Chapter02 Database System Concepts And Architecture

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

2-1

บทที่ 2* แนวคิดและสถาปตยกรรมของระบบฐานขอมูล Database System Concepts and Architecture วัตถุประสงค 1. เพื่อใหทราบถึงวิวัฒนาการของระบบฐานขอมูล 2. เพื่อใหรูจักแบบจําลองขอมูล 3. เพื่อใหมีความเขาใจในเรื่องของสถาปตยกรรมขอมูล 4. เพื่อใหรูจักภาษาที่ใชในการจัดการฐานขอมูล 5. เพื่อใหรูจัก DBMS ประเภทตางๆ

2.1

วิวัฒนาการของระบบฐานขอมูล วิวัฒนาการของระบบฐานขอมูลนั้นไดรับการพัฒนาจากระบบขนาดใหญ มาใชการออกแบบเปนสวนๆ (Modular design) โดยสถาปตยกรรมลูกขาย/แมขาย (Client/Server) จากการใชคอมพิวเตอรเมนเฟรมขนาดใหญเปนศูนย รวม มาเปนการใชคอมพิวเตอรสวนบุคคลที่เชื่อตอกันผานเครือขายไปยังเครื่องแมขาย (Server machine) ประเภทตางๆ โดยสถาปตยกรรมของ DBMS แบบลูกขาย/แมขายขั้นพื้นฐาน (Basic Client/Server DBMS) นั้น ประกอบดวย 2 สวน คือ • สวนลูกขาย (Client Module) มีหนาที่ในการสั่งประมวลผล (Run) โปรแกรมแอปพลิเคชัน รวมทั้งมีสวน ติดตอกับผูใช (User interface) ในการเขาถึงฐานขอมูล • สวนแมขาย (Server Module) มีหนาที่ในการจัดการกับหนวยเก็บขอมูล การเขาถึงขอมูล และการคนหา ขอมูล

2.2

แบบจําลองขอมูล (Data Model) • •

แบบจําลองขอมูล (Data Model) คือกลุมของแนวคิดที่ใชอธิบายโครงสรางฐานขอมูล (ชนิดของขอมูลและ ความสัมพันธ) และขอบังคับ (Constraint) ตางๆที่ฐานขอมูลตองยึดถือ การดําเนินการบนแบบจําลองฐานขอมูล (Data Model Operations) คือ การดําเนินการ (Operation) ในการระบุการคนฐานขอมูล และการปรับปรุง โดยอางอิงถึงแนวคิดของ แบบจําลองขอมูล โดยการดําเนินการ (Operation) บนแบบจําลองขอมูลนั้น อาจประกอบดวย - การดําเนินการขั้นพื้นฐาน (Basic operation) เชน แทรก ลบ แกไข และสืบคน เปนตน - การดําเนินการตามที่ผูใชระบุ (User-defined operation) เชน COMPUTE_GPA for STUDENT เปนตน

2.2.1 ประเภทของแบบจําลองขอมูล •

แบบจําลองขอมูลในระดับแนวคิด (Conceptual data model) เปนแบบจําลองระดับสูง (High-level) หรือที่เรียกวาเครือขายความหมาย (Semantic) โดย แบบจําลองนี้จะใหแนวคิดที่ใกลเคียงกับการรับรูขอมูลของผูใชทั่วไป ซึ่งมักเรียกวา Entity-based หรือ

* อางอิงจากบทที่ 2 ของเอกสารอางอิง [1]

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

•

•

2-2

Object-based data models โดยใหแนวคิดเกี่ยวกับเอนทิตี (Entity) คุณสมบัติของเอนทิตี (Attribute) และความสัมพันธ (Relationship) ที่เชื่อมระหวางเอนทิตีตางๆ แบบจําลองขอมูลในระดับกายภาพ (Physical data model) เปนแบบจําลองระดับต่ํา (Low- level) หรือระดับภายใน (Internal) โดยแบบจําลองนี้ใหแนวคิดที่

อธิบายรายละเอียดในการจัดเก็บขอมูลลงในคอมพิวเตอร แบบจําลองขอมูลในระดับปฏิบัติการ (Implementation or Representational data model) แบบจําลองนี้ใหแนวคิดที่อยูกึ่งกลางระหวาง 2 แบบแรก โดยปรับสมดุลใหกับมุมมองของผูใชรายละเอียด เกี่ยวกับหนวยเก็บขอมูลของคอมพิวเตอร

