Tietokanta

Tietokanta  - kokoelma tietoskeeman mukaisesti tallennettuja tietoja , joiden käsittely suoritetaan tietomallinnustyökalujen sääntöjen [1] [2] [3] mukaisesti .

Monet asiantuntijat huomauttavat yleisen virheen, joka koostuu termin "tietokanta" väärästä käytöstä termin " tietokannan hallintajärjestelmä " sijaan , ja huomauttavat, että nämä käsitteet on erotettava toisistaan ​​[4] .

Määrittelyongelmia

Kirjallisuus tarjoaa monia määritelmiä "tietokannan" käsitteelle, mikä kuvastaa pikemminkin tiettyjen tekijöiden subjektiivista mielipidettä, mutta yleisesti hyväksyttyä yhtenäistä muotoilua ei ole.

Sääntelyasiakirjojen määritelmät, mukaan lukien standardit :

• Tietokanta  - esitetty objektiivisessa muodossa, joukko itsenäisiä materiaaleja (artikkeleita, laskelmia , määräyksiä , tuomioistuinten päätöksiä ja muuta vastaavaa materiaalia), joka on systematisoitu siten, että nämä materiaalit voidaan löytää ja käsitellä elektronisella tietokoneella (tietokoneella) [5 ]
• Tietokanta  on tiedon kokoelma, joka on järjestetty käsitteellisen rakenteen mukaan, joka kuvaa näiden tietojen ominaisuuksia ja niiden välisiä suhteita ja joka tukee yhtä tai useampaa sovellusaluetta [6] .

Määritelmät arvovaltaisista monografioista :

• Tietokanta on  tiettyjen sääntöjen mukaan järjestetty ja tietokoneen muistissa säilytettävä tietojoukko , joka kuvaa tietyn aihealueen nykytilaa ja jota käytetään käyttäjien tietotarpeiden tyydyttämiseen [7] .
• Tietokanta  on joukko pysyviä (pysyvästi tallennettuja) tietoja, joita yrityksen sovellusohjelmistojärjestelmät käyttävät [8] .
• Tietokanta  on jaettu joukko loogisesti toisiinsa liittyviä tietoja (ja niiden kuvausta), joka on suunniteltu vastaamaan organisaation tietotarpeisiin [9] .

Määritelmät sisältävät useimmiten (eksplisiittisesti tai implisiittisesti) seuraavat erottavat piirteet [10] :

1. Tietokanta tallennetaan ja käsitellään tietokonejärjestelmässä .
   Siten mikään ei-tietokoneinen tietojen tallennus ( arkistot , kirjastot , tiedostokaapit jne.) ei ole tietokantoja.
2. Tietokannan tiedot on loogisesti jäsennelty ( systematisoitu ) , jotta varmistetaan niiden tehokas haku ja käsittely tietokonejärjestelmässä.
   Strukturointi tarkoittaa komponenttien ( elementtien ), niiden välisten linkkien eksplisiittistä valintaa sekä elementtien ja linkkien tyyppiä, jossa tietty semantiikka ja kelvolliset operaatiot liittyvät elementin tyyppiin (linkki) [11] .
3. Tietokanta sisältää skeeman eli metadatan , joka kuvaa tietokannan loogista rakennetta muodollisesti (jonkin metamallin mukaan ).
   Standardin GOST R ISO IEC TO 10032-2007 mukaan "pysyvät tiedot tietokantaympäristössä sisältävät skeeman ja tietokannan. Kaava sisältää kuvaukset sisällöstä, rakenteesta ja eheysrajoituksista , joita käytetään tietokannan luomiseen ja ylläpitoon. Tietokanta sisältää joukon pysyviä tietoja, jotka on määritelty skeemalla. Tiedonhallintajärjestelmä käyttää skeeman tietomäärityksiä mahdollistaakseen pääsyn ja valvoa pääsyä tietokannan tietoihin” [1] .

Listatuista merkeistä vain ensimmäinen on tiukka, kun taas toiset sallivat erilaisia ​​tulkintoja ja eri asteisia arvioita. Voit määrittää vain jonkinasteisen tietokannan vaatimusten noudattamisen.

