หน วยท 1 ระบบฐานข อม ล 1 ว ช า C P E 2205 ร ะ บ บ ฐ า น ข อ ม ล อ า จ า ร ย ธ น ภ ร ณ พ น ธ ป ร ช า ร ต น ส า ข า ว ช า ว ศ ว ก ร ร ม ค อ ม พ ว เ ต อ ร ค ณ ะ เ ท ค โ น โ ล ย อ ต ส า ห ก ร ร ม ม ห า ว ท ย า ล ย ร า ช ภ ฏ ส ว น ส น น ท า เอกสารอ างอ ง: โอภาส เอ ยมส ร วงศ. ระบบฐานข อม ล
Session Outline ข อม ลและสารสนเทศ (Data Versus Information) การจ ดการข อม ล (Data Management) โครงสร างแฟ มข อม ล (File Structure) ชน ดของข อม ล (Type of Data) ชน ดของแฟ มข อม ล (Types of Conventional Files) ระบบแฟ มข อม ล (Files-Based Systems) การจ ดโครงสร างแฟ มข อม ล (File Organizations) ข อจาก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) ระบบฐานข อม ล (Database Systems) ระบบจ ดการฐานข อม ล (Database Management Systems: DBMS) ส วนประกอบด านสภาพแวดล อมของระบบจ ดการฐานข อม ล (Components of the DBMS Environment) บทบาทหน าท ของบ คลากรในระบบฐานข อม ล (Roles in the Database Systems) ข อด ของว ธ ฐานข อม ล (Advantages of Database Approach) ข อเส ยของว ธ ฐานข อม ล (Disadvantages of Database Approach) 2
ข อม ลและสารสนเทศ (Data Versus Information) ข อม ล (Data) หมายถ ง ข อเท จจร ง ว ตถ หร อเหต การณ ท เก ดข น เป นข อม ลด บ (Raw Data) ท ย งไม ผ านการ ประมวลผล สารสนเทศ หมายถ ง ข อม ลท ผ านการประมวลผลแล ว และสามารถนาไปใช ให เก ดประโยชน ตามแต ละบ คคลท ต องการได 3
การจ ดการข อม ล (Data Management) 4 สม ด แฟ มเอกสาร & ต เก บเอกสาร แฟ มข อม ล คอมพ วเตอร
โครงสร างแฟ มข อม ล (File Structure) บ ต (Bit) BInary Digit ม ค าเป น 0 หร อ 1 ไบต (Byte) 1 byte = 8 bit ฟ ลด (Field) การนาไบต ต งแต 1 ไบต ข นไปมารวมก น เรคอร ด (Record) ประกอบด วยฟ ลด ต าง ๆ ท เก ยวข องรวมก นเป นช ด ไฟล (File) กล มของเรคอร ดท ส มพ นธ ก น 5
ชน ดของข อม ล (Type of Data) ข อความ (Text) เช น ข อม ล ช อ ท อย ข อม ลท ถ กกาหนดเป นร ปแบบ (Formatted Data) ร ปภาพ (images) เช น BMP, JPG, TIFF, GIF, PNG ข อม ลชน ดเส ยง (Audio/Sound) เช น MIDI, MP3 6
ชน ดของแฟ มข อม ล (Types of Conventional Files) แฟ มข อม ลหล ก (Master File) เช น แฟ มข อม ลสมาช ก, แฟ มข อม ลน กศ กษา แฟ มรายการเปล ยนแปลง (Transaction File) แฟ มข อม ลการลงทะเบ ยนเร ยนของน กศ กษา, แฟ มข อม ลรายการฝากถอนเง นในบ ญช ธนาคาร แฟ มเอกสาร (Document File) แฟ มข อม ลรายงานยอดขายประจาป แฟ มประว ต (Archival File) แฟ มตารางอ างอ ง (Table Look-up File) เช น ตารางรห สไปรษณ ย, ตารางรห สคณะ แฟ มเพ อการตรวจสอบ (Audit File) หร อ Log file 7
ระบบแฟ มข อม ล (Files-Based Systems) ม ร ปแบบคล ายคล งก บการจ ดเก บแฟ มเอกสารด วยม อ เพ ยงแต ต างก นตรงท ข อม ลท จ ดเก บ น น ถ กจ ดเก บลงในคอมพ วเตอร ท เร ยกว า แฟ มข อม ล หร อ ไฟล (Files) แต ละแผนกต างก ม โปรแกรมเพ อจ ดการก บแฟ มข อม ลของตนเอง ทาให เก ดความซ าซ อนในข อม ล ร ปแบบโครงสร างข อม ล ผ กต ดก บภาษาโปรแกรม หากม ความต องการเพ มฟ ลด หร อปร บปร งความกว างของข อม ล รวมถ งการ ปร บเปล ยนร ปแบบการเข าถ งไฟล ข อม ลใหม ก จาเป นต องแก ไขโปรแกรม แล วต อง คอมไพล โปรแกรมใหม เสมอ 8
