชวงที่ 2 : กระบวนการเขาถึงไฟล (File Access Method) – มีอิทธิพลในชวงปลายทศวรรษที่ 60 ชวงที่ 3 : ระบบฐานขอมูลในชวงแรกเริ่ม (Early Database System) – มีอิทธิพลในชวงตนทศวรรษที่ 70 ชวงที่ 4 : ระบบฐานขอมูลในปจจุบัน (Today Database System) – ตั้งแตป 1970 จนถึงปจจุบัน

1.6.1 ชวงที่ 1 : ไฟลขอมูลพื้นฐาน (Elementary Data Files) • •

ในการจัดระบบไฟลในรูปแบบลําดับอนุกรม (Serial manner) โครงสรางขอมูลทางกายภาพ (Physical data structure) มีลักษณะเดียวกับโครงสรางขอมูลทางตรรก (Logical data structure)

•

ใชกระบวนการจัดการแบบกลุม (Batch-processing) โดยไมมีการเขาถึงขอมูลแบบทันกาล (real-

• • •

มีการจัดเก็บไฟลที่ซ้ําซอน เนื่องจากขอมูลเดิมยังคงถูกเก็บไว ซอฟตแวรสามารถจัดการไดเพียงขั้นตอน input/output เทานั้น ผูพัฒนาโปรแกรมแอปพลิเคชันจะทําการออกแบบรูปแบบทางกายภาพและฝงติดไวกับโปรแกรมแอป พลิเคชัน ถามีการเปลี่ยนแปลงโครงสรางขอมูลหรือสวนควบคุมการเก็บขอมูล (Storage device) จะตองทําการ เขียนโปรแกรมแอปพลิเคชันใหม รวมทั้งแปลงภาษาและทดลองโปรแกรมใหมอีกดวย ขอมูลมักจะถูกออกแบบใหทํางานอยางมีประสิทธิภาพกับแอปพลิเคชันหนึ่งๆเทานั้น เกิดการซ้ําซอนระหวางไฟลขอมูลมาก

time)

• • •

รูปที่ 1.6 ชวงที่ 1 : ไฟลขอมูลพื้นฐาน (Elementary Data Files) (มี

อิทธิพลในชวงตน ทศวรรษที่ 60)

1.6.2 ชวงที่ 2 : กระบวนการเขาถึงไฟล (File Access Method) • • • •

สามารถทําการบันทึกไดโดยการเขาถึงขอมูลแบบตามลําดับ (Serial access) หรือแบบสุม (Random access) (ไมใชการบันทึกลงในขอบเขตของขอมูล (Field)) ใชกระบวนการจัดการแบบกลุม (Batch) แบบอินไลน (In-line) หรือแบบทันกาล (Real-time) ไฟลทางตรรก (Logical file) และไฟลทางกายภาพ (Physical file) นั้นแยกออกจากกัน สามารถทําการเปลี่ยนแปลงหนวยเก็บขอมูลไดโดยไมจําเปนตองทําการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมแอปพลิเค ชัน

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย • • • • •

1-8

โครงสรางขอมูล มักอยูในรูปแบบลําดับอนุกรม (Serial) ลําดับเชิงดัชนี (Index sequential) หรือ Simple direct access ไมมีการใชมัลติเพิลคีย (Multiple-key) หรือคียหลายตัวในการสืบคนขอมูล

อาจมีการตรวจสอบความปลอดภัยของขอมูล แตนับวายังไมคอยปลอดภัย ยังคงมีแนวโนมที่จะออกแบบขอมูลใหมีประสิทธิภาพกับแอปพลิเคชันหนึ่งๆอยู ยังคงพบความซ้ําซอนของขอมูลจํานวนมากอยู

รูปที่ 1.7 ชวงที่ 2 : กระบวนการเขาถึง ไฟล (File Access Method) (มี อิทธิพลในชวงปลาย ทศวรรษที่ 60)

1.6.3 ชวงที่ 3 : ระบบฐานขอมูลในชวงแรกเริ่ม (Early Database System) • • • • • • • • •

สามารถอนุมานไฟลทางตรรก (Logical file) ที่แตกตางกันไดมากมาย จากขอมูลทางกายภาพ (Physical data) เดียวกัน สามารถเขาถึงขอมูลเดียวกันไดจากหลายทาง by applications with different requirements ซอฟตแวรมีความสามารถในการลดความซ้ําซอนของขอมูล มีการใชขอมูลรวมกันระหวางแอปพลิเคชันตางๆ การไมมีความซ้ําซอนของขอมูล เอื้อตอความคงสภาพของขอมูล (Data integrity) การจัดระบบหนวยเก็บขอมูลทางกายภาพ (Physical data) นั้นไมขึ้นกับโปรแกรมแอปพลิเคชัน สามารถกําหนดตําแหนงที่อยูของขอมูลในขอบเขตของขอมูล (Filed) หรือในระดับกลุม (group level) สามารถใชมัลติเพิลคีย (Multiple-key) หรือคียหลายตัวในการสืบคนได ใชการจัดระบบขอมูลที่ซับซอนโดยไมทําใหโปรแกรมแอปพลิเคชันซับซอน

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

1-9

รูปที่ 1.8 ชวงที่ 3 : ระบบ ฐานขอมูลในชวง แรกเริ่ม (Early Database System) (มี

อิทธิพลในชวงตน ทศวรรษที่ 70)

