Adv anc edDat abas eSy s t ems A dat abas ei sas har edc ol l ec t i onofl ogi c al l yr el at eddat a( andades c r i pt i onoft hi s dat a) ,des i gnedt omeett hei nf or mat i onneedsofaor gani z at i on. A DBMSi sas of t war es y s t em t hatenabl esus er st odef i ne,c r eat e,andmai nt ai nt he dat abas e, andal s opr ov i desc ont r ol l edac c es st ot hi sdat abas e. A dat abas eappl i c at i on i sac omput erpr ogr am t hati nt er ac t swi t ht hedat abas eby i s s ui nganappr opr i at er eques t( t y pi c al l yanSQLs t at ement )t ot heDBMS. A dat abas es y s t em i sus edt odef i neac ol l ec t i onofappl i c at i onpr ogr amst hat i nt er ac t swi t ht hedat abas eal ongwi t ht heDBMSanddat abas ei t s el f .nAl lac c es st o t hedat abas ei st hr ought heDBMS. A Vi ew A v i r t ualt abl e t hatdoesnotnec es s ar i l yex i s ti nt hedat abas ebuti s gener at edbyt heDBMSf r om t heunder l y i ngbas et abl eswhenev eri ti sac c es s ed. TheDBMSFac i l i t i esTheDBMSpr ov i desf ac i l i t i es t oAl l ow us er st odef i net he dat abas eandt oi ns er t , updat e, del et e, andr et r i ev edat af r om t hedat abas e. TheDBMSComponentc ons i s t sofhar dwar e( t hec omput er ) ,s of t war e( t heDBMS, oper at i ngs y s t em,andappl i c at i onspr ogr ams ) ,dat a,pr oc edur es ,andpeopl e.The peopl ei nc l udedat abas eadmi ni s t r at or s( DBAs ) ,dat abas edes i gner s ,appl i c at i on pr ogr ammer s , andendus er s . Hi s t or i c alper s pec t i v eofdat abas es y s t em dev el opment 1.Tr adi t i onal Fi l ebas eds y s t em A c ol l ec t i onofappl i c at i onpr ogr amst hat per f or mss er v i c esf ort heendus er s ,s uc hast hepr oduc t i onofr epor t s .Eac h pr ogr am def i nesandmanagesi t sowndat a. Di s adv ant ageofFi l ebas eds y s t ems A.Dat aDependenc e B.Dat adupl i c at i on C.Separ at i onandi s ol at i onofdat a D.Fi x edquer i es / pr ol i f er at i onofappl i c at i onpr ogr ams E.Li mi t eddat as har i ng 2.DBMSDev el opment Hi er ar c hi c alDat aModel&Net wor kDat aModel(Fi r s tGener at i on1960) Rat i onalDat aModel(Sec ondGener at i on19701980) Obj ec tRat i onal&Obj ec tOr i ent ed(Thi r dGener at i on1990) A.Hi er ar c hi c alDat aModelf i r s twasI MS ( I nf or mat i on Management Sy s t em)f r om I BM t hats t or edr ec or dsbas edonani nv er t edt r ee s t r uc t ur e,whi c h al l owed t heus eofs er i als t or agedev i c es ,mos t not abl ymagnet i ct ape,t hatwasamar ketr equi r ementatt hatt i me. Thi sbec ameknownasa hi er ar c hi c alDBMS.Al t houghoneoft he ear l i es tc ommer c i alDBMSs ,I MSi ss t i l lt hemai nhi er ar c hi c alDBMS us edbymos tl ar gemai nf r amei ns t al l at i ons . B.Net wor kDat aModelThes ec ondwasI DS( I nt egr at edDat aSt or e) f r om Gener alEl ec t r i c ,whi c hwasdev el opedpar t l yt oaddr es st he needt or epr es entmor ec ompl exdat ar el at i ons hi pst hanc oul dbe model ed wi t h hi er ar c hi c als t r uc t ur es ,and par t l yt oi mpos ea dat abas es t andar d.Thi sbec ameknownasa net wor kDBMS.I ns uc h s y s t ems ,dat ai sr epr es ent edasac ol l ec t i onofr ec or dsandonet omany r el at i ons hi ps ar er epr es ent ed as s et s( one