Veri Modelleme
Veri modelleme, veritabanı tasarımı sürecinin ilk adımıdır. Bu adım bazen kavramsal tasarım olarak da adlandırılan üst düzey ve soyut bir tasarım aşaması olarak kabul edilir. Bu aşamanın amacı şunlardır:
- Veritabanında yer alan veriler (örneğin, varlıklar: öğrenciler, öğretim görevlileri, kurslar, konular)
- Veri öğeleri arasındaki ilişkiler (örneğin, öğrenciler öğretim görevlileri tarafından denetlenir; öğretim görevlileri ders verir)
- Veriler üzerindeki kısıtlamalar (örneğin, öğrenci numarasının tam olarak sekiz basamaklı olması; bir dersin yalnızca dört veya altı kredi birimine sahip olması)
İkinci adımda, veri öğeleri, ilişkiler ve kısıtlamaların tümü, üst düzey veri modeli tarafından sağlanan kavramlar kullanılarak ifade edilir. Bu konseptler uygulama detaylarını içermediğinden, veri modelleme sürecinin sonucu veritabanı yapısının (yarı) resmi bir temsilidir. Bu sonucun anlaşılması oldukça kolaydır, bu nedenle kullanıcının tüm gereksinimlerinin karşılandığından emin olmak için referans olarak kullanılır.
Üçüncü adım veritabanı tasarımıdır. Bu adım sırasında, iki alt adımımız olabilir: biri veritabanını belirli bir VTYS'nin veri modelinde tanımlayan veritabanı mantıksal tasarımı olarak adlandırılır ve diğeri dahili veritabanı depolama yapısını, dosya organizasyonunu veya indeksleme tekniklerini tanımlayan veritabanı fiziksel tasarımı olarak adlandırılır. Bu iki alt adım, veritabanı uygulaması ve işlemler/kullanıcı arayüzleri oluşturma adımlarıdır.
Veritabanı tasarım aşamalarında, veriler belirli bir veri modeli kullanılarak temsil edilir. Veri modeli, verileri, veri ilişkilerini, veri semantiğini ve veri kısıtlamalarını tanımlamak için kullanılan kavramların veya gösterimlerin bir koleksiyonudur. Çoğu veri modeli, veritabanındaki verileri işlemek için bir dizi temel işlem de içerir.
Veri Soyutlama Dereceleri
Bu bölümde veritabanı tasarım sürecine özgüllük açısından bakacağız. Herhangi bir tasarımın yüksek seviyede başlayıp giderek artan bir ayrıntı seviyesine doğru ilerlemesi gibi, veritabanı tasarımı da böyledir. Örneğin, bir ev inşa ederken, evin kaç yatak odası ve banyosu olacağı, tek katlı mı yoksa birden fazla katlı mı olacağı vb. konularla başlarsınız. Bir sonraki adım, evi daha yapılandırılmış bir bakış açısıyla tasarlaması için bir mimar bulmaktır. Bu seviye, gerçek oda boyutları, evin nasıl kablolanacağı, sıhhi tesisat armatürlerinin nereye yerleştirileceği vb. açısından daha ayrıntılı hale gelir. Son adım ise evi inşa etmesi için bir müteahhit tutmaktır. Bu adım, tasarıma yüksek bir soyutlama düzeyinden giderek artan bir ayrıntı düzeyine bakmaktır.
Veritabanı tasarımı da buna çok benzer. Kullanıcıların iş kurallarını belirlemesiyle başlar; daha sonra veritabanı tasarımcıları ve analistleri veritabanı tasarımını oluşturur; ve daha sonra veritabanı yöneticisi bir VTYS kullanarak tasarımı uygular.
Aşağıdaki alt bölümler modelleri azalan soyutlama düzeyine göre özetlemektedir.
