C S C I 1 2 7 0 I n t r o d u c t i o n t o D - PowerPoint PPT Presentation

C S C I 1 2 7 0 I n t r o d u c t i o n t o D a t a b a s e S y s t e ms w i t h t h a n k s t o P r o f . G e o r g e K o l l i o s , B o s t o n U n i v e r s i t y P r o f . M i t c h C h e r n i a c k , B r a n d e i s U n i v e r s i t y P r o f . A v i S i l b e r s c h a t z , Y a l e U n i v e r s i t y 1 . 1

Wh a t i s a D a t a b a s e S y s t e m?  D a t a b a s e : A v e r y l a r g e c o l l e c t i o n o f d a t a r e l a t e d  M o d e l s a r e a l w o r l d e n t e r p r i s e :  E n t i t i e s  L e a g u e : T e a m s , p l a y e r s , g a m e s  U n i v e r s i t y : S t u d e n t s , p r o f e s s o r s , b o o k s , c o u r s e s  R e l a t i o n s h i p s  T h e P a t r i o t s a r e i n t h e S u p e r b o w l p l a y i n g  D B M S ( a t a a s e a n a g e m e n t y s t e m ) : A s o f t w a r e s y s t e m t h a t D b M S c a n b e u s e d t o s t o r e , m a n a g e , r e t r i e v e a n d t r a n s f o r m d a t a f r o m a d a t a b a s e .  D a t a b a s e S y s t e m : D B M S + d a t a ( + a p p l i c a t i o n s ) 1 . 2

Wh y S t u d y D a t a b a s e s ?  S h i f t f r o m c o m p u t a t i o n t o i n f o r m a t i o n  A l w a y s t r u e f o r c o r p o r a t e c o m p u t i n g  S c i e n t i fj c d a t a s e t s :  A s t r o n o m y  B i o l o g y  P a r t i c l e P h y s i c s  T h e We b  D B M S e n c o m p a s s e s m u c h o f C S i n a p r a c t i c a l d i s c i p l i n e O p e r a t i n g s y s t e m s L a n g u a g e s D i s t r i b u t e d s y s t e m s P e r f o r m a n c e T h e o r y A I  J O B S ! H i g h - p a y i n g j o b s ! ! ! 1 . 3

Wh y D a t a b a s e s ?  Wh y n o t s t o r e e v e r y t h i n g i n fm a t fj l e s ? i . e . , u s e t h e fj l e s y s t e m o f t h e O S : c h e a p , s i m p l e … [ N a me , C o u r s e , G r a d e ] F i l e s y s t e m d o e s n o t k n o w e v e n t h i s . J o h n S m i t h , C S 2 2 , B ; M i k e S t o n e b r a k e r , C S 1 2 3 , A ; J i m G r a y , C S 1 2 7 , A ; J o h n S m i t h , C S 2 2 7 , B + ; T h i s i s h o w t h i n g s w e r e ………………… i n t h e “ B a d O l d D a y s ”  S i m p l e ? Y e s , b u t n o t s c a l a b l e … . H a v e t o s c a n a n d r e p a r s e t h e fj l e o n e v e r y a c c e s s 1 . 4

S c a l a b i l i t y  Wh i l e y o u m i g h t b u i l d a d a t a b a s e t o s t o r e y o u r f a v o r i t e r e c i p e s , t h i s i s n o t t h e i n t e r e s t i n g c a s e .  M o d e r n D B M S ’ s a r e d e s i g n e d t o s c a l e ( i . e . , > > a t e r a b y t e ) M u s t b e w e l l o p t i m i z e d o n a s i n g l e n o d e M u s t b e a b l e t o e x e c u t e o n 1 0 0 ’ s o r 1 0 0 0 ’ s o f n o d e s . 1 . 5

D B M S D r i v e r s S o m e d a t a i s : l o n g - l i v e d = > c h a n g e s o f t e n = > m u s t w i t h s t a n d f a i l u r e s s h a r e d b e t w e e n d i fg e r e n t u s e r s / a p p l i c a t i o n s A p p l 3 A p p l 1 D B A p p l 2 A p p l 4 1 . 6

