Database: overzicht, modellen, geschiedenis en toepassingen

Toepassingen voor databasesystemen zijn onder meer:

• Zij slaan gegevens op en bieden faciliteiten (instrumenten) om naar specifieke records in een bepaalde gegevensverzameling te zoeken.
• Ze slaan speciale informatie op die wordt gebruikt om de gegevens te beheren. Deze informatie wordt metadata genoemd en wordt niet getoond aan iedereen die de gegevens bekijkt.
• Ze kunnen gevallen oplossen waarin veel gebruikers dezelfde gegevens willen inzien (en eventueel wijzigen).
• Zij beheren de toegangsrechten (wie mag de gegevens zien, wie mag ze wijzigen)
• Wanneer er veel gebruikers zijn die vragen stellen aan de database, moeten de vragen sneller worden beantwoord. Zo kan de laatste persoon die een vraag stelt binnen een redelijke tijd een antwoord krijgen.
• Bepaalde kenmerken zijn belangrijker dan andere en kunnen worden gebruikt om andere gegevens te vinden. Dit wordt indexering genoemd. Een index bevat alle belangrijke gegevens en kan worden gebruikt om andere gegevens te vinden.
• Zij zorgen ervoor dat de gegevens altijd context hebben. Er zijn veel verschillende regels die kunnen worden toegevoegd om het databasesysteem te vertellen of de gegevens zinvol zijn. Een van de regels zou kunnen zeggen dat november 30 dagen heeft. Dit betekent dat als iemand 31 november als datum wil invoeren, deze wijziging zal worden geweigerd.

In databases veranderen sommige gegevens af en toe. Er kunnen zich problemen voordoen wanneer gegevens worden gewijzigd; er kan bijvoorbeeld een fout zijn opgetreden. De fout kan de gegevens onbruikbaar maken. Het databasesysteem bekijkt de gegevens om er zeker van te zijn dat ze aan bepaalde eisen voldoen. Het doet dit met behulp van een transactie. Er zijn twee punten in de tijd in de database, het tijdstip voordat de gegevens werden gewijzigd, en het tijdstip nadat de gegevens werden gewijzigd. Als er iets misgaat bij het wijzigen van de gegevens, zet het databasesysteem de database gewoon terug in de toestand van voor de wijziging. Dit wordt een rollback genoemd. Nadat alle wijzigingen met succes zijn doorgevoerd, worden ze vastgelegd. Dit betekent dat de gegevens weer zinvol zijn; vastgelegde wijzigingen kunnen niet meer ongedaan worden gemaakt.

Om dit te kunnen doen, volgen databases het ACID-principe:

• Alle. Ofwel alle taken van een bepaalde set (een transactie genoemd) worden uitgevoerd, ofwel geen enkele. Dit wordt Atomiciteit genoemd.
• Volledig. De gegevens in de database kloppen altijd. Er zijn geen halfbakken (ongeldige) gegevens. Dit staat bekend als Consistentie.
• Onafhankelijk. Als veel mensen aan dezelfde gegevens werken, zullen zij elkaar niet zien (of beïnvloeden). Ieder van hen heeft zijn eigen kijk op de database, die onafhankelijk is van de anderen. Dit wordt isolatie genoemd.
• Gereed. Transacties moeten worden vastgelegd als ze klaar zijn. Eenmaal vastgelegd, kunnen ze niet meer ongedaan worden gemaakt. Dit staat bekend als duurzaamheid.

Er zijn verschillende manieren om de gegevens weer te geven.

• Eenvoudige bestanden (platte bestanden genoemd): Dit is de meest eenvoudige vorm van een databasesysteem. Alle gegevens worden opgeslagen in een bestand in platte tekst. Elk stukje informatie kan worden gescheiden door een nieuwe regel of een komma enz.
• Hiërarchisch model: De gegevens zijn georganiseerd als een boomstructuur. De interessante gegevens bevinden zich aan de bladeren van de boom. De relaties tussen de gegevens zijn zodanig dat sommige gegevens rechtstreeks afhankelijk zijn van andere gegevens.
• Netwerkmodel: Gebruik records en sets om de gegevens op te slaan. Vergelijkbaar met hiërarchisch model, maar dit heeft een veel complexere structuur.
• Relationeel model: Dit maakt gebruik van set-theorie en predicaatlogica. Het wordt veel gebruikt. Gegevens lijken georganiseerd in tabellen. Deze tabellen kunnen dan worden samengevoegd zodat er eenvoudige queries uit kunnen worden gekozen.
• Objectgeoriënteerd model: De gegevens worden weergegeven in de vorm van objecten zoals gebruikt in Objectgeoriënteerde Programmering. Zij kunnen rechtstreeks communiceren met de gebruikte OOP-taal, aangezien beide intern dezelfde weergave van de gegevens hebben.
• Objectrelationeel model: Dit is een hybride van het objectgeoriënteerde model en het relationele model.
• NoSQL-model: Dit is een nieuw soort databasemodel en wordt steeds meer gebruikt in de industrie voor big data en real-time webtoepassingen. De gegevens in dit model worden opgeslagen als key-value paren zonder strikte hiërarchie zoals in andere modellen. NoSQL-systemen worden ook aangeduid als "Niet alleen SQL" omdat zij niet toestaan dat er gestructureerde querytaal-achtige querytalen worden gebruikt.

Net als in het echte leven kunnen dezelfde gegevens vanuit verschillende perspectieven worden bekeken en op verschillende manieren worden georganiseerd. Bij het organiseren van de gegevens moeten verschillende zaken in overweging worden genomen:

• Elk gegeven moet zo weinig mogelijk worden opgeslagen. Stel dat een ongetrouwde vrouw is opgenomen in de registers van de provincie, de afdeling motorvoertuigen van de staat, de federale afdeling sociale zekerheid en de afdeling internationale paspoorten. Als zij trouwt en besluit haar naam te veranderen, moeten al deze afdelingen op de hoogte worden gebracht. Als alle diensten gekoppeld zouden zijn, en haar naam op slechts één plaats zou zijn opgeslagen, dan is het bijwerken eenvoudig.
• Als de gegevens in verschillende databanken zijn opgeslagen, kunnen ze zichzelf tegenspreken.
• Dit probleem maakt het vinden van gegevens trager. Als er veel gegevens zijn, zal dit probleem van het opslaan van één gegeven op vele plaatsen, veel ruimte in beslag nemen. In ons voorbeeld waren er vier databases voor één persoon. Dat zijn acht wijzigingen, als een tweede persoon precies hetzelfde probleem heeft.
• Als u dit probleem heeft, is er een methode ontwikkeld die Database Normalisatie heet om dit op te lossen. Momenteel zijn er zes Normalisaties. Dit zijn manieren om sommige databases sneller te maken, en de gegevens minder ruimte te laten innemen.

• Archief