LINGKUNGAN
DATABASE
Tujuan utama dari sistem database adalah menyediakan pemakai melalui suatu pandangan abstrak mengenai data, dengan menyembunyikan detail dari bagaimana data disimpan dan dimanipulasikan. Oleh karena itu, titik awal untuk perancangan sebuah database haruslah abstrak dan deskripsi umum dari kebutuhan-kebutuhan informasi suatu organisasi harus digambarkan di dalam database.
Lebih jauh lagi, jika sebuah database
merupakan suatu sumber yang bisa digunakan bersama maka setiap pemakai membutuhkan
pandangan yang berbeda-beda terhadap data di dalam database.
Tiga Tingkatan Arsitektur Database ANSI-SPARC
3
tingkatan arsitektur database :
1. Tingkat
Eksternal (External Level)
Tingkat eksternal merupakan cara pandang
pemakai terhadap database. Pada
tingkat ini menggambarkan bagian database
yang relevan bagi seorang pemakai tertentu. Tingkat eksternal terdiri dari
sejumlah cara pandang yang berbeda dari sebuah database. Masing-masing pemakai
merepresentasikan dalam bentuk yang sudah dikenalnya. Cara pandang secara
eksternal hanya terbatas pada entitas, atribut dan hubungan antar entitas (relationship) yang diperlukan saja.
Contoh : viw dari mahasiswa, view dari
mata kuliah
2. Tingkat
Konseptual (Conseptual Level)
Tingkat konseptual merupakan kumpulan cara
pandang terhadap database. Pada
tingkat ini menggambarkan data yang disimpan dalam database dan hubungan antara datanya.
Hal-hal yang digambarkan dalam tingkat
konseptual adalah :
- semua entitas beserta atribut dan
hubungannya
- batasan data
- informasi semantik tentang data
- keamanan dan integritas informasi
Semua cara pandang pada tingkat
eksternal berupa data yang dibutuhkan oleh pemakai harus sudah tercakup di
dalam tingkat konseptual atau dapat diturunkan dari data yang ada. Deskripsi
data dari entitas pada tingkat ini hanya terdiri dari jenis data dan besarnya
atribut tanpa memperhatikan besarnya penyimpanan dalam ukuran byte.
Contoh
: entity, relationship, tipe data dan constraint.
3
Tingkat Internal (Internal Level)
Tingkat internal merupakan perwujudan database dalam komputer. Pada tingkat
ini menggambarkan bagaimana database
disimpan secara fisik di dalam peralatan storage
yang berkaitan erat dengan tempat penyimpanan/physical storage.
Tingkat internal memperhatikan hal-hal
berikut ini :
- alokasi ruang penyimpanan data dan indeks
- deskripsi record untuk penyimpanan (dengan ukuran
penyimpanan untuk data elemen
Contoh : organisasi file
secaa sequential, raltive atau index sequential
- penempatan record
- pemampatan data dan teknik encryption
Data Independence
Tujuan utama dari 3 tingkat arsitektur
adalah memelihara kemandirian data (data
independence) yang berarti perubahan yang terjadi pada tingkat yang lebih
rendah tidak mempengaruhi tingkat yang lebih tinggi.
1. Physical
Data Independence
bahwa internal
schema dapat diubah oleh DBA tanpa menggangu conceptual schema. Dengan kata lain physical data independence menunjukkan kekebalan conceptual schema terhadap perubahan internal schema.
Contoh :
- Menambah indeks tambahan
- Merubah penyimpanan
data
- Merubah organisasi
file dari sequential ke index sequential
2. Logical
Data Independence
bahwa conceptual
schema dapat diubah oleh DBA tanpa menggangu external schema. Dengan kata lain logical data independence menunjukkan kekebalan external
schema terhadap perubahan conceptual
schema.
Contoh : -
Menambah dan menghapus suatu tipe record
- Merubah format data
Prinsip data independence adalah salah satu hal yang harus diterapkan di
dalam pengelolaan sistem basis data dengan alasan-alasan sbb :
1. DBA dapat mengubah isi, lokasi, perwujudan
dalam organisasi basis data tanpa mengganggu program-program aplikasi yang
sudah ada.
2. Pabrik/agen peralatan/software pengolahan data dapat memperkenalkan produk-produk baru
tanpa mengganggu program-program aplikasi yang sudah ada.