owner ,many member s ) .Ar ec or dmaybeanowneri nanynumberofs et sanda memberi nanynumberofs et C.Rat i onalModelc al l edt heSec ondGener at i onI n1970Rat i onalModel pr opos ed D.I nr es pons et ot hei nc r eas i ngc ompl ex i t yofdat abas eappl i c at i ons , dur i ngt he1990st wo‘ new’s y s t emsemer ged:t he Obj ec t Or i ent ed DBMS( OODBMS)andt heObj ec t Rel at i onal DBMS( ORDBMS) . DBMSAr c hi t ec t ur e Twot i erc l i ent –s er v erar c hi t ec t ur e: -DBMSwoul dbedi v i dedi nt ot wopar t s :na c l i entpr ogr am t hathandl est hemai n bus i nes sand dat apr oc es s i ng l ogi cand i nt er f ac eswi t ht heus er ;a s er v erpr ogr am ( s omet i mesc al l edt he DBMSengi ne) t hatmanagesandc ont r ol sac c es st ot hedat abas e. Thr eet i erc l i ent – s er v erar c hi t ec t ur e: -By1995,anew v ar i at i onoft het r adi t i onal t wot i erc l i ent – s er v ermodelappear ed t o ov er c omet hes epr obl ems ,c al l ed t he t hr eet i erc l i ent – s er v erar c hi t ec t ur e.Thi snew ar c hi t ec t ur epr opos edt hr eel ay er s , eac hpot ent i al l yr unni ngonadi f f er entpl at f or m Theus eri nt er f ac el ay er ,whi c hr unsont heendus er ’ sc omput er( t hec l i ent ) . The bus i nes sanddat apr oc es s i ngl ogi cl ay er .Thi smi ddl et i err unsona s er v erandi sof t enc al l edt he appl i c at i ons er v er .Oneappl i c at i ons er v eri s des i gnedt os er v emul t i pl ec l i ent s . A DBMS,whi c hs t or est hedat ar equi r edbyt hemi ddl et i er .Thi st i ermayr un onas epar at es er v erc al l edt hedat abas es er v er . The Web env i r onment ,t he t r adi t i onalt wot i erc l i ent – s er v ermodelhas been r epl ac edbyat hr eet i ermodel ,c ons i s t i ngofaus eri nt er f ac el ay er( t hec l i ent ) ,a bus i nes sl ogi canddat apr oc es s i ngl ay er( t heappl i c at i ons er v er ) ,andaDBMS( t he dat abas es er v er ) , di s t r i but edov erdi f f er entmac hi nes . TheANSI SPARCdat abas ear c hi t ec t ur eus est hr eel ev el sofabs t r ac t i on:ex t er nal , c onc ept ual ,andi nt er nal .Theex t er nall ev elc ons i s t soft heus er s ’v i ewsoft he dat abas e.Thec onc ept uall ev eli st hec ommuni t yv i ewoft hedat abas e.I ts pec i f i es t he i nf or mat i on c ont ent of t he ent i r e dat abas e, i ndependent of s t or age c ons i der at i ons .Thec onc ept uall ev elr epr es ent sal lent i t i es ,t hei rat t r i but es ,and t hei rr el at i ons hi ps ,t hec ons t r ai nt sont hedat a,al ongwi t hs ec ur i t yi nf or mat i on.The i nt er nall ev el st he c omput er ’ sv i ew oft he dat abas e.I ts pec i f i eshow dat ai s r epr es ent ed,how r ec or dsar es equenc ed,whati ndex esandpoi nt er sex i s t ,ands o on. Tr ans ac t i onAnac t i on,ors er i esofac t i ons ,c ar r i edoutbyas i ngl eus erordat abas e appl i c at i ont hatac c es s esorc hangest hec ont ent soft hedat abas e. Adat abas es c hemai sades c r i pt i onoft hedat abas es t r uc t ur ewher easadat abas e i ns t anc ei st hedat ai nt hedat abas eatapar t i c ul arpoi nti nt i me Dat ai ndependenc emakeseac hl ev eli mmunet oc hangest ol owerl ev el s .Logi c al dat ai ndependenc er ef er st ot hei mmuni t