Tällaisessa tilanteessa yleinen käytäntö on tärkeä rooli. Sen mukaan esimerkiksi tiedostoarkistoja , Internet-portaaleja tai laskentataulukoita ei kutsuta tietokannoiksi , vaikka niissä on jossain määrin tietokannan ominaisuuksia. On yleisesti hyväksyttyä, että tämä tutkinto on riittämätön useimmissa tapauksissa (vaikkakin poikkeuksia voi olla).

Historia

Tietokantatekniikoiden synty- ja kehityshistoriaa voidaan tarkastella sekä laajasti että suppeasti.

Laajassa mielessä tietokantojen historian käsite on yleistetty kaikkien niiden keinojen historiaan, joilla ihmiskunta on tallentanut ja käsitellyt tietoja. Tässä yhteydessä mainitaan esimerkiksi muinaisen Sumerin (4000 eKr. ) [12] kuninkaallisen aarteen ja verojen kirjanpito, inkojen solmittu kirjoitus -  kipu , Assyrian valtakunnan asiakirjoja sisältävä nuolenkirjoitus jne. että tämän lähestymistavan haittana on "tietokannan" käsitteen hämärtyminen ja sen todellinen sulautuminen käsitteisiin " arkistointi " ja jopa " kirjoittaminen ".

Tietokantojen historia suppeassa merkityksessä tarkastelee tietokantoja perinteisessä (modernissa) merkityksessä. Tämä tarina alkaa vuonna 1955, kun otettiin käyttöön laiteohjelmisto tietueiden käsittelyä varten. Tämän ajan ohjelmisto tuki tiedostopohjaista tietueenkäsittelymallia. Tietojen tallentamiseen käytettiin reikäkortteja [12] .

Toiminnalliset verkkotietokannat ilmestyivät 1960 - luvun puolivälissä . Operatiivisten tietokantojen toiminnot käsiteltiin interaktiivisesti päätelaitteiden avulla. Yksinkertainen indeksiperäinen tietueorganisaatio kehittyi nopeasti tehokkaammaksi joukkokeskeiseksi tietuemalliksi. Charles Bachmann sai Turing-palkinnon Data Base Task Groupin ( DBTG ) työn johtamisesta. Ryhmä kehitti standardinmukaisen tiedonkuvaus- ja tietojenkäsittelykielen .

Samaan aikaan COBOL - tietokantayhteisössä kehitettiin tietokantaskeemojen käsite ja tietoriippumattomuuden käsite .

Seuraava tärkeä askel liittyy relaatiotietomallin tuloon 1970 - luvun alussa Edgar Coddin työn ansiosta . Coddin työ tasoitti tietä läheiselle yhteydelle sovelletun tietokantatekniikan ja matematiikan ja logiikan välillä. Edgar F. Codd sai myös Turing - palkinnon panoksestaan ​​teoriassa ja käytännössä .

Itse tietokanta -termi ( englanniksi  tietokanta ) ilmestyi 1960-luvun alussa, ja se otettiin käyttöön SDC :n järjestämissä symposiumeissa vuosina 1964 ja 1965 , vaikka se ymmärrettiin aluksi melko suppeassa merkityksessä tekoälyjärjestelmien yhteydessä . Termi tuli laajaan käyttöön nykyisessä merkityksessä vasta 1970-luvulla [13] .

Tietokantatyypit

On olemassa valtava määrä erilaisia ​​tietokantoja, jotka eroavat eri kriteereiltä . Esimerkiksi "Encyclopedia of Database Technologies" [7] , jonka perusteella tämä osio on kirjoitettu, on määritelty yli 50 tietokantatyyppiä.

Tietomallin mukainen luokitus sisältää yleensä:

• hierarkkinen ;
• olio tai oliosuuntautunut ;
• objekti-relaatio ;
• suhteellinen ;
• verkko ;
• toimiva .

Luokittelu tallennusympäristön mukaan erottaa tietokannat, jotka tallentavat tietoja toissijaiseen muistiin ("perinteinen", englanninkielinen  perinteinen tietokanta ), pysyvät (kaikki suoritusvaiheessa olevat tiedot ovat RAM -muistissa ) ja kolmannen asteen tietokannat ( englanniksi  kolmannen asteen tietokanta ), jotka tallentavat tietoja irrotettavien laitteiden massamuistiin. - perustuu magneettinauhoihin tai optisiin levyihin . Samanaikaisesti kaikissa luokissa, tavalla tai toisella, käytetään kaikkia tallennusympäristöjä, esimerkiksi vakituisille tietokannoille, DBMS kirjoittaa vain kirjoituslokit pysyvään muistiin ja perinteisissä tietokantoissa käytetään välimuistia RAM-muistissa.

