プリンキピア

第8章データ管理

8.2 Data Management Systems8.2　データ管理システム

Learning Objectives学習目標
By the end of this section, you will be able to:
この節を終えると、次のことができるようになる。
• Define important terms and characteristics of data management systems
• データ管理システムの重要な用語と特徴を定義する。
• Explain the various aspects that characterize database management systems
• データベース管理システムを特徴付ける、さまざまな側面を説明する。
Remember that data are any raw facts you can collect such as the number 48502. When we process the data, we have information that has meaning. For example, the number 48502 is a zip code. When we have a collection of related data, we call it a database. To store, retrieve, edit, and maintain the related data in the database we need a system called a database management system (DBMS).
英語のヒント
データとは、たとえば48502という数のように、収集できる生の事実であることを思い出そう。データを処理すると、意味を持つ情報になる。たとえば、48502という数は郵便番号である。関連するデータを集めたものを、データベースと呼ぶ。データベース内の関連するデータを保存・取得・編集・維持するためには、データベース管理システム（DBMS）というシステムが必要である。

Definition and Characteristics定義と特徴

Data, data model, database, and DBMS concepts are connected to each other. Data relate to known facts that can be recorded and have an implicit meaning. A data model is an abstract model that contains a set of concepts to describe the structure of a database, the operations for manipulating these structures, and certain constraints that the database should obey. A database is a collection of related data items within a specific business process or problem setting; an example of a large commercial database is the one maintained by amazon.com. A DBMS is the software package used to define, create, use, and maintain a database while considering appropriate security measures. A miniworld, or universe of discourse (UoD), represents some aspect of the real-world data that are stored in a database (e.g., student grades at a university). There are many characteristics of the database approach such as being superior to the file approach in terms of efficiency, consistency, and maintenance; providing loose coupling between applications and data as well as facilities for data querying and retrieval; removing redundancy and cleansing the data; supporting multiuser transactions that allow multiple users to access the same data and multiple views of the data; and allowing sharing data between users and applications.
英語のヒント
データ、データモデル、データベース、DBMSという概念は、互いにつながっている。データは、記録でき、暗黙の意味を持つ既知の事実に関係する。データモデルは、データベースの構造、その構造を操作するための演算、データベースが守るべき制約を記述する、概念の集合を含む抽象モデルである。データベースは、特定の業務手順や問題設定の中で、関連するデータ項目を集めたものである。大規模な商用データベースの例には、amazon.comが維持しているものがある。DBMSは、適切な安全対策を考慮しながら、データベースを定義・作成・利用・維持するためのソフトウェアパッケージである。ミニワールド、または対象世界（UoD）は、データベースに保存する現実世界のデータの一側面を表す。たとえば、大学の学生の成績がそれに当たる。データベース方式には、多くの特徴がある。効率、一貫性、保守の点でファイル方式より優れていること、アプリケーションとデータを緩く結び付けるとともに、データの照会と取得の機能を提供すること、冗長性を取り除き、データをクリーニングすることが挙げられる。さらに、複数の利用者が同じデータにアクセスし、複数のビューを使えるようにする、複数利用者のトランザクションを支えることや、利用者やアプリケーションの間でデータを共有できることもある。
THINK IT THROUGH考えてみよう
University Miniworld大学というミニワールド
Let us think about the university as a miniworld. In this miniworld, we need to define a data dictionary to describe the following: students, courses, sections, departments, and instructors.
英語のヒント
大学を一つのミニワールドとして考えよう。このミニワールドでは、学生、科目、クラス、学科、教員を記述するために、データ辞書を定義する必要がある。
Suggest a miniworld that would be part of a university environment. Define the main entries to be included such as STUDENTs = ID + FirstName + LastName.
英語のヒント
大学の環境の一部となるミニワールドを提案しなさい。たとえばSTUDENTs = ID + FirstName + LastNameのように、含める主な項目を定義しなさい。
Applications of Database Technologyデータベース技術の応用
A database application is a program or piece of software designed to collect, store, access, retrieve, and manage information efficiently and securely. The following are some examples of database applications: multimedia applications (e.g., YouTube, Spotify), biometric applications (e.g., fingerprints, retina scans), wearable applications (e.g., Fitbit, Apple Watch), Geographic Information Systems (GIS) applications (e.g., Google Maps), sensor applications (e.g., nuclear power reactor), big data applications (e.g., Walmart), and IoT applications (e.g., Telematics).