การจ ดโครงสร างแฟ มข อม ล (File Organizations) ระบบแฟ มข อม ล โปรแกรมเมอร จาเป นต องจ ดโครงสร างแฟ มข อม ลท ใช งานว าจะต อง การสร างไฟล เพ อจ ดเก บข อม ลในร ปแบบใด เม อม การจ ดการก บข อม ล เช น การเร ยกด ข อม ล หร อ การอ ปเดตข อม ล ก จะต องเล อก ร ปแบบโครงสร างแฟ มข อม ลให ตรงก บไฟล ท สร างข นด วย การจ ดโครงสร างแฟ มข อม ล แบบเร ยงลาด บ (Sequential) แบบเข าถ งโดยตรง (Directed Access) แบบเร ยงลาด บด ชน (Indexed Sequential) 9
การจ ดโครงสร างแฟ มข อม ล (File Organizations) 10
การจ ดโครงสร างแฟ มข อม ล (File Organizations) โครงสร างแฟ มข อม ลแบบเร ยงลาด บ (Sequential File Organizations) ม การจ ดเก บข อม ลแบบเร ยงลาด บต อเน องก น ไปตามค าของค ย (Key Field) โดยข อม ลท ม ลาด บต ดก น ก จะถ กบ นท กไว ในตาแหน งท อย ต ด ๆ ก นตามลาด บก นไป ซ งอาจเร ยงลาด บจาก น อยไปมาก หร อ มาก ไปน อย ก ได ข อเส ย ค อ ไม สามารถเข าถ งตาแหน งข อม ลท ต องการได ท นท 11
การจ ดโครงสร างแฟ มข อม ล (File Organizations) โครงสร างแฟ มข อม ลแบบเข าถ งโดยตรง (Directed File Organizations) สามารถเข าถ งข อม ลได ท นท (Direct Access) ด วยการกาหนดค ย ฟ ลด ท ใช ระบ ตาแหน ง ข อม ลมาผ านฟ งก ช นแฮช ซ งฟ งก ช นแฮชน ก ค อส ตรฟ งก ช นท ใช แปลง ค ย ให เป นตาแหน งแอดเดรส โดยเม อได ตาแหน งแอดเดรสแล ว ก จะสามารถนา แอดเดรสน ไปช ตาแหน งข อม ลใน หน วยความจา เพ อนาข อม ลออกมาใช งานได ท นท 12
การจ ดโครงสร างแฟ มข อม ล (File Organizations) โครงสร างแฟ มข อม ลแบบเร ยงลาด บด ชน (Indexed Sequential File Organizations) สามารถด งข อม ลแบบเร ยงลาด บ หร อแบบ เข าถ งโดยตรงก ได ในกรณ ท ต องการเข าถ งข อม ลแบบเข าถ ง โดยตรง ก จะ ตรงไปย งพ นท ด ชน (Index Area) เพ อ ค นหาแอดเดรส เม อได แอดเดรสแล ว ก จะตรงไปย งตาแหน ง แรกข อม ลน น และในข นตอนต อไปก ค อ ทาการค นหา ข อม ลแบบเร ยงลาด บจนกระท งพบข อม ลท ต องการ 13
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) ข อม ลม การเก บแยกจากก น (Separation and Isolation of Data) แต ละแผนกต างก ม ข อม ลจ ดเก บเป นของ ตนเอง ทาให ยากสาหร บการเข าถ งข อม ลด งกล าว โดยตรง โปรแกรมเมอร ต องทาการเข ยนโปรแกรม ด วยการนาข อม ลจากท งสองแผนกมา ตรวจสอบและประมวลผลร วมก นในแฟ ม ช วคราว (Temporary Files) เพ อจ ดทา รายงานด งกล าว 14
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) ข อม ลม ความซ าซ อน (Duplication of Data) ก อให เก ดค าใช จ ายเก ยวก บเง น และเวลาในการจ ดการข อม ล ต องส ญเส ยเน อท ในการจ ดเก บข อม ลจากท งสองแหล ง ก อให เก ดความผ ดพลาดในข อม ล (Data Anomalies) ข อผ ดพลาดจากการเพ มข อม ล (Insertion Anomalies) ข อผ ดพลาดจากการลบข อม ล (Deletion Anomalies) ข อผ ดพลาดจากการเปล ยนแปลงข อม ล (Modification Anomalies) 15
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) 16 ข อผ ดพลาดจากการเพ มข อม ล (Insertion Anomalies)
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) 17 ข อผ ดพลาดจากการลบข อม ล (Deletion Anomalies)
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) ข อผ ดพลาดจากการเปล ยนแปลงข อม ล (Modification Anomalies) 18