2.2.2 Schema และ Instant • • • •

เคารางฐานขอมูล (Database Schema) คือ นิยามหรือคําบรรยาย (Description) ของฐานขอมูล ซึ่ง ประกอบดวย นิยามโครงสรางฐานขอมูล และขอบังคับตางๆที่ฐานขอมูลควรยึดไว แผนภาพเคาราง (Schema Diagram) คือแผนภาพแสดงเคารางฐานขอมูล (Database schema) Schema construct คือสวนประกอบของเคาราง (Schema) หรือวัตถุในเคาราง เชน STUDENT, COURSE เปนตน Database Instant คือขอมูลจริงที่เก็บไวในฐานขอมูล ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง หรืออาจเรียกวา สถานะ ฐานขอมูล (Database State) หรือ Occcurrence

รูปที่ 2.1 แผนภาพเคาราง (Schema diagram)

เคารางฐานขอมูล (Database Schema) และ สถานะฐานขอมูล (Database State) • สถานะฐานขอมูล (Database State) หมายถึง เนื้อหาของฐานขอมูลในชวงเวลาใดเวลาหนึ่ง • สถานะฐานขอมูลเริ่มตน (Initial Database State) คือ สถานะฐานขอมูลเมื่อถูกโหลด • Valid State หมายถึงสถานะที่เปนไปตามโครงสรางและขอบังคับของฐานขอมูล • ลักษณะพิเศษ (Distinction) - เคารางฐานขอมูล (Database Schema) นั้นมีการเปลี่ยนแปลงนอยครั้งมาก ในขณะที่สถานะ ขอมูล (Database State) จะเปลี่ยนแปลงไปทุกครั้งที่มีการปรับปรุงแกไขฐานขอมูล - เคาราง (Schema) อาจถูกเรียกวา Intention ในขณะที่ สถานะ (State) ถูกเรียกวา Extension

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

2.3

2-3

สถาปตยกรรม Three-Schema และการไมขึ้นตอกันของ ขอมูล (Data Independence) 2.3.1 สถาปตยกรรมแบบ Three-Schema •

ถูกนําเสนอขึ้นเพื่อสนับสนุนคุณลักษณะตางๆของ DBMS ดังนี้ - การไมขึ้นตอกันระหวางโปรแกรมและขอมูล (Program-data independence) และการไมขึ้นตอ กันระหวางโปรแกรมและการดําเนินการ (Program-operation independence) - สนับสนุนมุมมองที่หลากหลาย (Multiple views) ของขอมูล - ใช Catalog ในการเก็บนิยามฐานขอมูล (เคาราง)

•

เคารางระดับภายใน (Internal schema) - บรรยายโครงสรางหนวยเก็บขอมูลทางกายภาพของฐานขอมูล - ใชแบบจําลองขอมูลในระดับกายภาพ (Physical data model) - บรรยายรายละเอียดโดยสมบูรณเกี่ยวกับหนวยเก็บขอมูลและเสนทางการเขาถึงฐานขอมูล เคารางระดับแนวคิด (Conceptual schema) - บรรยายโครงสรางของฐานขอมูลทั้งหมด - ซอนรายละเอียดของโครงสรางหนวยเก็บขอมูลทางกายภาพ - เนนการบรรยายเอนทิตี ชนิดขอมูล (Data type) ความสัมพันธ (Relationship) การดําเนินการ (Operation) และขอบังคับ (Constraint) ตางๆ - ใชแบบจําลองขอมูลในระดับแนวคิด (Conceptual data model) หรือระดับปฏิบัติการ

รูปที่ 2.2 สถาปตยกรรม Three-Schema

•

(Implementation data model) •

•

•

เคารางระดับภายนอก (External schema) - เปนเคารางที่อยูในระดับภายนอก เพื่อบรรยายมุมมองที่หลากหลายของผูใช - โดยทั่วไปแลวมักใชแบบจําลองขอมูลแบบ representational (Representational data model) DBMs จะทําการแปลงความตองการ (Request) ที่ระบุไวที่เคารางระดับภายนอก (External schema) ไปเปนความตองการระดับแนวคิด (Conceptual schema) และแปลงเปนความตองการใน ระดับภายใน (Internal schema) เพื่อดําเนินการกับฐานขอมูลที่ถูกเก็บไวตอไป กระบวนการในการแปลงความตองการและผลที่ไดระหวางระดับ จะถูกเรียกวา การแปลง (Mapping)