英語のヒント
データベースアプリケーションは、効率よく安全に情報を収集・格納・参照・取得・管理するために設計された、プログラムまたはソフトウェアである。例には、マルチメディアのアプリケーション（YouTube、Spotifyなど）、生体認証のアプリケーション（指紋、網膜スキャンなど）、装着型機器のアプリケーション（Fitbit、Apple Watchなど）、地理情報システム（GIS）のアプリケーション（Google Mapsなど）、センサーのアプリケーション（原子炉など）、ビッグデータのアプリケーション（Walmartなど）、IoTのアプリケーション（テレマティクスなど）がある。
CONCEPTS IN PRACTICE概念を実践する
Specialized Database Systems専門化されたデータベースシステム
Database systems are fascinating because they must be given the ability to model various types of data at various levels of abstractions and various levels of details; therefore, it is possible to create specialized systems that can help people in various research domains and industries represent and use their data in the best possible way. For example, SciDB is an open-source data management system intended primarily for use in application areas that involve very large-scale array data. SciDB can be used to support a large variety of scientific applications used in astronomy, remote sensing and climate modeling, bioscience information management, risk management systems for financial applications, and web log data analysis.
英語のヒント
データベースシステムは興味深い。多様なデータを、さまざまな抽象化の水準や細かさでモデル化する能力を与える必要があるためである。そのため、さまざまな研究分野や産業の人が、自分たちのデータを最も適した形で表し、利用するのを助ける、専門化されたシステムを作ることができる。たとえばSciDBは、主として非常に大規模な配列データを扱う応用分野で使うことを目的とした、オープンソースのデータ管理システムである。SciDBは、天文学、リモートセンシングと気候モデル、生物科学の情報管理、金融分野のリスク管理システム、Webログのデータ分析など、多様な科学的応用を支えられる。
Elements of Database Systemsデータベースシステムの要素
The major elements of a database management system include hardware, software, data, procedures, language, and users. Hardware includes the physical devices such as computers and hard disks. Software refers to the set of programs that are used to manage and control a database. Data includes raw data and information organized and processed within the database. Procedures are instructions used to manage the database. A database user is a person who has the privileges to access, analyze, update, and maintain the data (e.g., information architect, database designer, database administrator, database application developer, and business user). A database language is used to write instructions to access and update data in the database. Table 8.1 shows different examples of database languages along with definitions, and examples.
英語のヒント
データベース管理システムの主要な要素は、ハードウェア、ソフトウェア、データ、手順、言語、利用者である。ハードウェアには、コンピューターやハードディスクなどの物理的な装置が含まれる。ソフトウェアとは、データベースを管理・制御するためのプログラムの集合を指す。データには、データベース内で整理・処理された生データと情報が含まれる。手順は、データベースを管理するための指示である。データベース利用者は、データへアクセスし、分析・更新・保守する権限を持つ人である。情報アーキテクト、データベース設計者、データベース管理者、データベースアプリケーション開発者、業務利用者などが挙げられる。データベース言語は、データベース内のデータにアクセスし、更新するための指示を書くのに使う。表8.1に、データベース言語の種類と、定義および例を示す。
Language
言語
Definition
定義
Relational DBMS (SQL)
関係DBMS（SQL）
database description language (DDL)
データベース記述言語（DDL）
Used to create, update, and delete storage structures in a database management system
データベース管理システムの格納構造を、作成・更新・削除するために使う。
CREATE TABLE
table_name (
    column1 datatype,
    column2 datatype,
    column3 datatype,
    …
);
data manipulation language (DML)
データ操作言語（DML）
Used to create, update, and delete data in a database management system
データベース管理システムのデータを、作成・更新・削除するために使う。
UPDATE table_name
SET column1 = value1, column2
= value2, column3 = value3, …
WHERE condition;
data query language (DQL)
データ照会言語（DQL）
Used to query the database
データベースへ問い合わせるために使う。
SELECT expressions
FROM table_name
WHERE conditions;
data control language (DCL)
データ制御言語（DCL）
Used to control the use of features that are available in the database management system.
データベース管理システムで利用できる機能の使用を制御するために使う。
GRANT [privilege]
ON [object]
TO [user]
Table 8.1 Database Languages
表8.1 データベース言語