yoft heex t er nals c hemast oc hangesi n t hec onc ept uals c hema.Phy s i c aldat ai ndependenc er ef er st ot hei mmuni t yoft he c onc ept ual s c hemat oc hangesi nt hei nt er nal s c hema TheDBMSFunc t i ons Pr ov i desc ont r ol l edac c es st ot hedat abas e. pr ov i dess ec ur i t y Pr ov i dedat ai nt egr i t y , Pr ov i dedat ac onc ur r enc y Pr ov i der ec ov er yc ont r ol Pr ov i deaus er ac c es s i bl ec at al og. Pr ov i deav i ewmec hani s mt os i mpl i f yt hedat at hatus er shav et odeal wi t h. DBMSadv ant ages Pr ov i dec ont r olofdat ar edundanc y Pr ov i dedat ac ons i s t enc y Pr ov i des har i ngofdat a, Pr ov i des ec ur i t yi mpr ov ement Pr ov i deDat ai nt egr i t y . DBMSdi s adv ant ages I t sc ompl ex i t y , I t sCos t(c os tof , Sof t war eandHar dwar e, Cos tofConv er t ed) I t sCos tofr educ edper f or manc e, I t shi gheri mpac tofaf ai l ur e. Rat i onalDBMSTheRDBMShasbec omet hedomi nantDBMSi nus et oday .Thi s s of t war er epr es ent st hes ec ondgener at i onofDBMSandi sbas edont her el at i onal dat amodel pr opos edbyDrE. F. Codd Rel at i onsar ephy s i c al l yr epr es ent edast abl es ,wi t ht her ec or dsc or r es pondi ngt o i ndi v i dual t upl es andt hec ol umnst oat t r i but es . pr oper t i esofr el at i onalt abl esar e:eac hc el lc ont ai nsex ac t l yonev al ue,c ol umn namesar edi s t i nc t ,c ol umnv al uesc omef r om t hes amedomai n,c ol umnor deri s i mmat er i al , r ec or dor deri si mmat er i al , andt her ear enodupl i c at er ec or ds . As uperkeyi s as etofc ol umnst hati dent i f i esr ec or dsofat abl euni quel y ,whi l ea c andi dat ekeyi sami ni mal s uperkey . Apr i mar ykeyi st hec andi dat ekeyc hos enf orus ei nt hei dent i f i c at i onofr ec or ds .A t abl emus tal way shav eapr i mar ykey . Af or ei gnkeyi sac ol umn,ors etofc ol umns ,wi t hi nonet abl et hati st hec andi dat e keyofanot her ( pos s i bl yt hes ame)t abl e. Anul lr epr es ent sav al uef orac ol umnt hati sunknownatt hepr es entt i meori snot def i nedf ort hi sr ec or d. Ent i t yi nt egr i t yi sac ons t r ai ntt hats t at est hati nabas et abl enoc ol umnofa pr i mar ykeyc anbenul l .Ref er ent i ali nt egr i t ys t at est hatf or ei gnkeyv al uesmus t mat c hac andi dat ekeyv al ueofs omer ec or di nt hehome( par ent )t abl eorbewhol l y nul l . Thet wo mai nl anguagesf orac c es s i ng r el at i onaldat abas esar eSQL( St r uc t ur ed Quer yLanguage)andQBE( Quer y By Ex ampl e) . Anent i t yi ssas etofobj ec t swi t ht hes amepr oper t i est hatar ei dent i f i edbyaus er oror gani z at i onashav i ngani ndependentex i s t enc e.Auni quel yi dent i f i abl eobj ec ti s c al l edanent i t yoc c ur r enc e. Ar el at i ons hi pi sas etofmeani ngf ulas s oc i at i onsamong ent i t i es .A uni quel y i dent i f i abl eas s oc i at i oni sc al l edar el at i ons hi poc c ur r enc e. Thedegr eeofar el at i ons hi pi st henumberofpar t i c i pat i ngent i t i esi nar el at i ons hi p. Ar ec ur s i v er el at i ons hi pi sar el at i ons hi pwher et hes ameent i t ypar t i c i pat esmor e t hanonc ei ndi f f er entr ol es . Anat t r i but ei sapr oper t yofanent i t yorar el at i ons hi p. As i mpl eat t r i but ei sc ompos edofas i ngl ec omponent . A c ompos i t e at t r i but e i s c ompos ed of mul t i pl e c omponent s Fi gur e 6. 