Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
Adatbázisok elmélete
A tantárgy angol neve: Database Theory
Adatlap utolsó módosítása: 2022. január 26.
Mérnök Informatikus Szak
MSc elágazó közös tárgy
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
Dr. Gajdos Sándor
t. docens
BME-TMIT
Dr. Erős Levente
adjunktus
Marton József
ügyvivő szakértő
Adatbázis-kezelő rendszerek felépítésével kapcsolatos alapismeretek, Adatok modellezése ER diagramokkal, Relációs adatmodell, Relációs sématervezés ER diagramból, SQL nyelv, Funkcionális függőségek, Normál formák, Fizikai adatszervezés alapvető módszerei (heap, hash, ritka index, sűrű index, többszintű indexek), Relációs lekérdezések optimalizálása, Tranzakciókezelés adatbázis-kezelő rendszerekben. Továbbá általános tájékozottság programozási nyelvekről, adatszerkezetekkel, algoritmusokkal kapcsolatos alapismeretek.
A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.
A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.
A tantárgy felépítése és oktatásának módja feltételezi az 5. pont alatti témakörök ismeretét(amelyek elsajátíthatók pl. a VITMAB04 vagy a VITMAB00 vagy a VITMA311 kódú Adatbázisok teljesítésével). Ezért csak azok vegyék fel ezt a tárgyat, akik a félév kezdetén az 5. pont alatti ismeretekkel rendelkeznek.
(K1) Bemutatni, hogy az adatbáziskezelő-rendszerek hardver és szoftver komponenseit hogyan és miért érdemes többszörözni, hogyan épülnek fel az ilyen rendszerek, mire és milyen formában lehet ezeket használni.
(K3) Képessé tenni olyan relációs adatstruktúrák szintézisére, amelyek alkalmasak OLTP környezetben nagy hatékonyságú információs rendszerek funkcionalitásának megalapozására.
(K3) Képessé tenni olyan adatstruktúrák szintézisére, amelyek alkalmasak analitikus környezetben információs rendszerek funkcionalitásának megalapozására.
(K1) Áttekintést adni a „big data” korszak jellegzetes adatbázis-kezelési megoldásairól, elősegítve ezzel adott feladathoz legjobban illeszkedő technológia kiválasztását.
(K2) Megismertetni módszerekkel, amelyek alkalmasak arra, hogy egy adatbázis-alapú információs rendszer teljesítményét növelni lehessen.
(K1) Esettanulmányok, megvalósítási példák segítségével megmutatni, hogy a megismert technológiák hogyan jelennek meg a legkorszerűbb információfeldolgozó rendszerekben.
Adatbázis architektúrák és a párhuzamos működés 2 hét
Centralizált vs. kliens-szerver rendszerek, Párhuzamos rendszerek, IO párhuzamosítása, Inter- és intraquery párhuzamosítás, Particionálás lehetőségei, Relációs műveletek párhuzamos végrehajtása: párhuzamos keresési, rendezési, illesztési algoritmusok, Lekérdezés optimalizálás párhuzamos végrehajtás estén, SMP és MPP architektúrák, Párhuzamos működésű adatbáziskezelők tervezési kérdései, Megvalósítási példa: Oracle Exadata, Adatbáziskezelés a felhőben.
Elosztott adatbáziskezelés 2 hét
Elosztott adatbázisok típusai, Hatékonysági megfontolások, Zárkezelési protokollok, Elosztott sorosíthatóság, Lavinamentesség biztosítása, Elosztott megegyezés: 2PC-3PC, Elosztott időbélyeges tranzakciókezelés, Csúcsok helyreállítása rendszerhibák után, Elosztott pattok kezelése.
Extrém nagy adatmennyiségek kezelése 2 hét
Google-Amazon technológiák, Skálázási kérdések, Skálázhatóság vs. erőforrások megosztása, Konzisztencia fogalmának kiterjesztése, Rendelkezésreállás, Hibatűrés, CAP tétel, NoSQL adatbáziskezelők típusai: kulcs-érték tárak, oszlopcsaládok, gráfadatbázisok, dokumentumtárak, A fontosabb megvalósítások: MongoDB, Hadoop, Cassandra.