1.6.4 ชวงที่ 4 : ความตองการของระบบฐานขอมูลในปจจุบัน (Today’s Requirements in Database System) • • • •

ซอฟตแวรมีขอมูลทางตรรก (Logical data) และทางกายภาพ (Physical data) ที่ไมขึ้นตอกัน สามารถทําการพัฒนาฐานขอมูลใหดีขึ้น โดยไมตองทําการดูแลรักษามาก มีสวนอํานวยความสะดวก (Facility) ใหผูบริหารฐานขอมูล ในการควบคุมขอมูล มีการใชขั้นตอนที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมความเปนสวนบุคคล ความปลอดภัย และความคงสภาพ (Integrity) ของขอมูล

รูปที่ 1.9 ชวงที่ 4 : ความ ตองการของระบบ ฐานขอมูลใน ปจจุบัน (Today’s Requirements in Database System)

1.7

ประวัติการพัฒนาเทคโนโลยีฐานขอมูล •

แอปพลิเคชันฐานขอมูลในชวงแรก (Early Database Application) มีการนําเสนอโมเดลแบบแตกสาขา (Hierarchical model) และโมเดลแบบเครือขาย (Network model) ในชวงกลางทศวรรษที่ 60 และมีอิทธิพลในชวงทศวรรษที่ 70 ซึ่งยังคงพบการใชโมเดลเหลานี้ ในการปฏิบัติการฐานขอมูลทั่วโลกจํานวนมาก (a bulk of world wide database processing)

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย •

•

•

1-10

ระบบที่ใชพื้นฐานของโมเดลความสัมพันธ (Relational Model based Systems) IBM และมหาวิทยาลัยตางๆไดทําการวิจัยและทดลองแบบจําลองที่ไดนําเสนอในชวงป 1970 เปนอยาง หนัก ซึ่งทําใหเกิดเปน DBMS เชิงสัมพันธ (Relational DBMS Products) ขึ้นในชวงทศวรรษที่ 80 Object-oriented applications

ไดมีการนําเสนอ OODBMSs (Object-Oriented Database Management System) ขึ้นในชวง ปลายทศวรรษที่ 80 ถึงตนทศวรรษที่ 90 เพื่อสนองความตองการในการประมวลผลที่ซับซอนใน โปรแกรมชวยการออกแบบหรือ CAD (Computer Aided Design) และแอปพลิเคชันอื่นๆ แตการใช งานยังไมเปนที่นิยมมากนัก ขอมูลในเว็บ (Web) และแอปพลิเคชันการคาอิเล็กทรอนิกส (E-commerce Applications) เว็บบรรจุขอมูลในรูปแบบของ HTML (Hypertext Markup Language) โดยมีการเชื่อมโยงระหวาง หนา กอใหเกิดการพัฒนาแอปพลิเคชันใหมๆขึ้นจํานวนมาก รวมถึงการคาอิเล็กทรอนิกส (Ecommerce) ซึ่งปจจุบันใชมาตรฐานใหม คือ XML (eXtended Markup Language)

1.7.1 การขยายความสามารถ (Capability) ของฐานขอมูล มีการเพิ่มฟงกชันใหมๆใหกับ DBMSs ในดานตางๆ ดังตอไปนี้ • แอปพลิเคชันทางวิทยาศาสตร • หนวยเก็บและจัดการขอมูลภาพ • การจัดการขอมูล Audio และ Video • การคนขอมูล (Data Mining) • •

Spatial data management

การจัดการขอมูลลําดับเวลาและประวัติขอมูล (Time Series and Historical Data Management) ซึ่งทั้งหมดนี้ทําใหเกิดความกาวหนาในการวิจัยและพัฒนาขอมูลชนิดใหมๆ โครงสรางขอมูลที่ซับซอน คําสั่งและ หนวยเก็บขอมูลใหมๆ รวมทั้งการเก็บดัชนี (Index schemes) ในระบบฐานขอมูล

1.8

กรณีที่ไมควรใช DBMS •

•

•

ขอเสียหลักของการใช DBMS คือคาใชจายที่สูง อันเนื่องมากจาก - การลงทุนเริ่มตนทางดานฮารดแวรสูง - คาใชจายในการใหกําหนดกฎทั่วไป (Generality) รวมถึงใหความปลอดภัย (Security) การควบคุมรวมกัน (Concurrency control) การฟนสภาพ (Recovery) และฟงกชัน ควบคุมความคงสภาพ (Integrity function) กรณีที่ไมจําเปนตองใช DBMS - เมื่อฐานขอมูลและแอปพลิเคชันมีลักษณะไมซับซอน มีการระบุที่ชัดเจน และไมตองการการ เปลี่ยนแปลงใดๆ - เมื่อตองการความทันกาลตลอดเวลา ซึ่งอาจทําไมไดเนื่องจากคาใชจายที่สูงของ DBMS - เมื่อไมตองการใหผูใชเขาถึงขอมูลไดหลายๆคน กรณีที่ DBMS ไมมีความสามารถเพียงพอ - เมื่อระบบฐานขอมูลไมสามารถจัดการกับขอมูลที่ซับซอน เนื่องมาจากขอจํากัดของโมเดล - เมื่อผูใชฐานขอมูลตองการคําสั่งพิเศษที่ไมมีใน DBMS

แบบฝกหัด 1. 2. 3.

อธิบายแนวคิดในการจัดการฐานขอมูล อธิบายแนวคิดของ DBMS จงเปรียบเทียบความแตกตางของ DBMS และ File Processing