3. Untuk memindahkan perkembangan program-program
aplikasi
4. Memberikan fasilitas pengontrolan terpusat
oleh DBA demi keamanan dan integritas data dengan memperhatikan
perubahan-perubahan kebutuhan pengguna.
Mapping ( Transformasi )
Proses
pendefinisian informasi dari satu level ke level lainnya.
Konseptual/Internal Mapping
Pendefinisian
hubungan antara view konseptual dengan basis data di level internal.
(Bagaimana
record-record / field-filed didalam level konseptual didefinisikan di level
internal)
Eksternal/Konseptual Mapping
Pendefinisikan
hungan antra view konseptual dengan view eksternal
Bahasa Dalam DBMS
DBMS (Database Management systems) adalah kumpulan program yang
mengkoordinasikan semua kegiatan yang berhubungan dengan database. Dengan adanya
berbagai tingkatan pandangan dalam suatu database
maka untuk mengakomodasikan masing-masing pengguna dalam piranti lunak
manajemen database biasanya terdapat
bahasa-bahasa tertentu yang disebut Data Sub language.
Data
sub language
adalah subset bahasa yang dipakai untuk operasi manajemen database. Dalam penggunaan biasanya dapat ditempelkan (embedded) pada bahasa tuan rumah (Cobol,
PL/1, dsb). Secara umum maka setiap pengguna database memerlukan bahasa yang dipakai sesuai tugas dan fungsinya.
Dalam database secara umum dikenal 2
data sub language :
1. Data
Definition Language (DDL)
Bahasa yang digunakan dalam
mendefinisikan struktur atau kerangka dari database,
di dalamnya termasuk record, elemen
data, kunci elemen, dan relasinya
2. Data
Manipulation Language (DML)
Bahasa yang digunakan untuk menjabarkan
pemrosesan dari database, fasilitas
ini diperlukan untuk memasukkan, mengambil, mengubah data. DML dipakai untuk
operasi terhadap isi database
1. Procedural
DML
Digunakan untuk mendefinisikan data yang
diolah dan perintah yang akan dilaksanakan.
2. Non
Procedural
Digunakan untuk menjabarkan data yang
diinginkan tanpa menyebutkan bagaimana cara pengambilannya.
Secara
khusus pengguna menggunakan berbagai bahasa :
Programmer aplikasi menggunakan
bahasa-bahasa seperti Cobol, Informix, dll (host
language) yang ditempelkan dengan bahasa yang dipakai dalam DBMS. Pemakai
terminal menggunakan bahasa Query (misal SQL) atau menggunakan program aplikasi
(yang dirancang oleh programmer). Sedangkan DBA lebih banyak menggunakan bahasa
DDL dan DML yang tersedia dalam DBMS.
DBMS mempunyai tugas untuk menangani
semua bentuk akses kepada database,
secara konsep :
1. Pengguna menyatakan permintaan akses
menggunakan DBMS
2. DBMS menangkap dan menginterpretasikan
3. DBMS mencari :
- eksternal / conceptual mapping
- conceptual
schema
- konseptual / internal mapping
- internal schema
4. DBMS melaksanakan operasi yang diminta
terhadap database tersimpan.
Proses 1 s/d 4 dapat dilakukan secara
interactive atau dicompile dulu.
Fungsi DBMS
Layanan - layanan yang sebaiknya
disediakan oleh database management
system adalah :
1. Penyimpanan, pengambilan dan perubahan data
Sebuah DBMS harus menyediakan kemampuan
menyimpan, mengambil dan merubah data dalam database.
2. Katalog yang dapat diakses pemakai
menyediakan sebuah katalog yang berisi
deskripsi item data yang disimpan dan diakses oleh pemakai.
3. Mendukung Transaksi
Menyediakan mekanisme yang akan menjamin
semua perubahan yang berhubungan dengan transaksi yang sudah ada atau yang akan
dibuat.
4. Melayani kontrol concurrency
Sebuah DBMS
harus menyediakan mekanisme yang menjamin database
ter-update secara benar pada saat beberapa pemakai melakukan perubahan terhadap
database yang sama secara bersamaan.
5. Melayani recovery
Menyediakan mekanisme untuk mengembalikan database ke keadaan sebelum terjadinya
kerusakan pada database tersebut.