Tietokannat voidaan myös luokitella sisällön mukaan, ne voivat olla esimerkiksi maantieteellisiä, historiallisia, tieteellisiä, multimediallisia . Joillekin sisältömuodoille rakennetaan erikoistuneita DBMS-järjestelmiä tai yleiskäyttöiseen DBMS-järjestelmään on lisätty erikoisominaisuuksia seuraavien tietokantojen joukossa:

• spatial ( eng.  spatial tietokanta ): paikkatietojärjestelmissä käytetyt tietokannat aihealueen entiteettien tilaominaisuuksilla ;
• ajallinen (temporal, eng.  temporal database ): tukee mitä tahansa ajan osa- aluetta ilman käyttäjän määrittelemää aikaa.

Jakeluasteen mukaan tietokannat jaetaan keskitettyihin (keskitetty; eng.  keskitetty tietokanta ) - täysin yhteen laitteeseen tuettuihin ja hajautettuihin ( eng.  distributed database ). Hajautettujen tietokantojen monista vaihtoehdoista erottuvat seuraavat:

• segmentoitu : jaettu osiin DBMS:n eri esiintymien hallinnassa jonkin kriteerin mukaan;
• replikoitu (replicated; eng.  replikoitu tietokanta ): samaa dataa jaetaan DBMS:n eri esiintymien ohjauksessa;
• heterogeeninen hajautettu tietokanta :  hajautetun tietokannan fragmentteja eri verkkosolmuissa tuetaan useamman kuin yhden DBMS:n avulla.

Sekalaiset vaihtoehdot ovat mahdollisia, esimerkiksi samalle hajautetulle tietokannalle käytetään sirpalointia suurille objekteille ja replikointia pienille.

Tallennuksen organisointitapojen mukaan voidaan erottaa sykliset tietokannat (kirjoittavat uutta dataa vanhentuneiden sijaan), streaming-tietokannat .

Supersuuret tietokannat

Erittäin suuri tietokanta ( englanniksi  Very Large Database, VLDB ) on tietokanta, joka vie erittäin paljon tilaa fyysiseltä tallennuslaitteelta . Termi tarkoittaa tietokannan enimmäismääriä, jotka määräytyvät fyysisen tiedontallennustekniikan ja ohjelmiston tiedonkäsittelyteknologioiden viimeisimmät edistysaskeleet.

Käsitteen "erittäin suuri määrä" määrällinen määritelmä vaihtelee ajan myötä. Joten vuonna 1997 maailman suurin tekstitietokanta oli Knight Ridderin DIALOG, jonka tilavuus oli 7 teratavua [14] . Vuonna 2001 suurimmaksi tietokannaksi pidettiin 10,5 teratavua, vuonna 2003 - 25 teratavua [15] . Vuonna 2005 maailman suurimmiksi tietokannoiksi pidettiin tietokantoja, joiden tallennustilavuus on noin sadan teratavun [16] . Vuonna 2006 Googlen hakukone käytti 850 teratavun tietokantaa [17] .

Vuoteen 2010 mennessä uskottiin, että erittäin suuren tietokannan volyymi tulisi mitata vähintään petabyyteinä [16] .

Vuonna 2011 Facebook tallensi tietoja 2 000 solmun klusteriin, joiden kokonaiskapasiteetti oli 21 petabyyttiä [18] ; vuoden 2012 loppuun mennessä Facebookin datamäärä oli 100 petatavua [19] ja vuonna 2014 - 300 petatavua [20] .

Vuoteen 2014 mennessä Google on epäsuorien arvioiden mukaan tallentanut palvelimilleen yhteensä jopa 10–15 eksatavua dataa [21] .

Joidenkin arvioiden mukaan vuoteen 2025 mennessä geneetikoilla on tietoja 100 miljoonan - 2 miljardin ihmisen genomeista , ja tämän datamäärän säilyttäminen vaatii 2 - 40 eksatavua [22] .

Yleisesti ottaen IDC :n arvioiden mukaan datan kokonaismäärä "digitaalisessa universumissa" kaksinkertaistuu joka toinen vuosi ja muuttuu 4,4 settaatavusta vuonna 2013 44 settaatavuun vuonna 2020 [23] .

