Modul Basis Data / Database
Download Modul Basis Data Bab 02 - Lingkup Basis Data
Bab 02 - Lingkup Basis Data
Abstract
"Modul ini mempelajari lingkup basis data."
Kompetensi
"Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan arsitektur 3 level basis data, mampu mengidentifikasi komponen perangkat lunak dari DBMS dan menjelaskan fungsinya."
Seperti yang telah dijelaskan pada modul sebelumnya bahwa basis data merupakan jantung dari
sebuah aplikasi, sehingga kedudukannya menjadi sangat penting dalam organisasi. Saat ini,
pada suatu organisasi biasanya basis data yang digunakan adalah sumber informasi yang
digunakan secara bersama oleh seluruh pengguna dalam organisasi tersebut. Setiap pengguna
membutuhkan pandangan yang berbeda terhadap data yang disimpan pada basis data sesuai
dengan tugas yang dikerjakannya. Untuk memenuhi hal tersebut diperlukan sebuah arsitektur
DBMS. Arsitektur untuk DBMS komersial yang tersedia saat ini didasarkan pada arsitektur ANSI
SPARC. Modul ini akan selain akan membahas tentang arsitektur basis data juga akan
membahas tentang klasifikasi dalam model data, dan komponen perangkat lunak DBMS. Dengan
demikian mahasiswa akan memiliki pengetahuan tentang ketiga hal tersebut yang merupakan
elemen dalam lingkup basis data.
Kompetensi
Setelah mempelajari materi pokok bahasan disini, mahasiswa diharapkan:
a. Mampu menjelaskan kembali perbedaan arsitektur 3 level basis data.
b. Mampu menjelaskan perbedaan klasifikasi dalam model data.
c. Mampu mengidentifikasi komponen perangkat lunak dari DBMS dan menjelaskan
fungsinya.
d. Mampu mengerjakan mengerjakan kasus-kasus yang terkait dengan materi lingkup basis
data.
Arsitektur Tiga Level Basis Data
Tujuan utama dari sistem basis data adalah untuk menyediakan pandangan data abstrak untuk
para penggunanya dengan menyembunyikan rincian bagaimana data disimpan dan dimanipulasi.
Oleh sebab itu titik awal untuk merancang basis data adalah abstrak dan deskripsi umum tentang
kebutuhan informasi organisasi yang akan disajikan dalam data basis data.
Basis data adalah sumber data yang digunakan secara bersama oleh seluruh pengguna dalam
organisasi. Setiap pengguna yang berasal dari fungsi yang berbeda dalam suatu organisasi akan
membutuhkan data yang berbeda untuk diguanakan dalam mengerjakan tugasnya sehari-hari.
Sehingga view (pandangan) terhadap data untuk setiap pengguna berbeda. Untuk memenuhi hal
ini terdapat arsitektur DBMS komersial yang tersedia saat ini dimana arsitektur ini didasarkan
pada arsitektur ANSI SPARC yang terdiri dari 3 level arsitektur.
Adapun ke-tiga level arsitektur basis data ANSI PARC tersebut adalah:
1. Level Internal
Level internal merupakan representasi fisik dari basis data pada komputer. Level ini
menggambarkan bagaimana data disimpan secara fisik pada basis data dan meliputi
implementasi fisik dari database untuk mencapai kinerja run time dan penggunaan ruang
penyimpanan yang optimal. Record disimpan dalam media penyimpanan dalam format byte.
Beberapa hal yang diperhatikan dalam level internal ini antara lain:
Alokasi ruang penyimpanan data dan indeks
Deskripsi record untuk penyimpanan (dengan ukuran penyimpanan untuk elemen data)
Penempatan record
Pemampatan data dan teknik enkripsi data
Di bawah level internal terdapat level fisik yang dikelola oleh sistem operasi di bawah
pengarahan DBMS. Akan tetapi fungsi DBMS dan sistem operasi pada level fisik tidak jelas
dan bervariasi dari sistem yang satu ke sistem yang lain. Beberapa manfaat yang diambil
DBMS dari sistem operasi adalah metode akses.
2. Level Eksternal
Merupakan cara pandang pengguna terhadap basis data. Pengguna adalah programmer,
end user atau DBA. Level eksternal menggambarkan bagian basis data yang relevan bagi
seorang pengguna tertentu. Level eksternal terdiri dari sejumlah pandangan (view) yang
berbeda dari sebuah basis data. Masing-masing pengguna merepresentasikan dalam bentuk
yang sudah dikenalnya. Cara pandang secara eksternal hanya terbatas pada entitas, atribut
dan hubungan antar entitas (relationship) yang diperlukan saja.
3. Level Konseptual
Level konseptual merupakan pandangan komunitas terhadap basis data. Pada tingkat ini
digambarkan data apa yang disimpan dalam basis data dan hubungan antar datanya. Level
konseptual ini menyajikan:
Semua entitas dengan atribut-atribut dan relasinya.