S t o r a g e P r o b l e ms  D a t a r e d u n d a n c y a n d i n c o n s i s t e n c y  M u l t i p l e fj l e f o r m a t s ,  d u p l i c a t i o n o f i n f o r m a t i o n i n d i fg e r e n t fj l e s N a me , C o u r s e , E ma i l , G r a d e N a me , E ma i l , C o u r s e , G r a d e J o h n S m i t h , C S 1 1 2 , j s @c s . b u . e d u , B M i k e S t o n e b r a k e r , m s @c s . b u . e d u , C S 2 3 4 , A J i m G r a y , C S 5 6 0 , j g @c s . b u . e d u , A J . S m i t h , j s @c s . b u . e d u , C S 5 6 0 , B + J o h n S m i t h , C S 5 6 0 , j s @c s . b u . e d u , B + Wh y i s t h i s a p r o b l e m ?  Wa s t e d s p a c e ( ? )  P o t e n t i a l i n c o n s i s t e n c i e s ( e . g . , m u l t i p l e c o n v e n t i o n s , J o h n S m i t h v s S m i t h J . ) 1 . 7

R e t r i e v a l P r o b l e ms  D a t a r e t r i e v a l ( Q u e r y ) :  F i n d t h e s t u d e n t s w h o t o o k C S 5 6 0  F i n d t h e s t u d e n t s w i t h G P A > 3 . 5 F o r e v e r y q u e r y w e w o u l d n e e d t o w r i t e a p r o g r a m ! E a c h p r o g r a m w o u l d r e a d t h e w h o l e fj l e .  We n e e d t h e r e t r i e v a l t o b e :  E a s y t o w r i t e  E x e c u t e d e ffj c i e n t l y 1 . 8

D a t a I n t e g r i t y  D a t a I n t e g r i t y i n fm a t fj l e m o d e l  P o o r s u p p o r t f o r s h a r i n g :  P r e v e n t s i m u l t a n e o u s m o d i fj c a t i o n s  P o o r c o p i n g m e c h a n i s m s f o r s y s t e m c r a s h e s  N o m e a n s o f P r e v e n t i n g D a t a E n t r y E r r o r s ( c h e c k s m u s t b e h a r d - c o d e d i n t h e p r o g r a m s )  S e c u r i t y p r o b l e m s  D a t a b a s e s y s t e m s o fg e r s o l u t i o n s t o a l l o f t h e a b o v e p r o b l e m s 1 . 9

E v o l u t i o n o f d a t a   L o n g - l i v e d d a t a E v o l u t i o n  Wh a t h a p p e n s i f I n e e d t o c h a n g e h o w t h e d a t a i s s t o r e d ?  A c c e s s p a t t e r n s c h a n g e  T u n i n g  S h o u l d n o t h a v e t o r e - w r i t e a l l m y a p p l i c a t i o n s .  S o l u t i o n : D a t a i n d e p e n d e n c e ! 1 . 1 0

D a t a O r g a n i z a t i o n  D a t a M o d e l s : a f r a m e w o r k f o r d e s c r i b i n g  d a t a o b j e c t s  d a t a r e l a t i o n s h i p s  d a t a s e m a n t i c s  d a t a c o n s t r a i n t s  P r e s e n t s p r i m i t i v e s f o r   R e p r e s e n t i n g D a t a D a t a D e fj n i t i o n L a n g u a g e ( D D L )   M a n i p u l a t i n g D a t a D a t a M a n i p u l a t i o n L a n g u a g e ( D M L )  We w i l l c o n c e n t r a t e o n t h e r e l a t i o n a l mo d e l  O t h e r m o d e l s :  E n t i t y - R e l a t i o n s h i p mo d e l ( w e w i l l d i s c u s s )  o b j e c t - o r i e n t e d m o d e l  s e m i - s t r u c t u r e d d a t a m o d e l s , X M L  A r r a y d a t a m o d e l 1 . 1 1