6. Melayani autorisasi
Sebuah DBMS harus menyediakan mekanisme
untuk menjamin bahwa hanya pemakai yang berwenang saja yang dapat mengakses database.
7. Mendukung komunikasi data
Sebuah DBMS harus mampu terintegrasi
dengan software komunikasi.
8. Melayani integrity
Sebuah DBMS bertujuan untuk menjamin semua
data dalam database dan setiap
terjadi perubahan data harus sesuai dengan aturan yang berlaku.
9. Melayani data
independence
Sebuah DBMS harus mencakup fasilitas untuk
mendukung kemandirian program dari struktur database
yang sesungguhnya.
10.
Melayani utility
Sebuah DBMS sebaiknya menyediakan kumpulan
layanan utility.
Komponen Lingkungan DBMS
1.
Data
terintegrasi
(integrated)
dapat dipakai
bersama-sama (shared)
2.
Perangkat keras
(hardware)
3.
Perangkat Lunak
(software)
4.
Brainware
5.
Prosedur
1. Query Processsor
Komponen yang merubah bentuk query ke dalam instruksi tingkat rendah
ke database manager
2. Database
Manager
Menerima query-query lalu memeriksa skema
eksternal dan konseptual untuk menentukan record-record konseptual yang
diperlukan
3. File
Manager
Memanipulasi penyimpanan file dan mengatur
alokasi ruang penyimpanan pada disk dan menentukan record-record konseptual
yang diperlukan
4. DML Preprocessor
Modul yang merubah perintah DML embedded ke dalam program aplikasi ke
standar fungsi pemanggilan dalam bahasa pemrograman
5. DDL Compiler
Merubah perintah DDL menjadi kumpulan
tabel yang berisi metadata.
6. Dictionary
Manager
Mengatur akses dan memelihara data dictionary. Data dictionary diakses
oleh komponen DBMS yang lain.
Komponen Database
Manager
Komponen
software utama database manager adalah
1. Authorization Control
Modul yang memeriksa apakah
pemakai mempunyai wewenang untuk menyelesaikan operasi
2. Command Processor
Memeriksa apakah pemakai mempunyai
wewenang untuk menyelesaikan operasi
3. Integrity
Checker
Untuk
semua operasi yang merubah database, integrity checker memeriksa operasi yang
diminta memerlukan batasan integritas.
4. Query
Optimizer
Modul
ini menentukan strategi yang optimal untuk aksekusi query
5. Transaction
Manager
Modul
ini mengerjakan proses-proses yang dibutuhkan operasi yang diterima transaksi
6. Scheduler
Modul
ini bertanggung jawab untuk menjamin operasi secara bersamaan terhadap database
sehingga berjalan tanpa ada masalah antara yang satu dengan yang lain.
7. Recovery
Manager
Modul
ini menjamin database tetap konsisten walaupun terjadi kerusakan.
8. Buffer
Manager
Modul
ini bertanggung jawab terhadap pemindahan data antara main memory dan secondary
storage, seperti disk dan tape.
Utiliti – Utiliti DBMS
Loading
Memasukkan
suatu file data ke dalam database
Backup
Membuat
salinan database yang dapat digunakan untuk menempatkan database
pada
saat terjadi kegagalan
File Reorganization
Mereorganisasikan
file databse ke jenis database lain untuk meningkatkan performasi
Report Generation
Membuat
format laporan-laporan dengan mengontrol spasi, header, footer, total, summary
dsb.
Performance Monitoring
Memonitor
penggunaan database dan menyediakan statistic untuk DBA
Data Dictionary
Data dictionary
adalah tempat penyimpanan informasi yang menggambarkan data dalam database. Data dictionary biasa disebut juga
dengan metadata atau data mengenai data. Modul pengontrol
autorisasi menggunakan data dictionary
untuk memeriksa apakah seorang pemakai perlu mempunyai wewenang.
Untuk
mengerjakan pemeriksaan tersebut data
dictionary menyimpan :
•
nama-nama pemakai yang mempunyai wewenang
untuk menggunakan DBMS
•
nama-nama data
item yang ada dalam database
•
data
item
yang dapat diakses oleh pemakai dan jenis akses yang diijinkan, misalnya: insert, update, delete atau read
Sedangkan
untuk memeriksa integritas data, data
dictionary menyimpan :
•
nama-nama data
item dalam database
•
jenis dan ukuran data item
•
batasan untuk masing-masing data item
Sistem data dictionary dapat dibedakan atas sistem aktif dan pasif. Sistem
aktif selalu konsisten dengan struktur database
karena secara otomatis dikerjakan oleh sistem. Sebaliknya, sistem pasif tidak
konsisten terhadap perubahan database
yang dilakukan oleh pemakai.