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

2-4

2.3.2 ความเปนอิสระของขอมูล (Data Independence) •

ความเปนอิสระของขอมูลทางตรรก (Logical Data Independence) คือ ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเคารางระดับแนวคิด (Conceptual schema) โดยไมจําเปนตอง ทําการเปลี่ยนแปลงเคารางระดับภายนอก (External schema) และโปรแกรมแอปพลิเคชัน โดยสิ่งที่ ตองทําการเปลี่ยนแปลงมีเพียงแต นิยามมุมมอง (View definition) และการแปลง (Mapping) เทานั้น ดังนั้นจึงสามารถทําการเปลี่ยนแปลงขอบังคับ (Constraint) ในเคารางระดับแนวคิด (Conceptual schema) โดยไมสงผลกระทบเคารางระดับภายนอก (External schema) หรือ โปรแกรมแอปพลิเคชัน • ความเปนอิสระของขอมูลทางกายภาพ (Physical Data Independence) คือ ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเคารางระดับภายใน (Internal schema) โดยไมจําเปนตอง เปลี่ยนแปลงเคารางระดับแนวคิด (Conceptual schema) รวมถึงไมจําเปนตองเปลี่ยนแปลงเคาราง ระดับภายนอก (External schema) ดวยเชนกัน ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเคารางระดับภายใน (Internal schema) นั้น อาจมีความจําเปน เนื่องจากเราจําเปนตองทําการปรับปรุงไฟลทางกายภาพ (Physical file) บางสวนใหม เชน กําหนดโครงสรางในการเขาถึงขอมูลเพิ่มเติม เปนตน สําหรับ DBMS ที่สนับสนุนความเปนอิสระของขอมูล (Data-independence) แลว เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเคา ราง (Schema) ที่ระดับใดๆ สิ่งที่จําเปนจะตองเปลี่ยนแปลงมีเพียงแตการแปลง (Mapping) ระหวางเคาราง ดังกลาวกับเคารางในระดับถัดไปที่สูงกวาเทานั้น โดยเคารางในระดับที่สูงกวาจะไมมีการเปลี่ยนแปลง ดังนั้น โปรแกรมแอปพลิเคชันจึงไมจําเปนตองเปลี่ยนแปลง เพราะโปรแกรมแอปพลิเคชันนั้นอยูที่เคารางระดับภายนอก (External schema)

2.4

ภาษาฐานขอมูล (Database language) และสวนติดตอ ผูใช (Interface) 2.4.1 ภาษา DBMS •

•

•

•

ภาษาสําหรับนิยามขอมูล (Data Definition Language: DDL) เปนภาษาที่ผูบริหารฐานขอมูล (DBA) และผูออกแบบฐานขอมูลใชในการกําหนดเคารางระดับแนวคิด (Conceptual schema) ของฐานขอมูล ซึ่งใน DBMS สวนใหญก็มักใช DDL ในการกําหนดเคาราง ระดับภายใน (Internal schema) และภายนอก (External schema) ดวยเชนกัน นอกจากนี้ ในอีก หลายๆ DBMS ยังมีการใชภาษา Storage definition language (SDL) และ View definition language (VDL) ในการกําหนดเคารางภายในและภายนอกอีกดวย ภาษาสําหรับการใชขอมูล (Data Manipulation Language: DML) ใชในการระบุการสืบคนฐานขอมูลตางๆ เชน การลบ การแทรก เปนตน โดยสามารถนําคําสั่ง DML (DML Commands) ไปฝงติดไวกับ general-purpose programming language เชน COBOL, C, หรือภาษาแอสเซมบลี ซึ่งภาษาเหลานี้จะถูกเรียกวา Host language สวน DML จะถูกเรียกวา Data sublanguage นอกจากนี้ยังมี DML ในรูปแบบ stand-alone ที่สามารถนํามาใชโดยตรง ซึ่ง เรียกวา ภาษาสืบคน (Query language) DML สามารถแบงออกเน 2 ประเภทหลักๆ คือ - DML ระดับสูง (High-level) หรือ Non-procedural language เชน SQL โดยอาจเรียกวา Set-at-a-time หรือ Set-oriented DML ซึ่งจะใชในระบุขอมูลที่ตองการสืบคนมากกวาวิธีการ ในการสืบคน - DML ระดับต่ํา (Low-level) หรือ Procedural language หรือที่เรียกวา Record-at-a-time ซึ่งผูใชจะตองระบุวิธีในการสืบคนขอมูล และตองใช construct เชน การวนลูป (Looping) เปน ตน โดย DML ประเภทนี้จําเปนตองฝงติดไวกับ General-purpose programming language ผูใชปลายทางแบบ Casual (Casual end user) มักจะใชภาษาสืบคนระดับสูง (High-level query language)