14( d) Ex ampl es As i ngl ev al uedat t r i but ehol dsas i ngl ev al uef oranent i t yoc c ur r enc e. Amul t i v al uedat t r i but ehol dsmul t i pl ev al uesf oranent i t yoc c ur r enc e. Ader i v edat t r i but er epr es ent sav al uet hati sder i v abl ef r om t hev al ueofar el at ed at t r i but e, oras etofat t r i but es , notnec es s ar i l yi nt hes ameent i t y . As t r ongent i t yi snotdependentont heex i s t enc eofanot herent i t yf ori t spr i mar y key . Aweakent i t yi spar t i al l yorwhol l ydependentont heex i s t enc eofanot herent i t y , orent i t i es , f ori t spr i mar ykey . Mul t i pl i c i t ydef i nest henumberofoc c ur r enc esofoneent i t yt hatmayr el at et oa s i ngl eoc c ur r enc eofanas s oc i at edent i t y .Mul t i pl i c i t yc ons i s t soft wos epar at e c ons t r ai nt s – namel yc ar di nal i t y ,whi c h des c r i bes t he number of pos s i bl e r el at i ons hi ps f or eac h par t i c i pat i ng ent i t y ,and par t i c i pat i on, whi c h des c r i bes whet heral l oronl ys omeent i t yoc c ur r enc espar t i c i pat ei nar el at i ons hi p. Af ant r apoc c ur sbet weenr el at edent i t i est hatar enotdi r ec t l yc onnec t edandt he i ndi r ec tpat hwayt hatc onnec t st hem i nc l udest wo1: *r el at i ons hi pst hatf anout f r om ac ent r alent i t y .Thi smeanst hatc er t ai nent i t yoc c ur r enc est hatar er el at edc an onl ybec onnec t edus i ngapat hwayt hatc anbeambi guous . Ac has mt r apoc c ur sbet weenr el at edent i t i est hatar enotdi r ec t l yc onnec t edand t hei ndi r ec tpat hwayt hatc onnec t st hem i nc l udespar t i alpar t i c i pat i on.Thi smeans t hatc er t ai nent i t yoc c ur r enc est hatar er el at edhav enomeansofc onnec t i on. Nor mal i z at i oni sat ec hni quef orpr oduc i ngas etoft abl eswi t hmi ni malr edundanc y t hats uppor t st her equi r ement sofaus erorc ompany . Tabl est hathav er edundantdat amayhav epr obl emsc al l edupdat eanomal i es ,whi c h ar ec l as s i f i edasi ns er t i on, del et i on, ormodi f i c at i onanomal i es . Thedef i ni t i onf orf i r s tnor malf or m( 1NF) i sat abl ei nwhi c ht hei nt er s ec t i onof ev er yc ol umnandr ec or dc ont ai nsonl yonev al ue. Thedef i ni t i onf ors ec ondnor malf or m( 2NF) i sat abl et hati sal r eadyi n1NFandi n whi c ht hev al uesi neac hnonpr i mar y keyc ol umnc anbedet er mi nedf r om t he v al uesi nal lt hec ol umn( s )t hatmakesupt hepr i mar ykey .( Thef or maldef i ni t i onf or 2NFi sat abl et hati si n1NFandev er ynonpr i mar y keyc ol umni sf ul l yf unc t i onal l y dependentont hepr i mar y ) . Func t i onaldependenc y( f d) des c r i best her el at i ons hi pbet weenc ol umnsi nat abl e andi ndi c at eshow c ol umnsr el at et ooneanot her .Forex ampl e,c ons i derat abl e wi t hc ol umnsaandb,wher ec ol umnadet er mi nesc ol umnb( denot eda→b) .I fwe knowt hev al ueofa,wef i ndonl yonev al ueofbi nal lt her ec or dst hathast hi sv al ue f ora,atanymomenti nt i me.Howev er ,f oragi v env al ueofbt her