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) ข อม ลม ความข นต อก น (Data Dependence) 19 เน องจากโครงสร างทางกายภาพและการจ ดเก บข อม ลด วยแฟ มข อม ลได ผ กต ดก บภาษาโปรแกรม ด งน น หากม การเปล ยนแปลงในโครงสร างข อม ล ก จะเป นส งท ย งยากมาก
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) ข อม ลม ความข นต อก น (Data Dependence) เน องจากโครงสร างทางกายภาพและการจ ดเก บข อม ลด วยแฟ มข อม ลได ผ กต ดก บ ภาษาโปรแกรม ด งน นหากม การเปล ยนแปลงในโครงสร างข อม ล ก จะเป นส งท ย งยากมาก เช น ต องการเปล ยนแปลงความกว างของฟ ลด เง นเด อน จากเด มท กาหนดไว เพ ยง 5 หล ก ให ม ความกว างเพ มข น เป น 6 หล ก จะต องดาเน นการเข ยนโปรแกรมด งน เป ดไฟล หล ก สร างไฟล ช วคราวข นมาใหม อ านข อม ลจากไฟล หล กท ละเรคอร ด แล วโอนย ายข อม ลท อ าน น น ไปเก บบ นท กไว ในไฟล ช วคราว โดยจะกระทาจนกระท ง จบแฟ มข อม ล เม อประมวลผลเสร จส น ให ลบไฟล หล กเด มท งไป เปล ยนช อไฟล ช วคราว ให เป นช อของไฟล หล กเด ม ก จะได ไฟล หล กใหม ท ได ปร บโครงสร างฟ ลด เร ยบร อยแล ว 20
ข อจ าก ดของว ธ แฟ มข อม ล (Limitations of the File-Based Approach) ม ร ปแบบท ไม ตรงก น (Incompatible File Formats) เน องจากโครงสร างไฟล ข อม ลผ กต ดก บโปรแกรม และแต ละภาษาม ร ปแบบข อม ลท ต างก น ทาให โครงสร างไฟล ข อม ลท สร างข นด วยภาษาหน ง ไม สามารถนามาใช งานร วมก บไฟล ข อม ลท เข ยนด วยอ ก ภาษาหน งได (Incompatible) รายงานต าง ๆ ถ กกาหนดไว อย างจาก ด (Fixed Queries) 21 เพราะระบบแฟ มข อม ลข นอย ก บภาษาโปรแกรมท ใช เข ยนเป นอย างมาก ซ งการทาความเข าใจภาษา โปรแกรมน น ม กจะยากเก นความสามารถสาหร บผ ใช ท วไป หากผ ใช ต องการรายงานใหม เพ มเต ม ต องเส ย ค าใช จ ายในการจ างโปรแกรมเมอร ให มาเข ยนโปรแกรมให ผ ใช ไม สามารถโต ตอบก บระบบเพ อทาการ สอบถามรายงานเพ มเต มได ด วยตนเอง
ระบบฐานข อม ล (Database Systems) ระบบแฟ มข อม ล ข อม ลถ กเก บแบบกระจายไปตามหน วยงาน หร อแผนกต าง ๆ ม ป ญหาความซ าซ อนของข อม ล ม ความไม ย ดหย นและไม คล องต วหลาย ๆ ด าน ผ ใช ไม สามารถเข าถ งข อม ลช ดเด ยวก นใน ช วงเวลาเด ยวก นได 22 ระบบฐานข อม ล ค อ ศ นย รวมของข อม ลต าง ๆ ท ม ความส มพ นธ ก น (Relationship) โดยจะม กระบวนการจ ด หมวดหม ข อม ลอย างม ระเบ ยบแบบแผน ก อให เก ดฐานข อม ลท เป นแหล งรวมของ ข อม ลจากแผนกต าง ๆ ซ งถ กจ ดเก บไว อย างม ระบบ ภายในฐานข อม ลช ดเด ยว แก ป ญหาความซ าซ อนของข อม ล ข อม ลไม ผ กต ดก บโปรแกรม ม ความอ สระของข อม ล (Program-data Independence) ผ ใช งานแต ละแผนก สามารถเข าถ งข อม ล ส วนกลางน เพ อนาไปประมวลผลร วมก นได
23
ระบบจ ดการฐานข อม ล (Database Management Systems: DBMS) ระบบจ ดการฐานข อม ล (Database Management Systems: DBMS) ค อ ซอฟต แวร ท ใช เป นเคร องม อของผ ใช เพ อโต ตอบก บฐานข อม ล 24
ระบบจ ดการฐานข อม ล (Database Management Systems: DBMS) ระบบจ ดการฐานข อม ล (Database Management Systems: DBMS) ม หน าท จ ดการก บข อม ล โดยม ภาษาท ใช ทางานก บข อม ล ค อ SQL ในการโต ตอบระหว างก นก บผ ใช ด วยการ สร าง การเร ยกด และการบาร งร กษา ฐานข อม ล ซ งผ ใช สามารถโต ตอบก บ ฐานข อม ล ผ าน DBMS โดยตรง หร อ ผ านโปรแกรมประย กต ก ได ร กษาความม นคงและความปลอดภ ยของข อม ล ป องก นม ให ผ ไม ม ส ทธ การใช งานเข ามา ละเม ดข อม ลในฐานข อม ลท เป นศ นย กลาง ได การสารองข อม ล และก ค นข อม ลในกรณ ข อม ลเก ดความเส ยหาย 25
