まとめ 基本情報技術者 データベースについて

出題される単語について

ビュー

• DBのスキーマ単位のもの（テーブル、ビュー、インデックス、プロシージャなど）
• 変数のようなもの
• 検索結果から、再度検索したい時などに、最初の検索結果をビューとして保存し、
  そのビューに検索を再度かける（変数のようなもの）

トランザクション

ジャーナルログ

• 「ログ」がある操作や出来事が「起こったという記録」を指すのに対し、ジャーナルはある操作や処理によって「変更された内容の記録」を指すことが多い。
• ジャーナルログに実行されたSQLが保存されており、トランザクション中にエラーが起きた場合、ジャーナルログのSQLを再度投げることで、データの不整合を防ぐ

トランザクション分離レベル

分離レベル ダーティリード ファジーリード ファントムリード
READ UNCOMMITTED ○ ○ ○
READ COMMITTED × ○ ○
REPEATABLE READ × × ○
SERIALIZABLE × × ×

ダーティリード (Dirty Read)

トランザクションBでコミットされていないデータをトランザクションAで読み取ってしまう問題が起きます。

ファジーリード/ノンリピータブルリード (Fuzzy Read / Non-Repeatable Read)

トランザクションAでデータを複数回読み取っている途中で、トランザクションBでデータを更新してコミットした場合、トランザクションAで違う結果のデータを読み取ってしまう問題が起きます。(非再現リードとも呼ぶ)

ファントムリード (Phantom Read)

トランザクションAで一定の範囲のレコードに対して処理を行っている途中で、トランザクションBでデータを追加・削除してコミットした場合、トランザクションAで幻影のようにデータが反映されるため、処理の結果が変わってしまう問題が起きます。

設計について

• ER図

  • エンティティとリレーションを図にしたもの
  • 多重度
    • 「1」は1
    • 「＊」は任意の整数
    • 「0…1」は範囲
    • 「1..＊」は1以上

• 正規化

  候補キー

  候補キーとはテーブル上で任意のレコードを特定するためのカラムの集合です。

  つまり主キーやユニークキーのことです。

  非キー属性

  候補キーに含まれないもの

  主キーやユニークキーに含まれないカラムのことを指します。

  関数従属性

  あるレコードにおいて、特定のカラムAの値が決まれば、別のカラムBも特定できるような関係のことを指します。

  部分関数従属性

  部分関数従属性とは、ある非キー属性が、候補キーのー部に関数従属している場合のことを指します。

  店舗名	購入者名	商品	価格	購入数
  新宿店	田中	うまい棒	10	2台
  新宿店	田中	ノート	150	2台
  池袋店	田中	加湿器	2200	2台

  上記テーブルには価格カラムがありますが、これは「うまい棒はいくらか？」と聞かれれば「10円」とように、商品の価格は商品ごとに決まっています。

  上記の例では価格は商品に関数従属しています。

  商品はこのテーブルの候補キー{店舗名,購入者名,商品}の一部です。

  つまり、価格は候補キーの一部である商品に部分関数従属しています。

  推移関数従属性

  これは、あるテーブルの非キー属性Aが特定の非キー属性Bに関数従属しているような場合のことを指します。

  ※第3正規系の手順を適用するには、対象テーブルがすでに第2正規系となっている必要があります。

  X → A → B

  のような関係は、Bは、Xが決まればAが決まりBが決まる、というようにBはXに対して間接的に従属していることとなります。

  このような関係を推移という表現がされています。

  正規化の手順

  第1正規系

  第1正規系の条件は、テーブルで表現できる形になっていることです。

  つまり一つのカラムに1つの値のみ設定されている状態のことです。

  「属性の繰り返し」がないこと

  第2正規系

  第2正規系の条件は、テーブルのすべての候補キーにおいて部分関数従属性が存在しないことです。

  下記

  店舗名	購入者名	商品	価格	購入数
  新宿店	田中	うまい棒	10	3
  新宿店	田中	ノート	150	2
  池袋店	田中	加湿器	2200	1

  は価格が商品に対して部分関数従属しているので、これを

  店舗名	購入者名	商品	購入数
  新宿店	田中	うまい棒	3
  新宿店	田中	ノート	1
  池袋店	田中	加湿器	2

  商品	価格
  うまい棒	10
  ノート	150
  加湿器	2200

  の２つのテーブルに分割して、部分関数従属性を排除します。

  第2正規系は要は、候補キーの一部→非キー属性の関数従属を排除します。

  第3正規系

  第3正規系の条件は、テーブル内の非キー属性→非キー属性の関数従属、つまり推移関数従属性が存在しないことです。

  例えばクラスの担任を管理する下記テーブルにおいて

  クラス	担任	経験年数
  2-A	田中	3
  1-C	鈴木	11

  このテーブルの候補キーは{クラス}ですが、担任の業務経験年数は担任の教師が決まればわかります。

  つまり非キー属性の経験年数は、非キー属性の担任に依存しています。

  これを

  クラス	担任
  2-A	田中
  1-C	鈴木

  担任	経験年数
  田中	3
  鈴木	11

  という形でテーブルを分割し、非キー属性間の関数従属（推移関数従属性）を排除します。

  第3正規系は要は、非キー属性→非キー属性の関数従属を排除します。

• DBMS（データベース管理システム）

  • アプリケーションの要求に応じてデータベースを操作すること
  • データ操作
    • 選択＝select
    • 射影＝select where
    • 結合＝join
    • 挿入＝insert
    • 更新＝update
    • 削除＝delete
  • ビュー
    • 実表から仮想的な表を生成する create view
    • データを隠蔽できる
    • 双方データを変更すると双方に適用
  • ストアドプロシージャ
    • 複数の命令を1つにまとめ、DBMSに保存したもの
    • クライアントとサーバーのアクセス数を軽減できる

• トランザクション

  • 関連する処理のまとまり

  • ACID特性

  • 障害回復

    • バックアップファイル

      データベース全体を保存しているファイル

    • ログファイル

      • トランザクションの前後を保存したファイル
        • 更新前ログファイル（トランザクション前）
        • 更新後ログファイル（トランザクション後）

    • ロールバック

      • トランザクション中の障害
      • トランザクション中の障害時に、「更新前ログファイル」を使って、「トランザクション開始前」に戻すこと

    • ロールフォワード

      • トランザクション後の障害
      • トランザクション後の障害時に、「バックアップファイル」と「更新後ログファイル」を使って、「トランザクション完了後」に戻すこと

• 排他制御

  • 複数の人が「同じデータ」を「更新」したときに、「データに矛盾が生じない」ようにすること
  • 専有ロック
    • 更新時に利用
    • 「ロックをかけたトランザクション」のみが「データを読み書きできる」
    • 他のトランザクション🙅
  • 共通ロック
    • 「ロックをかけたトランザクションと他のトランザクション」の両方が、「データの読み出しのみ」行える
    • 他の共通ロックのみトランザクション👌