Batasan pada data.
Informasi semantik tentang data.
Keamanan dan integritas informasi.
Level ini mendukung setiap pandangan eksternal, yaitu setiap data apapun yang tersedia
untuk pengguna harus terkandung dalam atau berasal dari level konseptual. Deskripsi data dari
entitas pada tingkat ini hanya terdiri dari jenis data dan besarnya atribut tanpa memperhatikan besarnya
penyimpanan dalam ukuran byte.
Schema, Mapping dan Instances
Schema
Gambaran keseluruhan dari database disebut dengan database schema. Ada 3 jenis
schema yang berbeda dalam suatu database dan masing-masing didefinisikan menurut arsitektur
3 level abstraksi tersebut.
Level tertinggi mempunyai beberapa external schema (juga subschema) yang
berhubungan dengan view terhadap data yang berbeda-beda
Pada conceptual level, kita mempunyai conceptual schema. Conceptual schema
menggambarkan semua item data dan hubungan antara item data dengan batasan integritas.
Hanya ada satu conceptual schema per database.
Pada level terendah dari abstraksi, kita mempunyai internal schema. Internal schema
merupakan deskripsi lengkap dari model internal, yang berisi definisi dari record yang
disimpan, metoda representasi, data field, skema index dan skema hashing yang digunakan.
Dan hanya ada satu internal schema.
Mapping
DBMS bertanggung jawab untuk memetakan ketiga jenis schema tersebut. Conceptual
schema direlasikan ke internal schema melalui conceptual /internal mapping. Hal ini
memungkinkan DBMS untuk menemukan record aktual atau kombinasi record dalam
penyimpanan fisik yang menggantikan record logik pada conceptual schema bersama-sama
dengan batasan-batasan yang dilakukan pada operasi untuk record logik tersebut. Setiap
external schema direlasikan ke skema konseptual oleh external / conceptual mapping. Hal ini
memungkinkan DBMS untuk memetakan nama dalam pandangan pemakai ke
dalam bagian yang relevan dari conceptual schema.
Contoh dari level yang berbeda dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah ini. Terdapat 2
eksternal view, yaitu view yang pertama terdiri dari NPM, Nama, TglLahir, Alamat, dan view yang
kedua terdiri dari NPM, Nama, Prodi. Kedua view ini digabung menjadi satu conceptual
view. Pada proses penggabungan perbedaan utamanya adalah pada filed usia yang telah
berubah menjadi TglLahir. DBMS memelihara external.conceptual mapping. Contohnya DBMS
memetakan filed NPM pada external view 1 ke field NPM pada conceptual record. Di level ini kita
melihat definisi dari struktur bahasa tingkat tinggi yang berisi sebuah pointer, next yang
memungkinkan daftar record MHS secara fisik dihubungkan ke form. Perhatikan bahwa urutan
field pada level internal berbeda dengan level konseptual. DBMS memelihara pemetaan
konseptual/internal.
Instance
Database schema adalah deskripsi dari database. Ini ditentukan selama proses perancangan
database diharapkan tidak sering berubah. Tetapi data aktual pada database bisa sering
berubahkarena proses insert atau update. Data pada database pada titik tertentu pada waktu
tertentu disebut dengan database instance.
Data Independence
Tujuan utama dari tiga level arsitektur basis data adalah
untuk menyediakan data independence dimana level diatasnya tidak berpengaruh oleh
perubahan untuk level dibawahnya. Ada 2 jenis data independence , yaitu:
Logical data independence,
Logical data independence menunjuk kepada kekebalan dari external schema untuk
perubahan-perubahan dalam conceptual schema
Physical data independence,
Physical data independence menunjuk kepada kekebalan dari conceptual schema untuk
perubahan-perubahan dalam internal schema
Perubahan internal schema, seperti: penggunaan organisasi file atau struktur
penyimpanan yang berbeda, penggunaan media penyimpanan yang berbeda, perubahan
algoritma indeks atau hashing dimungkinkan tanpa harus mengganti/merubah conceptual atau
external schema. Dari pandangan si pengguna efek yang dirasakan hanyalah perubahan dalam
kinerja. Gambar 2.3 berikut ini menggambarkan setiap jenis data independence yang terjadi
pada relasi dalam 3 level arsitektur.
Klasifikasi Dalam Model Data
Data model adalah sekumpulan konsep untuk menggambarkan data, hubungan antar data, dan
batasan-batasan pada data dalam organisasi. Tujuan pemodelan data adalah untuk menyajikan
data dan membuat data mudah dimengerti sehingga jika pemodelan ini dilakukan kita dapat
dengan mudah merancang basis data.
Terdapat 3 kategori model data, yaitu: model data berbasis obyek, model data berbasis record,
dan model data fisik. Disini, akan dibahas model data berbasis obyek dan model data berbasis
record.
Model Data Berbasis Obyek
Model data ini menggunakan konsep seperti entitas, atribut, dan relasi.