Adatstruktúrák tervezése ismert alkalmazásprofilhoz
a) Relációs struktúrák tervezése OLTP rendszerekhez (2 hét)
Adatbázis kényszerek szerepe, Sématervezés dekompozícióval, Funkcionális függések tulajdonságai, Helyesség és teljesség, Armstrong axiómái, Függéshalmaz tranzitív lezártja, Attribútumhalmaz tranzitív lezártja, Minimális függéshalmaz, Veszteségmentes sémafelbontás, Függőségőrző sémafelbontás, Sématervezés adott normálformába veszteségmentes és függőségőrző sémadekompozícióval.
b) Relációs struktúrák tervezése analitikus célokra (2 hét)
Analitikus rendszerek tervezésének sajátosságai, Dimenziós modellezés, Tények és dimenziók, Egyed-kapcsolat vs. dimenziós modellezés, Adattárház busz, Dimenziós modellek készítése, Lassan változó dimenziók esete, Fizikai adatmodell tervezése.
Memóriaalapú adatbáziskezelés 1 hét
Diszk-rezidens és memória-rezidens (IMDB) adatbáziskezelés, motivációk/trendek-előnyök/hátrányok, Megvalósítási kihívások: optimalizált adatszerkezetek, perzisztencia biztosítása, naplózás, tranzakciókezelés, Speciális indexstruktúrák IMDB-kben: B*-fa, AVL-fa, T-fa hatékonysága, Lekérdezések végrehajtása és költsége, Megvalósítási példa: Oracle TimesTen
Analitikus célú információs rendszerek tervezése és megvalósítása 1 hét
Stratégiai adatorientált döntéstámogató rendszerek alapelvei, Építőelemek, OLAP: Drill down, roll up, slice and dice; Analitikus rendszerek implementációs technológiái, Implementációs módszertanok, ETL folyamat, Adatminőség és adattisztítás szerepe, Valósidejűség értelmezései, Technológiai megoldások a valósidejűség megvalósítására, CTF (Capture-Transform-Flow).
Adatbáziskezelők teljesítménymérése és hangolása 1 hét
A teljesítménymérés céljai és kihívásai, Benchmarkok felállításának szabályai, ill. szabadságfokai, Adatstruktúrák és adatok, TPC-C, TPC-E, TPC-H, A hangolás szintjei, eszközei, Bevált módszerek a teljesítmény javítására. Esettanulmány.
Szemantikus adatkezelés 1 hét
A szemistrukturált adatok sajátosságai, hatékony kezelésük lehetőségei adatbázisokban, Szemantikus elemek tárolása XML adatformátumban, XML séma, Adatreprezentáció RDF formában, Az RDF lehetőségei és korlátai, RDF sémaleíró nyelvek, Ontológia fogalma, Kapcsolat a szemantikus webbel, Szemistrukturált adatok tárolása, szemistrukturált adatbázisok.
3 óra előadás/hét
a. A szorgalmi időszakban: 1 db zárthelyi és egy nagyfeladat. A nagyfeladat témája: specifikus adatstruktúrák tervezése tranzakcióorientált, ill. analitikus környezet követelményeire optimalizálva. Feladatkiadás a 4., beadás a 12. héten, közben konzultációs lehetőséggel. A követelmények teljesítését egy szóbeli védésen is bizonyítani kell. A félév végi jegy számítása: 30%ZH+30%NF+40% védés, de mindegyiknek legalább elégségesnek kell lennie.
b. A vizsgaidőszakban: nincs
1 db. pótzárthelyi a szorgalmi időszakban. Az NF beadása legkésőbb a 13. heti pótbeadási határidőig teljesíthető.
Igény szerint előzetesen egyeztetett időpontokban.
[1] Gajdos: Adatbázisok, 2021.
[2] Silberschatz, H. F. Korth, S. Sudarshan: Database System Concepts, 6th Edition, 2010. WCB/McGraw-Hill, ISBN 0-07-295886-3
[3] Oracle Database Concepts 18c, 2018. https://docs.oracle.com/en/database/oracle/oracle-database/18/cncpt/index.html
[4] Oracle Exadata white paper, 2012: http://www.oracle.com/technetwork/database/exadata/exadata-technical-whitepaper-134575.pdf
[5] Oracle Data Warehousing Guide 18c, 2018.
https://docs.oracle.com/en/database/oracle/oracle-database/18/dwhsg/index.html
[6] www.tpc.org
[7] Web-en elérhető oldalak elsősorban a NoSQL körbe tartozó témák esetén