Model
Data
Model
data adalah kumpulan konsep yang terintegrasi yang menggambarkan data, hubungan
antara data dan batasan-batasan data dala suatu organisasi. Fungsi dari sebuah
model data untuk merepresentasikan data sehingga data tersebut mudah dipahami.
Perkembangan
model data merupakan representasi dari suatu reaksi terhadap model-model yang
mendahuluinya. Sistem hierarkhi suatu basis data merupakan bagian dari
perkembangan yang diciptakan untuk mengatasi kekurangan yang ada pada sistem berorientasikan
file (file-oriented). Basis data jaringan dikembangkan untuk mengatasi
keterbatasan dari desain hierarkhi. Basis data relasional muncul sebagai solusi
baru untuk masalah-masalah yang muncul pada desain hierarkhi dan desain network
dan seterusnya.
Untuk menggambarkan data pada tingkat
eksternal dan konseptual digunakan model data berbasis objek atau model data
berbasis record.
1. Model
Data Berbasis Objek
Model data berbasis objek menggunakan
konsep entitas, atribut dan hubungan antar entitas. Beberapa jenis model data
berbasis objek yang umum adalah :
- entity-relationship
-
semantic
-
functional
-
object-oriented
2. Model
Data Berbasis Record
Pada model data berbasis record, database terdiri dari sejumlah record
dalam bentuk yang tetap yang dapat dibedakan dari bentuknya. Ada
a. Model data relasional
Model data ini berdasarkan konsep
relasi matematika, data dan relasi yang digambarkan pada sebuah tabel yang
mempunyai kolom dan baris dimana kolom-kolom tersebut mempunyai nama yang unik.
Contoh
:
Name
|
Address
|
Course
|
Grade
|
Mr. Eric Tachibana
|
123 Kensigton
|
Chemistry 102
|
C+
|
Mr. Eric Tachibana
|
123 Kensigton
|
Chinese 3
|
A
|
Mr. Eric Tachibana
|
122 Kensigton
|
Data Structures
|
B
|
Mr. Eric Tachibana
|
123 Kensigton
|
English 101
|
A
|
Ms. Tonya Lippert
|
Psychology 101
|
A
|
b. Model data hierarkhi
Model data ini dikenal sebagai model struktur pohon, di mana data
direpresentasikan dalam bentuk pohon. Sebuah database hierarkhi terdiri dari
kumpulan record-record di mana record yang satu dengan yang lainnya dihubungkan
dengan link.
Model hierarki mempunyai dua konsep
struktur data yaitu record dan parent-child relationship (PCR).
Contoh perangkat lunak dari model data
hierarkhi adalah Information Management System (IMS) yang dikembangkan oleh IBM
c. Model data jaringan
Model data jaringan dikenal sebagai STRUKTUR PLEX. Pada dasarnya struktur
jaringan ini merupakan perluasan dari struktur hirarki. Kalau pada struktur
hirarki, setiap child hanya mempunyai satu parent. Sedangkan pada struktur
jaringan, setiap child dapat mempunyai lebih dari satu parent.
Struktur jaringan ini merupakan suatu
graph, terdiri dari suatu node (simpul), yang
dihubungkan dengan suatu edge.
Arsitektur DBMS Multi User
Teleprocessing
Arsitektur tradisional untuk sistem
multi user adalah teleprocessing, dimana satu komputer dengan sebuah CPU dan
sejumlah terminal seperti pada gambar di bawah ini.
Semua pemrosesan dikerjakan dalam
batasan fisik komputer yang sama. Terminal untuk pemakai berjenis 'dumb', yang tidak dapat berfungsi
sendiri dan masing-masing dihubungkan ke komputer pusat. Terminal-terminal
tersebut mengirimkan pesan melalui subsistem pengontrol komunikasi pada sistem
operasi ke program aplikasi, yang bergantian menggunakan layanan DBMS.
Dengan cara yang sama, pesan
dikembalikan ke terminal pemakai.