Erittäin suurten VLDB- tietokantojen tallentamisen ja käsittelyn alan tutkimus on aina tietokantateorian ja -käytännön eturintamassa. Erityisesti vuodesta 1975 lähtien on pidetty vuotuista kansainvälistä Very Large Data Bases -konferenssia ("International Conference on Very Large Data Bases"). Suurin osa tutkimuksesta tehdään voittoa tavoittelemattoman VLDB Endowmentin (VLDB Endowment Fund) alaisuudessa, joka varmistaa tieteellisen työn edistämisen ja tiedonvaihdon erittäin suurten tietokantojen ja niihin liittyvien alojen alalla.

Katso myös

• Tietokantajärjestelmän arkkitehtuuri
• ANSI-arkkitehtuuri - SPARC
• Tietopohja
• Suuri data
• Tietojärjestelmä
• Tietomalli
• Tietokannan suunnittelu
• Tietovarasto
• Taustatietokanta
• Tietokannan salaus

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 GOST R ISO IEC TO 10032-2007: Tiedonhallinnan vertailumalli (identtinen ISO/IEC TR 10032:2003:n kanssa Tietotekniikka — Tiedonhallinnan vertailumalli)
2. ↑ GOST 33707-2016 (ISO/IEC 2382:2015) Tietotekniikka (IT). Sanakirja
3. ↑ ISO/IEC TR 10032:2003 - Tietotekniikka - Tiedonhallinnan  vertailumalli . www.iso.org. Haettu 9. heinäkuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 9. heinäkuuta 2018.
4. ↑ "On huomattava, että termiä tietokanta käytetään usein, vaikka se todella tarkoittaa DBMS:ää. […] Tällainen termien käyttö on tuomittavaa . - K. J. Päivämäärä. Johdatus tietokantajärjestelmiin. - 8. painos - M .: "Williams", 2006, s. 50.
   "Tätä termiä (tietokanta) käytetään usein virheellisesti termin "tietokannan hallintajärjestelmä" sijaan" . - Kogalovsky M.R. Tietokantatekniikoiden tietosanakirja. - M .: Finance and Statistics, 2002., s. 460.
   ”Ei-ammattilaisten keskuudessa […] syntyy hämmennystä käytettäessä termejä ”tietokanta” ja ”tietokannan hallintajärjestelmä”. […] Erottelemme nämä ehdot tiukasti . ” - Kuznetsov S. D. Tietokannan perusteet: opetusohjelma. — 2. painos, rev. — M.: Internet University of Information Technologies; BINOMIAL. Knowledge Lab, 2007, s. 19.
5. ↑ Venäjän federaation siviililaki, art. 1260
6. ↑ ISO/IEC 2382 : 2015 - Tietotekniikka - Sanasto  . www.iso.org. Haettu 9. heinäkuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 24. huhtikuuta 2021.
7. ↑ 1 2 Kogalovsky M. R., 2002 .
8. ↑ Päivämäärä K.J., 2005 .
9. ↑ Connolly T., Begg K., 2003 .
10. ↑ Miroshnichenko E. A. Kohti "tietokannan" käsitteen muodollista määritelmää Arkistokopio päivätty 27. huhtikuuta 2016 Wayback Machinessa // Probl . tietotekniikka. 2011. Nro 2. S. 83-87.
11. ↑ On tärkeää ymmärtää, että tietokannan rakenteellisuutta ei arvioida fyysisen tallennuksen tasolla (jossa kaikki tiedot esitetään bitti- tai tavujoukoilla ), vaan jonkin loogisen tietomallin tasolla .
12. ↑ 1 2 Gray, J. Tiedonhallinta: menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus . Haettu 16. huhtikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. huhtikuuta 2010. (määrätön)
13. ↑ Haigh T. Kuinka data sai perustansa: Tietojen tallennusohjelmisto 1950- ja 1960-luvuilla // IEEE Annals of the History of Computing. — 2009. — #4 loka-joulukuu
14. ↑ Erittäin suuri tietokanta . Haettu 6. marraskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 6. marraskuuta 2016. (määrätön)
15. ↑ Riedewald M., Agrawal D., Abbadi A. Dynaamiset moniulotteiset datakuutiot massiivisten tietojoukkojen interaktiiviseen analysointiin // Julkaisussa: Encyclopedia of Information Science and Technology, ensimmäinen painos, Idea Group Inc., 2005. ISBN 9781591405535
16. ↑ 1 2 "Extreme" -tietokannat: suurimmat ja nopeimmat arkistoitu 1. marraskuuta 2011 Wayback Machinessa 2010
17. ↑ Alex Chitu. Kuinka paljon dataa Google tallentaa? Arkistoitu 15. syyskuuta 2016 Wayback Machinessa , 2006
18. ↑ Shvachko, Konstantin. Apache Hadoop.  Skaalautuvuuden päivitys . - 2011. - Vol. 36 , ei. 3 . - s. 7-13 . - ISSN 1044-6397 .
19. ↑ Josh Constine. Kuinka suuria Facebookin data on? Arkistoitu 12. syyskuuta 2018 Wayback Machinessa // TechCrunch , 23.8.2012
20. ↑ Wiener, J., Bronson N. Facebookin suosituimmat avoimen datan ongelmat arkistoitu 12. syyskuuta 2018 Wayback Machinessa , 22.10.2014
21. ↑ Colin Carson. Kuinka paljon dataa Google tallentaa? Arkistoitu 15. syyskuuta 2016 Wayback Machinessa , 2014
22. ↑ Asya Gorina. Kasvavasta geneettisen tiedon määrästä on tullut haaste tieteelle Arkistoitu 5. maaliskuuta 2017 Wayback Machinessa
23. ↑ Tiivistelmä: Tietojen kasvu, liiketoimintamahdollisuudet ja IT-vaatimukset . Haettu 12. syyskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 12. syyskuuta 2018. (määrätön)