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

2-5

ผูใชปลายทางแบบ Naïve และ parametric (Naïve and Parametric user) จะใชสวนติดตอผูใชที่ เขาใจงาย (User-friendly interface) ในการติดตอและจัดการกับฐานขอมูล

2.4.2 สวนติดตอผูใช (Interface) ของ DBMS • •

•

•

2.5

Stand-alone query language interface สวนติดตอสําหรับผูพัฒนาโปรแกรม (Programmer interface) สําหรับฝงยึด DML ลงในภาษา โปรแกรม (Programming language) ซึ่งจะตองทําการคอมไพลลวงหนา (pre-compile) Procedure (Subroutine) Call Approach สวนติดตอที่เปนมิตรกับผูใช (User-friendly interface) โดยอาจมีรูปแบบตางๆ เชน - รูปแบบตัวเลือก (Menu) มีความนิยมมากในการคนหา (Browsing) บนเว็บ - รูปแบบฟอรม (Form) ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อผูใชแบบ Naïve เชน พนักงานรับและจายเงินใน

ธนาคาร พนักงานสํารองที่ เปนตน - รูปแบบกราฟก (Graphic) เชน การชี้และคลิ๊ก ลากและปลอย เปนตน - ภาษาธรรมชาติ (Natural language) ซึ่งมักใชภาษาอังกฤษ - หรืออาจเปนใชรูปแบบผสม ซึ่งเปนการผสมรูปแบบตางๆขางตนเขาดวยกัน สวนติดตอผูใชของ DBMS อื่นๆ - ใชคําพูด (Speech) ในการสงและรับขอมูล (Input/Output) - ใช Web browser เปนสวนติดตอ (Interface) - สวนติดตอแบบ Parametric โดยใชคียฟงกชัน เชน พนักงานรับและจายเงินในธนาคาร - สวนติดตอสําหรับผูบริหารฐานขอมูล (DBA) โดยจะมีคําสั่งพิเศษสําหรับ DBA เพื่อใชในการ สรางบัญชีผูใช (Account) และกําหนดสิทธิ์ในการเขาถึงฐานขอมูล กําหนดพารามิเตอรของระบบ และเปลี่ยนแปลงเคาราง (Schema) หรือเสนทางในการเขาถึงฐานขอมูล (Access path)

สภาพแวดลอมของระบบฐานขอมูล (Database System Environment) 2.5.1 สวนประกอบของ DBMS และสวนติดตอกับผูใช (Interface) ดังแสดงในภาพ

รูปที่ 2.3 สวนประกอบของ DBMS และสวน ติดตอกับผูใช (Interface)

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

2-6

2.5.2 การใชงานระบบฐานขอมูล (Database System Utilities) มีฟงกชันตางๆดังตอไปนี้ • โหลดขอมูลที่เก็บอยูในไฟลลงในฐานขอมูล รวมถึงเครื่องมือในการแปลงขอมูล (Data conversion tool) • • • • •

ทําการสํารองขอมูล (Back up) ลงบนเทปเปนระยะๆ ปรับ (Reorganizing) โครงสรางไฟลฐานขอมูลใหม สรางรายงาน (Report generation) ตรวจสอบการทํางาน (Performance monitoring) และรวบรวมสถิตกิ ารใชฐานขอมูล ฟงกชันอื่นๆ เชน การเรียง (Sorting) การดูแลตรวจสอบผูใช (User monitoring) การบีบอัดขอมูล (Data compression) เปนตน