Harici modeller
- Kullanıcının veritabanı görünümünü temsil eder
- Birden fazla farklı dış görünüm içerir
- Her bir kullanıcı tarafından algılandığı şekliyle gerçek dünya ile yakından ilişkilidir
Kavramsal modeller
- Esnek veri yapılandırma yetenekleri sağlayın
- Bir "topluluk görünümü" sunun: tüm veritabanının mantıksal yapısı
- Veritabanında depolanan verileri içerir
- Aşağıdakiler dahil olmak üzere veriler arasındaki ilişkileri gösterin:
- Kısıtlamalar
- Anlamsal bilgiler (örn. iş kuralları)
- Güvenlik ve bütünlük bilgileri
- Bir veritabanını çeşitli türlerde varlıkların (nesnelerin) bir koleksiyonu olarak düşünün
- Ana veri nesnelerinin tanımlanması ve üst düzey açıklaması için temel oluştururlar; ayrıntılardan kaçınırlar
- Kullanacağınız veritabanı ne olursa olsun veritabanından bağımsızdır
Dahili modeller
Bu türden en iyi bilinen üç model ilişkisel veri modeli, ağ veri modeli ve hiyerarşik veri modelidir. Bu dahili modeller:
- Bir veritabanını sabit boyutlu kayıtlardan oluşan bir koleksiyon olarak düşünün
- Fiziksel seviyeye veya dosya yapısına daha yakındır
- VTYS tarafından görüldüğü şekliyle veritabanının bir temsilidir.
- Tasarımcının kavramsal modelin özelliklerini ve kısıtlamalarını seçilen uygulama modelinin özellikleriyle eşleştirmesini gerektirir
- Kavramsal modeldeki varlıkların ilişkisel modeldeki tablolarla eşleştirilmesini içerir
Fiziksel modeller
- Veritabanının fiziksel temsilidir
- En düşük soyutlama seviyesine sahiptir
- Verilerin nasıl depolandığıdır; aşağıdakilerle ilgilenirler
- Çalışma zamanı performansı
- Depolama kullanımı ve sıkıştırma
- Dosya organizasyonu ve erişim yöntemleri
- Veri şifreleme
- Fiziksel düzey - işletim sistemi (OS) tarafından yönetilir
- Verilerin bilgisayarın belleğinde nasıl saklandığına ilişkin ayrıntıları açıklayan kavramlar sağlar
Veri Soyutlama Katmanı
Resimli bir görünümde, farklı modellerin birlikte nasıl çalıştığını görebilirsiniz. Buna en üst düzeyden, dış modelden bakalım.
Harici model, son kullanıcının verilere bakış açısıdır. Tipik olarak bir veritabanı, birden fazla departmanın ihtiyaçlarına hizmet eden kurumsal bir sistemdir. Ancak, bir departman diğer departmanların verilerini görmek istemez (örneğin, insan kaynakları (İK) departmanı satış departmanının verilerini görmek istemez). Bu nedenle, bir kullanıcı görüşü diğerinden farklı olacaktır.
Harici model, tasarımcının bir dizi gereksinimi ve kısıtlamayı harici modelleri çerçevesinde incelenebilecek işlevsel modüllere ayırmasını gerektirir (örneğin, insan kaynaklarına karşı satış).
Bir veri tasarımcısı olarak, kurum çapında bir veritabanı oluşturabilmeniz için tüm verileri anlamanız gerekir. Çeşitli departmanların ihtiyaçlarına göre kavramsal model; oluşturulan ilk modeldir.
Bu aşamada kavramsal model hem yazılımdan hem de donanımdan bağımsızdır. Modeli uygulamak için kullanılan VTYS yazılımına bağlı değildir. Modelin uygulanmasında kullanılan donanıma bağlı değildir. Donanım veya VTYS yazılımındaki değişikliklerin kavramsal düzeyde veritabanı tasarımı üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
Bir VTYS seçildikten sonra onu uygulayabilirsiniz. Bu dahili modeldir. Burada tüm tabloları, kısıtlamaları, anahtarları, kuralları vb. oluşturursunuz. Bu genellikle mantıksal tasarım olarak adlandırılır.
Fiziksel model basitçe verilerin disk üzerinde depolanma şeklidir. Her veritabanı satıcısının verileri saklamak için kendi yöntemi vardır.