Arsitektur ini menempatkan beban yang besar pada komputer pusat yang
tidak hanya menjalankan program aplikasi tetapi juga harus menyelesaikan
sejumlah pekerjaan pada terminal seperti format data untuk tampilan di monitor.
• contoh : ATM mesin di bank-bank.
File-Server
Proses didistribusikan ke dalam
jaringan sejenis LAN (Local Area Network). File
server mengendalikan file yang diperlukan oleh aplikasi dan DBMS. Meskipun
aplikasi dan DBMS dijalankan pada masing-masing workstation tetapi tetap meminta file dari file server jika
diperlukan (perhatikan gambar di halaman berikut ini).
Dengan cara ini, file server berfungsi sebagai sebuah hard disk yang digunakan
secara bersamaan.
Kerugian arsitektur file-server adalah :
- Terdapat lalulintas jaringan yang besar
- Masing-masing workstation membutuhkan copy DBMS
- Kontrol terhadap concurrency,
recovery dan integrity menjadi lebih kompleks karena sejumlah DBMS mengakses
file secara bersamaan
Client Server
Untuk mengatasi kelemahan arsitektur-arsitektur di atas maka
dikembangkan arsitektur client-server.
Client-server menunjukkan cara
komponen software berinteraksi dalam
bentuk sistem.
Sesuai dengan namanya, ada sebuah
pemroses client yang membutuhkan
sumber dan sebuah server yang
menyediakan sumbernya. Tidak ada kebutuhan client
dan server yang harus diletakkan pada
mesin yang sama. Secara ringkas, umumnya
server diletakkan pada satu sisi
dalam LAN dan client pada sisi yang lain.
Dalam
konteks database, client mengatur interface berfungsi sebagai workstation tempat menjalankan aplikasi database. Client menerima permintaan pemakai, memeriksa sintaks dan generate kebutuhan database dalam SQL
atau bahasa yang lain. Kemudian meneruskan pesan ke server, menunggu response
dan bentuk response untuk pemakai
akhir. Server menerima dan memproses
permintaan database kemudian mengembalikan hasil ke client.
Proses-proses
ini melibatkan pemeriksaan autorisasi, jaminan integritas, pemeliharaan data dictionary dan mengerjakan query serta proses update. Selain itu juga menyediakan kontrol terhadap concurrency dan recovery.
Adapun
beberapa keuntungan jenis arsitektur ini adalah :
•
Memungkinkan akses database yang besar
•
Menaikkan performa
•
Jika client
dan server diletakkan pada komputer
yang berbeda kemudian CPU yang berbeda dapat memproses aplikasi secara paralel.
Hal ini mempermudah merubah mesin server jika hanya memproses database.
•
Biaya untuk hardware dapat dikurangi
•
Hanya server
yang membutuhkan storage dan kekuatan proses yang cukup untuk menyimpan dan
mengatur database
•
Biaya komunikasi berkurang
•
Aplikasi menyelesaikan bagian operasi pada client dan mengirimkan hanya bagian yang
dibutuhkan untuk akses database
melewati jaringan, menghasilkan data yang sedikit yang akan dikirim melewati
jaringan
•
Meningkatkan kekonsistenan
•
Server
dapat menangani pemeriksaan integrity sehingga batasan perlu didefinisikan dan
validasi hanya di satu tempat, aplikasi program mengerjakan pemeriksaan sendiri
•
Map ke arsitektur open-system dengan sangat
alami
Berikut ini adalah ringkasan fungsi client-server
Client
|
Server
|
Mengatur user interface
|
Menerima dan memproses database yang diminta dari client
|
Menerima dan memeriksa
sintaks input dari pemakai
|
Memeriksa autorisasi
|
Memproses aplikasi
|
Menjamin tidak terjadi pelanggaran
terhadap integrity constraint
|
Generate permintaan
database dan memindahkannya ke server
|
Melakukan query/pemrosesan update dan memindahkan response ke client
|
Memberikan response balik kepada pemakai
|
Memelihara data dictionary
|
Menyediakan akses database secara bersamaan
|
|
Menyediakan kontrol recovery
|
-
Two
Tier Arsitektur
§
E.g.
client programs using ODBC/JDBC to
communicate with a database
-
Three
Tier Arsitektur
§
E.g.
web-based applications, and applications
built using “middleware”
0 komentar:
Posting Komentar