2.5.3 เครื่องมือ (Tool) อื่นๆ •

•

2.6

พจนานุกรมขอมูล (Data Dictionary) หรือคลังขอมูล (Data Repository) ใชในการเก็บนิยามเคาราง (Schema description) และขอมูลอื่นๆ เชน การออกแบบ (Design decision) นิยามโปรแกรมแอปพลิเคชัน (Application program description) ขอมูลผูใช (User information) มาตรฐานการใชงาน (Usage standard) เปนตน โดยแบงเปนพจนานุกรมขอมูลชนิด active (Active data dictionary) ซึ่งสามารถเขาถึงโดยซอฟตแวร DBMS และผูบริหารฐานขอมูล (DBA) และพจนานุกรมชนิด passive (Passive data dictionary) ซึ่งสามาถเขาถึงโดยผูบริหาร ฐานขอมูล (DBA) เทานั้น สภาพแวดลอมการพัฒนาแอปพลิเคชัน (Application Development Environments) และ Computer-aided software engineering : CASE เชน Power buider (Sybase), JBuider (Borland) เปนตน

สถาปตยกรรมแบบรวม (Centralized) และแบบลูกขาย/ แมขาย (Client/Server) สําหรับ DBMS • • • •

สถาปตยกรรม DBMS แบบรวม (Centralized DBMSs Architectures) สถาปตยกรรมแบบลูกขาย/แมขาย ขั้นพื้นฐาน (Basic Client/Server Architectures) สถาปตยกรรมแบบลูกขาย/แมขาย 2 ชั้น (Two-Tier Client/Server Architecture) สถาปตยกรรมแบบลูกขาย/แมขาย 3 ชั้น (Three-Tier Client/Server Architecture)

2.6.1 สถาปตยกรรม DBMS แบบรวม (Centralized DBMSs Architectures) สถาปตยกรรมสําหรับ DBMS นั้น พัฒนาไปตามทิศทางสถาปตยกรรมระบบคอมพิวเตอรทั่วไป ซึ่งในชวงแรกนั้น ใชคอมพิวเตอรเมนเฟรมในกระบวนการฟงกชันทั้งหมดของระบบ โดยรวบรวมทุกอยางไวในระบบเดียว เชน ซอฟตแวร DBMS ฮารดแวร โปรแกรมแอปพลิเคชัน และซอฟตแวรสวนติดตอกับผูใช

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

2-7

รูปที่ 2.4 ลักษณะทาง กายภาพของ สถาปตยกรรมแบบ รวม (Physical Centralized Architecture)

2.6.2 สถาปตยกรรมแบบลูกขาย/แมขาย ขั้นพื้นฐาน (Basic Client/Server Architectures) ใชแนวคิดในการสรางแมขายพิเศษ ที่มีฟงกชันพิเศษตางๆ เชน การบริการไฟล (File server) บริการพิมพเอกสาร (Printer server) แมขายเว็บ (Web server) และ E-mail server เปนตน สวนเครื่องลูกขาย (Client) จะ ประกอบดวยสวนติดตอกับผูใชที่เหมาะสมในการเขาถึงและใชทรัพยากรของเครื่องแมขาย ซึ่งเครื่องลูกขายอาจเปน เครื่องที่ไมมีดิสก หรือเปนคอมพิวเตอรสวนบุคคล (PC) หรือเปนเวิรกสเตชัน (Workstation) ที่ติดตั้งเฉพาะ ซอฟตแวรลูกขาย โดยเครื่องลูกขายจะถูกเชื่อมตอสูเครื่องแมขายผานทางระบบเครือขาย (Network) เชน LAN (Local Area Network) เครือขายไรสาย (Wireless Network) เปนตน

2.6.3 สถาปตยกรรมแบบลูกขาย/แมขาย 2 ชั้น (Two-Tier Client/Server Architecture) โปรแกรมติดตอผูใช (User interface program) และโปรแกรมแอปพลิเคชัน สามารถปฏิบัติการบนฝงของเครื่อง ลูกขาย (Client) โดยการเขาถึง DBMS จะมีการใช ODBC (Open Database Connectivity) ซึ่งมีสวน ติดตอเอพีไอ (Application program interface: API) ที่อนุญาติใหโปรแกรมฝงลูกขายสามารถเรียก DBMS ได ซึ่ง DBMS สวนใหญก็จะมีสวน ODBC นี้ โปรแกรมลูกขาย (Client program) หนึ่งๆ อาจเชื่อมตอกับหลายๆ DBMS นอกจากนี้ ในบาง DBMS ลูกขาย อาจไดรับฟงกชันตางๆ เชน ฟงกชันพจนานุกรมขอมูล (Data dictionary function) การทํา Optimization และการคืนสภาพ (Recovery) ระหวางแมขาย ซึ่งอาจเรียกเครื่องแมขายในกรณีเชนนี้วา แมขายขอมูล (Data server)