ระบบจ ดการฐานข อม ล (Database Management Systems: DBMS) ค ณสมบ ต ของ DBMS ในด านการอานวยความสะดวกต อผ ใช งาน SQL DDL (Data Definition Language) DML (Data Manipulation Language) ควบค มการเข าถ งฐานข อม ล ซ งประกอบด วย การควบค มความปลอดภ ยของระบบ (Security Systems) การควบค มความคงสภาพของข อม ล (Integrity Systems) การควบค มสภาวะการทางานพร อมก น (Concurrency Control) การก ค นระบบ (Recovery Systems) ผ ใช สามารถเข าถ งแคตาล อก (Catalog) ในฐานข อม ลได 26
ส วนประกอบด านสภาพแวดล อมของระบบจ ดการฐานข อม ล (Components of the DBMS Environment) 27 ส วนประกอบด านสภาพแวดล อมของระบบจ ดการฐานข อม ล ประกอบด วย 5 ส วน 1. ฮาร ดแวร (Hardware) CPU, หน วยความจาหล ก, หน วยความจาสารอง 2. ซอฟต แวร (Software) ระบบปฏ บ ต การ (Operating System), โปรแกรมจ ดการฐานข อม ล (DBMS Software), โปรแกรมประย กต และย ท ล ต ต าง ๆ (Applications Programs and Utilities Software) 3. ข อม ล (Data) 4. โพรซ เยอร (Procedure) ช ดคาส ง และกฎระเบ ยบเพ อใช สาหร บการออกแบบ และใช งานฐานข อม ล โดยสามารถจ ดทาเป นเอกสาร หร อ ค ม อการใช งานว าจะปฏ บ ต ตนอย างไรเพ อให สามารถใช งานหร อให ระบบทางานได 5. ผ ใช งาน (Users)
บทบาทหน าท ของบ คลากรในระบบฐานข อม ล (Roles in the Database Systems) ผ บร หารข อม ล (Data Administrators) และผ บร หารฐานข อม ล (Database Administrators) น กออกแบบฐานข อม ล (Database Designers) น กออกแบบฐานข อม ลระด บตรรกะ (Logical Database Designers) น กออกแบบฐานข อม ลระด บกายภาพ (Physical Database Designers) น กว เคราะห ระบบและโปรแกรมเมอร (Systems Analysis and Programmers) ผ ใช ปลายทาง (End-Users) ผ ใช ท วไป (Naïve Users) ผ ใช สม ยใหม (Sophisticated Users) 28
ข อด ของว ธ ฐานข อม ล (Advantages of Database Approach) ความอ สระของโปรแกรมและข อม ล (Program-Data Independence) ลดความซ าซ อนในข อม ล (Program-Data Independence) ข อม ลม ความสอดคล องตรงก น (Improved Data Consistency) การใช ข อม ลร วมก น (Improved Data Sharing) เพ มค ณประโยชน สาหร บการพ ฒนาแอพพล เคช น (Incresed Productivity of Application Development) ความเป นมาตรฐานเด ยวก น (Enforcement of Standards) ข อม ลม ค ณภาพย งข น (Improved Data Quality) การเข าถ งผลการตอบร บข อม ลเป นไปในท ศทางท ด ข น (Improved Data Accessibility and Responsiveness) ช วยลดเวลาการบาร งร กษาโปรแกรม (Reduced Program Maintenance) 29
ข อเส ยของว ธ ฐานข อม ล (Disadvantages of Database Approach) ความซ บซ อนท เพ มข น (Complexity) ม ขนาดความจ ท เพ มมากข น (Size) ต นท นของ DBMS ม ราคาส ง (Cost of DBMS) ต นท นด านอ ปกรณ ฮาร ดแวร ท เพ มข น (Additional Hardware Costs) ต นท นเก ยวก บการแปลงข อม ล (Cost of Conversion) สมรรถนะการทางาน (Performance) ผลกระทบต อความเส ยหายส ง (Higher Impact of a Failure) 30