Şemalar
Şema, bir veritabanının genel bir açıklamasıdır ve genellikle varlık ilişki diyagramı (ERD) ile temsil edilir. Harici modelleri temsil eden ve dolayısıyla verilerin harici görünümlerini gösteren birçok alt şema vardır. Aşağıda, bir veritabanının tasarım sürecinde dikkate alınması gereken öğelerin bir listesi bulunmaktadır.
- Harici şemalar: birden fazla şema vardır
- Çoklu alt şemalar: bunlar verilerin birden fazla harici görünümünü gösterir
- Kavramsal şema: sadece bir tane vardır. Bu şema, tümü bir ERD'de temsil edilen veri öğelerini, ilişkileri ve kısıtlamaları içerir.
- Fiziksel şema: yalnızca bir tane vardır
Mantıksal ve Fiziksel Veri Bağımsızlığı
Veri bağımsızlığı, kullanıcı uygulamalarının verilerin tanımında ve organizasyonunda yapılan değişikliklere karşı bağışıklığını ifade eder. Veri soyutlamaları yalnızca kullanıcı için önemli veya ilgili olan öğeleri ortaya çıkarır. Karmaşıklık veritabanı kullanıcısından gizlenir.
Veri bağımsızlığı ve işlem bağımsızlığı birlikte veri soyutlama özelliğini oluşturur. İki tür veri bağımsızlığı vardır: mantıksal ve fiziksel.
Mantıksal veri bağımsızlığı
Mantıksal şema, bir evin mimari çizimlerine benzer şekilde, veritabanının kağıt veya beyaz tahta üzerinde yapılan kavramsal bir tasarımıdır. Harici şemayı veya kullanıcı görünümünü değiştirmeden mantıksal şemayı değiştirme yeteneğine mantıksal veri bağımsızlığı denir. Örneğin, bu kavramsal şemaya yeni varlıkların, niteliklerin veya ilişkilerin eklenmesi veya çıkarılması, mevcut harici şemaları değiştirmek veya mevcut uygulama programlarını yeniden yazmak zorunda kalmadan mümkün olmalıdır.
Başka bir deyişle, mantıksal şemada yapılan değişiklikler (örneğin, bir sütun veya başka tablolar eklemek gibi veritabanının yapısında yapılan değişiklikler) uygulamanın işlevini (harici görünümler) etkilememelidir.
Fiziksel veri bağımsızlığı
Fiziksel veri bağımsızlığı, dahili modelin fiziksel modeldeki değişikliklere karşı bağışıklığını ifade eder. Dosya organizasyonunda veya depolama yapılarında, depolama cihazlarında veya indeksleme stratejisinde değişiklikler yapılsa bile mantıksal şema değişmeden kalır.
Fiziksel veri bağımsızlığı, depolama yapısının ayrıntılarını kullanıcı uygulamalarından gizlemekle ilgilenir. Uygulamaların bu konularla ilgilenmemesi gerekir, çünkü verilere karşı yürütülen işlemde bir fark yoktur.
| Alıştırmalar |
| 1. Kavramsal tasarımın amacını açıklayınız. 2. Kavramsal bir tasarımın mantıksal bir tasarımdan farkı nedir? 3. Harici model nedir? 4. Kavramsal model nedir? 5. Dahili model nedir? 6. Fiziksel model nedir? 7. Veritabanı yöneticisi hangi model ile çalışır? 8. Son kullanıcı hangi model ile çalışıyor? 9. Mantıksal veri bağımsızlığı nedir? 10. Fiziksel veri bağımsızlığı nedir? Ayrıca bkz Ek; Üniversite Kayıt Veri Modeli Örneği |
Atıf
Veritabanı Tasarımı'nın bu bölümü, Nguyen Kim Anh tarafından yazılan ve Creative Commons Attribution License 3.0 lisansı ile lisanslanan Database System Concepts adlı eserden türetilmiştir.
Önceki Ders: Veri Modeli Türleri
Sonraki Ders: Veritabanı Yönetim Sistemlerinin Sınıflandırılması
Yorumlar
Yorum Gönder