รูปที่ 2.5 สถาปตยกรรมแบบ ลูกขาย/แมขาย 2 ชั้น ในระดับตรรก (Logical TwoTier Client/Server Architecture)

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

2-8

รูปที่ 2.6 สถาปตยกรรมแบบ ลูกขาย/แมขาย 2 ชั้น ระดับกายภาพ (Logical TwoTier Client/Server Architecture)

2.6.4 สถาปตยกรรมแบบลูกขาย/แมขาย 3 ชั้น (Three-Tier Client/Server Architecture) มักใชในแอปพลิเคชันเว็บ (Web application) โดยมีการเพิ่มชั้นกึ่งกลาง (Intermediate layer) ระหวางลูกขาย (Client) และแมขายฐานขอมูล (Database server) ซึ่งเรียกชั้นกึ่งกลางนี้วาแมขายแอปพลิเคชัน (Application server) หรือแมขายเว็บ (Web server) โดยจะเปนสวนที่ทําหนาที่เก็บซอฟตแวรการเชื่อมตอเว็บ (Web connectivity software) รวมถึงกฎและขอบังคับตางๆ (Rules and business logic: Constraint) ของแอป พลิเคชันในการเขาถึงฐานขอมูลในแมขายฐานขอมูล (Database server) โดยมีบทบาทคลายทอในการสงขอมูลที่ ถูกประมวลผลบางสวนระหวางแมขายฐานขอมูล (Database server) นอกจากนี้ยังมีลักษณะพิเศษเพิ่มเติมเกี่ยวกับความปลอดภัย (Security) โดยจะทําการเขารหัสขอมูล (Encrypt) ที่เครื่องแมขายกอนจะทําการสงตอออกไปถอดรหัส (Decrypt) ที่เครื่องลูกขาย

รูปที่ 2.7 สถาปตยกรรมแบบ ลูกขาย/แมขาย 3 ชั้น ระดับตรรก (Logical Three-Tier Client/Server Architecture)

2.7

การจัดประเภทของ DBMS สามารถพิจารณาไดจากหลายกฎเกณฑ ดังนี้ • พิจารณาจากแบบจําลองขอมูล (Data model) ที่ใช

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

•

•

2-9

Traditional ไดแก แบบจําลองเชิงสัมพันธ (Relational model) แบบจําลองแบบเครือขาย (Network model) แบบจําลองแบบแตกสาขา (Hierarchical model) Emerging ไดแก Object-oriented, Object-relational

พิจารณาจากจํานวนผูใช - ผูใชคนเดียว (single-user) ซึ่งมักใชกับไมโครคอมพิวเตอร - ผูใชหลายคน (Multi-user) ซึ่ง DBMS สวนใหญจัดอยูในประเภทนี้ พิจารณาจากจํานวนของไซต (Site) - แบบรวม (Centralized) ซึ่งใชคอมพิวเตอรหนึ่งเครื่องกับหนึ่งฐานขอมูล - แบบกระจาย (Distributed) ซึ่งใชคอมพิวเตอรหลายเครื่อง หลายฐานขอมูล

2.7.1 ระบบฐานขอมูลแบบกระจาย (Distributed Database System: DDBMS) ระบบฐานขอมูลแบบกระจาย (Distributed Database System) ซึ่งปจจุบันรูจักกันในลักษณะของระบบ ฐานขอมูลแบบลูกขาย/แมขาย (Client/Server based database system) เนื่องจากเปนระบบที่ไมสนับสนุน สภาพแวดลอมการกระจายโดยสมบูรณ (Totally distributed environment) แตจะเปนในรูปแบบที่ กลุมแม ขายฐานขอมูล (Database server) สนับสนุนกลุมลูกขาย (Client) มากกวา โดยมีสภาพแวดลอมการกระจาย (Distributed environment) แบบตางๆ ดังนี้ • DDBMS แบบเอกพันธ (homogeneous DDBMS) ใชซอฟตแวร DBMS กับหลายๆไซต (Site) • DDBMS แบบ Heterogeneous (Heterogeneous DDBMS) ซึ่งเปนแนวคิดใหมในการพัฒนา ซอฟตแวรเพื่อเขาถึงฐานขอมูลอิสระที่มีอยู (Autonomous preexisting database) • ระบบ Federated หรือ Multidatabase (Federated or Multidatabase system)