Kirjallisuus

• Kogalovsky MR Tietokantatekniikoiden tietosanakirja. - M. : Talous ja tilastot , 2002. - 800 s. — ISBN 5-279-02276-4 .
• Kuznetsov SD Tietokantojen perusteet. - 2. painos - M .: Internet University of Information Technologies; BINOMIAL. Knowledge Laboratory, 2007. - 484 s. - ISBN 978-5-94774-736-2 .
• Päivämäärä CJ Johdanto tietokantajärjestelmiin = Tietokantajärjestelmien johdanto. - 8. painos - M .: Williams , 2005. - 1328 s. - ISBN 5-8459-0788-8 (venäjä) 0-321-19784-4 (englanniksi).
• Connolly T., Begg K. Tietokannat. Suunnittelu, toteutus ja tuki. Teoria ja käytäntö = Tietokantajärjestelmät: Käytännön lähestymistapa suunnitteluun, toteutukseen ja hallintaan. - 3. painos - M .: Williams , 2003. - 1436 s. — ISBN 0-201-70857-4 .
• Garcia-Molina G., Ulman J. , Widom J. Tietokantajärjestelmät. Täydellinen kurssi = Tietokantajärjestelmät: Täydellinen kirja. - Williams , 2003. - 1088 s. — ISBN 5-8459-0384-X .
• Tietopankki  / A. B. Antopolsky // Suuri venäläinen tietosanakirja  : [35 nidettä]  / ch. toim. Yu. S. Osipov . - M .  : Suuri venäläinen tietosanakirja, 2004-2017.
• Päivämäärä, CJ Date on Database: Writings 2000–2006. - Apress , 2006. - 566 s. - ISBN 978-1-59059-746-0 , 1-59059-746-X.
• Päivämäärä, CJ -tietokanta perusteellisesti. - O'Reilly, 2005. - 240 s. - ISBN 0-596-10012-4 .
• Beynon-Davies P. (2004). Database Systems 3rd Edition. Palgrave, Basingstoke, Iso-Britannia. ISBN 1-4039-1601-2

Linkit

• CITForum  - materiaalit Tietotekniikan keskuksen verkkosivuilla
• Very Large Data Base  Endowment Inc.
• ACM SIGMOD  - Computing Machinery -yhdistys: Tiedonhallinnan erityiseturyhmä.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani Suuri katalaani Suuri katalaani Hienoa norjalaista Iso venäläinen Britannica (verkossa) Moderni Ukraina
Bibliografisissa luetteloissa BNF : 11931023c GND : 4113276-2 J9U : 987007532088905171 LCCN : sh86007767 NDL : 00865521 NKC : ph114295