Entity adalah obyek yang dapat dibedakan dengan obyek lain dalam organisasi, contohnya
orang, tempat, barang atau kejadian.
Atribut adalah properti/karakteristik yang menggambarkan beberapa aspek dari obyek yang
akan kita catat, contohnya untuk entitas mahasiswa, atributnya adalah NPM, nama, alamat,
tempat lahir, tanggal lahir, dsb.
Relasi adalah asosiasi antar entitas.
Beberapa jenis model data berbasis obyek yang umum, adalah:
Hubungan entitas (Entity relationship)
Semantik
Fungsional
Berbasis obyek
Model hubungan entitas mucul sebagai teknik utama untuk perancangan database konseptual.
Model ini menjelaskan hubungan anatar data berdasarkan persepsi dunia nyata terdiri dari obyekobyek
yang mempunyai relasi antar obyek tersebut.
Model data semantik menyatakan hubungan antar obyek (dalam kata-kata). Contohnya seperti
gambar berikut ini.
Model Data Berbasis Record
Pada model berbasis record, basis data terdiri dari sejumlah record dengan format tetap dari
jenis-jenis yang berbeda. Setiap jenis record menentukan sejumlah field dimana masing-masing
memiliki panjang tetap. Terdapat 3 jenis model data logik berbasis record, yaitu:
1. Model Database Jaringan (Network Database Model)
2. Model Database Hierarki (Hierarchical Database Model)
3. Model Database Relasi (Relational Database Model)
Berikut ini adalah penjelasan dari 3 jenis model data logik berbasis record tersebut.
1. Model Database Jaringan (Network Database Model)
Pada model database jaringan data disajikan sebagai kumpulan record dan relasi disajikan
sebagai set-set. Dibandingkan dengan model relasional, relasimya secara
jelas dimodelkan dengan set yang akan menjadi pointers (relasi) pada implementasinya.
Record-record disusun sebagai struktur graf dengan record-record yang tampil
sebagai node dan set sebagai edge pada graf.Model ini menyerupai model hirarki.
Perbedaannya terdapat pada suatu simpul anak bisa memilki lebih dari satu orang tua. Model
ini bisa menyatakan hubungan 1:1 (satu arang tua punya satu anak), 1:M (satu orang tua
punya banyak anak), maupun N:M (beberapa anak bisa mempunyai beberapa orangtua).
2. Model Hierarki (Hierarchical Database Model)
Model hierarki adalah suatu jenis terbatas dari model jaringan. Pada model ini data disajikan
sebagai kumpulan record dan relasi disajikan sebagai set-set tetapi model ini memungkinkan
sebuah node (anak) untuk hanya memiliki satu orang tua tetapi satu orang tua bisa memiliki
beberapa anak. Model hierarki disajikan seperti model graf pohon (tree) dimana record-record
ditampilkan sebagai node (anak) yang juga disebut sebagai segment dan set disebut edge.
3. Model Database Relasional (Relational Database Model)
Model database relasional berdasarkan konsep relasi matematika. Pada model relasional
data dan relasi disajikan sebagai tabel dimana setiap tabel memiliki kolom dengan nama yang
unik dan memiliki baris-baris dimana setiap baris menyimpan instance yang berbeda (lihat
modul 01 tentang database relasional).
Komponen Perangkat Lunak DBMS
Komponen perangkat lunak untuk DBMS antara lain adalah:
1. Authorization control. Modul ini memeriksa apakah pengguna memiliki otorisasi
melakukan operasi yang dikehendaki.
2. Command processor. Begitu sistem sudah memeriksa bahawa pengguna memiliki
otorisasi untuk melakukan operasi, kontrol akan dikirim ke prosesor perintah.
3. Integrity checker. Untuk operasi-operasi yang mengubah database, integrity checker
memeriksa bahwa operasi yang diminta memenuhi semua batasan integritas (seperti key
constraints).
4. Query Optimizer. Modul ini menentukan strategi optimal untuk eksekusi query.
5. Transaction manager. Modul ini melakukan pengolahan operasi yang diminta yang
diterima dari transaksi.
6. Scheduler. Modul ini bertanggung jawab untuk memastikan konkurensi operasi pada
database yang diminta tanpa bertentangan satu sama lain. Scheduler mengendalikan
urutan relatifterhadap eksekusi dari operasi transaksi.
7. Recovery manager. Modul ini memastikan database tetap konsisten pada saat terjadi
kegagalan. Recovery manager bertanggung jawab untuk menjalankan transaksi atau
menggagalkan transaksi.
8. Buffer manager. Modul ini bertanggung jawab untuk mentransfer data antara memory
utama dengan tempat penyimpanan sekunder, seperti disk dan tape. Recovery manager
dan buffer manager disebut sebagai data manager.
Sumber :
Modul Perkuliahan - Basis Data - Program Studi Sistem Informasi - Fakultas Ilmu Komputer - Universitas Mercu Buana