emaybes ev er al di f f er entv al uesofa. Ful lf unc t i onaldependenc yi s des c r i bedwhenaandbar ec ol umnsofat abl e,bi s f ul l ydet er mi nedbya,i fbi snotdet er mi nedbyanys ubs etofa.I fbi sdet er mi nedby as ubs etofa, t hi si sr ef er r edt oasapar t i aldependenc y . Thedef i ni t i onf ort hi r dnor malf or m( 3NF) i sat abl et hati sal r eadyi n1NFand2NF, andi nwhi c ht hev al uesi nal lnonpr i mar y keyc ol umnsc anbedet er mi nedf r om onl yt hepr i mar y keyc ol umn( s )andnoot herc ol umns .( Thef or maldef i ni t i onf or 3NFi sat abl et hati si n1NFand2NFandi nwhi c hnononpr i mar y keyc ol umni s t r ans i t i v el ydependendont hepr i mar ykey ) . Tr ans i t i v edependenc ydes c r i besar el at i ons hi pbet weenc ol umnsa,b,andc .I fa det er mi nesb( a→b)andbdet er mi nesc ( b→c ) ,t henc i st r ans i t i v el ydependentona v i ab( pr ov i dedt hatborcdoesnotdet er mi nea) . A di s t r i but eddat abas ei sac ol l ec t i onofmul t i pl e,l ogi c al l yi nt er r el at edc ol l ec t i onof s har eddat a( andades c r i pt i onoft hi sdat a) ,phy s i c al l ydi s t r i but edov erac omput er net wor k. TheDDBMSi st hes of t war et hatt r ans par ent l ymanagest hedi s t r i but eddat abas e. A DDBMSi sdi s t i nc tf r om di s t r i but edpr oc es s i ng,wher eac ent r al i z edDBMSi s ac c es s edov eranet wor k. Theadv ant agesofaDDBMSar et hati tr ef l ec t st heor gani z at i onals t r uc t ur e,i t makesr emot edat amor es har eabl e,i ti mpr ov esr el i abi l i t yand av ai l abi l i t y ,and per f or manc e, i tmaybemor eec onomi c al , andpr ov i desf ormodul argr owt h. Themaj ordi s adv ant agesar ec os t , c ompl ex i t y , l ac kofs t andar ds , andex per i enc e. ADDBMSmaybec l as s i f i edashomogeneousorhet er ogeneous . I nahomogeneouss y s t em, al l s i t esus et hes ameDBMSpr oduc t I na het er ogeneouss y s t em,s i t esmayr undi f f er entDBMSpr oduc t s ,whi c hneed notbebas edont hes ameunder l y i ngdat amodel ,ands ot hes y s t em maybe c ompos edofr el at i onal , net wor k, hi er ar c hi c al , andobj ec t or i ent edDBMSs . Bus i nes si nt el l i genc ec onc er nst hepr oc es s esf orc ol l ec t i ngandanal y z i ngdat a,t he t ec hnol ogyus ed i nt hes epr oc es s es ,and t hei nf or mat i on obt ai ned f r om t hes e pr oc es s eswi t ht hepur pos eoff ac i l i t at i ngc or por at edec i s i onmaki ng. A dat awar ehous ei sadat abas es y s t em t hati sdes i gned t os uppor tdec i s i onmaki ngbypr es ent i ngani nt egr at edv i ew ofc or por at edat at hati sc opi edf r om di s par at eoper at i onaldat as our c es .Thedat ahel di nadat awar ehous ei sdes c r i bed asbei ngs ubj ec t or i ent ed, i nt egr at ed, t i mev ar i ant , andnonv ol at i l e. Adat amar ti sas ubs etofadat awar ehous et hats uppor t st her equi r ement sofa par t i c ul ardepar t mentorbus i nes sar ea. Di mens i onal i t ymodel i ngi st ec hni quet hatai mst obui l dadat amodelt hathasa c ons i s t entandi nt ui t i v es t r uc t ur et of ac i l i t at eef f i c i entmul t i di mens i onalanal y s i s ofdat a. As t ars c hemai sas t r uc t ur et hathasaf ac tt abl ec ont ai ni ngf ac t ualdat ai nt he c