2.7.2 ประวัติของแบบจําลองขอมูล •

•

•

• •

แบบจําลองเชิงสัมพันธ (Relational Model) ไดรับการนําเสนอขึ้นในป 1970 โดย E.F. Codd จาก IBM ซึ่งกลายเปนระบบเชิงพาณิชย (Commercial system) ในชวงป 1981-1982 ซึ่งปจจุบันสามาถพบไดในผลิตภัณฑทางการคาตางๆ มากมาย เชน DB2, ORACLE, SQL Server, SYBASE, INFORMIX เปนตน แบบจําลองแบบเครือขาย (Network Model) ไดรับการพัฒนาขึ้นเปนครั้งแรกโดย Honeywell ในชวงป 1964-1965 และนํามาใชอยางมากโดย การสนับสนุนของ CODASYL (CODASYL- รายงาน DBTG ป 1971) ซึ่งตอมาไดรับการพัฒนา ในระบบตางๆ เชน IDMS (Cullinet หรือ CA ในปจจุบัน), DMS 1100 (Unisys), IMAGE (H.P.) และ VAX- DBMS (Digital Equipment Corp.) เปนตน แบบจําลองขอมูลแบบแตกสาขา (Hierarchical Data Model) ไดรับการพัฒนาขึ้นโดยความรวมมือของ IBM และ North American Rockwell ในชวงป 1965 และเกิดเปนระบบในตระกูล IMS ซึ่งแบบจําลองนี้นับเปนแบบจําลองที่ไดรับความนิยมมากที่สุด โดย ระบบอื่นๆที่ใชแบบจําลองนี้ ไดแก System 2k (SAS inc.) แบบจําลองขอมูลเชิงวัตถุ (Object-oriented Data Model) Object- Relational Model

2.7.3 ขอดีและขอเสียของแบบจําลองแบบแตกสาขา (Hierarchical model) •

ขอดี -

•

งายตอการสรางและจัดการ ใชไดกับหลาย natural hierarchically organized domains เชน แอสเซมบลีในกระบวนการ ผลิต การจัดการสวนบุคคลในบริษัท ขอเสีย - ลักษณะในการประมวลผลแบบ Navigational และ Procedural - แสดงขอมูลในลักษณะ Linear arrangement ของ records

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

-

2-10

มีขอจํากัดเล็กนอยสําหรับ “Query optimization”

2.7.4 ขอดีและขอเสียของแบบจําลองแบบเครือขาย (Network model) •

ขอดี -

•

รูปที่ 2.8 ตัวอยางขอมูลใน รูปแบบ ความสัมพันธ (Relation form)

รูปที่ 2.9 ตัวอยางขอมูลใน รูปแบบแตกสาขา (Hierarchical form)

แบบจําลองแบบเครือขายนั้นสามารถทําการโมเดลความสัมพันธที่ซับซอนและสามารถแสดง ความหมาย (Semantics) ของการเพิ่มและการลบ (add/delete) บนความสัมพันธได - สามารถจัดการกับสถานการสวนใหญได โดยใช record types และ relationship types - ใชภาษา navigational มีการใชคําสั่ง FIND, FIND member, FIND owner, FIND NEXT within set, GET เปนตน ขอเสีย - ลักษณะในการประมวลผลแบบ Navigational และ Procedural - ฐานขอมูลประกอบดวยอะเรยพอยนเตอรที่ซับซอนที่ใชกับกลุมของระเบียน (Record) - มีขอจํากัดเล็กนอยสําหรับ automated “Query optimization”

2110422 การออกแบบระบบการจัดการฐานขอมูล ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

รูปที่ 2.10 ตัวอยางขอมูลใน รูปแบบเครือขาย (Network form)

แบบฝกหัด 1. 2. 3. 4.

จงอธิบายประเภทหลักๆของแบบจําลองขอมูล จงอธิบายขอแตกตางระหวาง database schema และ database state จงอธิบายลักษณะของสถาปตยกรรมแบบ three-schema จงอธิบายขอแตกตางระหวาง procedural และ non procedural DMLs

2-11