ent er ,s ur r oundedbydi mens i ont abl esc ont ai ni ngr ef er enc edat a( whi c hc anbe denor mal i z ed) . Onl i neanal y t i c alpr oc es s i ng( OLAP)s uppor t sadv anc edanal y s i sofl ar gev ol umesof mul t i di mens i onaldat at hati saggr egat ed( s ummar i z ed)t ov ar i ousl ev el sofdet ai l . Mul t i di mens i onaldat ac anbec har ac t er i z edt hr oughmanydi f f er entv i ews .For ex ampl e,mul t i di mens i onaldat as uc hasDVD s al esc anbev i ewedi nt er msof pr oper t i esas s oc i at edwi t hDVDss uc hasgenr eand/ orpr oper t i esas s oc i at edwi t h buy er ss uc hasl oc at i onands oon) . Dat ami ni ngi st hepr oc es sofex t r ac t i ngv al i d,pr ev i ous l yunknown,c ompr ehens i bl e, andac t i onabl ei nf or mat i onf r om l ar gedat abas esandus i ngi tt opr ov i dedec i s i ons uppor t . A gr aphdat abas emanagements y s t em ( agr aphdat abas e)i sanonl i nedat abas e managements y s t em wi t hCr eat e,Read,Updat e,andDel et e( CRUD)met hodst hat ex pos eagr aph dat amodel .Gr aph dat abas esar egener al l ybui l tf orus ewi t h t r ans ac t i onal ( OLTP) s y s t ems . Ac c or di ngl y ,t hey ar e nor mal l y opt i mi z ed f or t r ans ac t i onalper f or manc e,and engi neer ed wi t h t r ans ac t i onali nt egr i t y and oper at i onal av ai l abi l i t yi nmi nd. ThePr oper t i esofGr aphDat abas e Ther e ar et wo pr oper t i es of gr aph dat abas es y ou s houl d c ons i der when i nv es t i gat i nggr aphdat abas et ec hnol ogi es : Theunder l y i ngs t or ageSomegr aphdat abas esus enat i v egr aphs t or aget hati s opt i mi z edanddes i gnedf ors t or i ngandmanagi nggr aphs .Notal lgr aphdat abas e t ec hnol ogi esus enat i v egr aphs t or age,howev er .Somes er i al i z et hegr aphdat ai nt o ar el at i onaldat abas e,anobj ec tor i ent eddat abas e,ors omeot hergener al pur pos e dat as t or e. Thepr oc es s i ngengi neSomedef i ni t i onsr equi r et hatagr aphdat abas eus ei ndex f r eeadj ac enc y ,meani ngt hatc onnec t ednodesphy s i c al l y“ poi nt ”t oeac hot heri n t hedat abas e.Her ewet akeas l i ght l ybr oaderv i ew:anydat abas et hatf r om t he us er ’ sper s pec t i v ebehav esl i keagr aphdat abas e( i . e. ,ex pos esagr aphdat amodel t hr ough CRUD oper at i ons )qual i f i esasagr aph dat abas e.Wedo ac knowl edge, howev er ,t hes i gni f i c antper f or manc eadv ant agesofi ndex f r eeadj ac enc y ,and t her ef or eus et het er m nat i v egr aphpr oc es s i ngt odes c r i begr aphdat abas est hat l ev er agei ndex f r eeadj ac ent The Mot i v at i on f or Gr aph Dat abas e The nec es s i t yt or epr es ent ,s t or e and mani pul at ec ompl exdat amakeRDBMSs omewhatobs ol et e Mul t i v al uedat t r i but es Compl exat t r i but es Compl exc ombi nat i onoft hepr ev i oust wo Ac c ommodat eChanges Appear swhenac qui r i ngdat af r om aut onomousdy nami cs our c esorWeb( eg: genex p&r es t aur ant s ) . RDBMSmayr equi r es c hemar enor mal i z at i on Uni f i edr epr es ent at i onf orDat a Knowl edge( Sc hemasar eas ubs etoft hi s ) Quer i es( Mor egener al l y : Goal s )[ r es ul t s +def ] Model s( Conc ept sar eapar t i c ul arex ampl e) Prepared by Saleh Alshabwani