Veri Tabanı Programlama

Veri Tabanı Programlama ( Database Programming )

Günümüzde, irili ufaklı her kurumun verileri var. Her programcı, ucundan kıyısından bu verilerle uğraşmak zorunda. Ve bu verileri yönetmenin en kolay yolu, veritabanı. Veritabanı, verilerin kolay yönetilmesi için belli bir kural çerçevesinde düzenlenmesi demektir. Bu nedenle, bilgisayar ortamında olmasa bile, bir telefon fihristi bir veritabanıdır. Ancak biz elbette veritabanı denilince, bilgisayar ortamındaki veri yönetim programlarını ele alacağız. Veritabanı Yönetim sistemleri(Database Management Systems) en basit Web Sitesinden en komplike bilgilere sahip şirketelere kadar veri yönetmek isteyen herkese hizmet etmek üzere geliştirilmiş programlardır. Başlıcaları DB2, Oracle, MS SQL Server, Sybase, Informix, MySQL, Postrage, Access,Tamino, BerkeleyDB vb. gibi sıralanabilir. Veritabanı denilince günümüzde en yaygın olarak kullanılanları İlişkisel Veritabanı(Relational Database) yaklaşımında olan veritabanlarıdır. Bu veritabanı yaklaşımı, verileri normalizasyon kuralları çerçevesinde tablolara ayırmayı ve bu tablolar arasında bir birincil anahtar ve bir yabancı anahtar üstünden ilişki kurmayı öngörür. Yukarıda adını saydığımız ürünlerin bir çoğu bu türden yaklaşımdaki Veritabanı Yönetim Sistemleri(VTYS)’dir. Veritabanları günümüzde yoğun olarak veri üretilen yerlerde iki genel amaca yönelik olarak kullanılır. Bunlardan biri, üretilen verilerin anlık olarak saklanması işlemdir ki bu türden işlemler için optimize edilmiş sistemlere OLTP(Online Transaction Processing) adı verilir. OLTP sistemlerde sürekli olarak veride değişiklikler olur, eklenmeler silinmeler olabilir. Diğeri, daha çok raporlama ve karar destek amacı ile kurulan sistemlerdir ve OLAP(Online Analiytical Processing) adı ile anılırlar. Bu türden sistemler aracılığıyla veri ambarı ve datamart gibi yapılar kullanılarak yoğun bir şekilde üretilmiş verilerin analizleri ve raporları oluşturulur. Böylece tüketici ve satış eğilimleri, üretim maliyetleri gibi konularda kullanılacak sonuçlar elde edilir. SQL Server, Oracle ve Sybase gibi bir çok VTYS hem OLAP hem de OLTP sistem olarak ayarlanabilir özellikleri bünyesinde barındırır. Ancak bir veritabanı yöneticisinin ilgili ayarlamaları yapması gerekir. Veritabanının kurulumu, yedeklenmesi, replication gibi düzenli bakım gerektiren işlemlerinin gerçekleştirilmesi de ayarlamaları ile birlikte, kullanıcı yönetimi ve yetkilendirme gibi işler ‘Veritabanı Yönetimi’ olarak adlandırılmaktadır. Bir veritabanı programcısı ise, tabloların neler olacağına, hangi constraintler ile birbirlerine bağlancağı, artan kayıt sayılarına bağlı olarak uygulamanın hız problemini aşmak için hangi indekslerin tanımlanacağı; view, stored procedure gibi yapılarla veritabanı uygulaması ve veritabanı arasında güvenli bir erişim sağlama, Constraint’lerin yetersiz kaldığı durumlarda trigger gibi yapılarla veri bütünlüğünü sağlama gibi konulara hakim olan kişidir. Ancak bu kişinin bir uygulamayı ortaya koyabilmek için ayrıca bir API ile veritabanına erişimi ve bu API’nin kullanılabileceği ortamı programlamayı da öğrenmesi gerekir. Bütün bunlar ciddi birikimler gerektirebilir. Ülkemizde, programlama üstünde duran bir çok kaynak ve yayın olmasına rağmen malesef veritabanı tasarımının ve programlamasının nasıl olacağına dair çok az kaynak bulmak mümkündür.

VerİtabanI DünyasInda Neler Oluyor?

MySQL, Web’de en çok tercih edilen küçük ölçekli bir açık kod veritabanı yönetim sistemi. En son 5.0 alfa sürümü ile kullanıcıların karşısına çıktı ve Kurumsal Seviye veritabanlarında yer alan, stored procedure ve benzeri gibi gelişmiş özelliklere yer vererek ticari olarak piyasaya göz diktiğinin işaretlerini verdi. Öte yandan Oracle 10g sürümü ile ‘Grid Computing’ adını verdiği yüklerin kaynaklara dağıtılması prensibine dayanan bir lansman ile karşımıza çıktır. Ayrıca, Oracle lisanslama bedellerinde de Microsoft ile rekabet edebilemek amacıyla lisanslama bedellerinde bazı indirimlere gitti. Microsoft cephesinde ise olaylar hayli karmaşık. Yukon adını verdiği SQL Server sürümünü 2004 yılı içerisinde piyasaya sunmaya çalışan Micsoroft, bu işin gelecek yılın ilk yarısına kadar sarkacağının sinyallerini verdi. Geçtiğimiz yılın sonlarına doğru beta testerler ile buluşan beta-1 sürümünün dışında henüz bir done dağıtılmış değil. Halen SQL Server, Windows platformlarında pazarın %40’ını elinde bulunduruyor ve başka bir platforma destek vermiyor. Ancak uzmanlar, 2000-2005 arasında 5 yıllık bir sürede yeni sürüm çıkarmamasının bu payın devamı açısından kötü etki doğurabileceği görüşünde. Çünkü halihazırdaki SQL Server 2000 sürümü, bir çok özelliği ile yeni nesil VTYS’lerle rekabet edebilecek durumda değil. Örneğin bağımsız bir kurum tarafından yapılan testte Oracle10g %30’lara varan performans üstünlüğü göstermiş durumda. Ancak bu durumun 2005 yılında nasıl değişeceğini şimdiden kestirmek güç. MS, .NET geliştirme ortamını SQL Server’in bu yeni sürümünün içerisine yerleştirerek Oracle ve Sybase gibi kendi geliştirme ortamını bünyesinde barındıran kurumsal VTYS’ler ile rekabeti kızıştırmayı hedefliyor. Örneğin, Windows Server 2003 kullananlar, IIS olmadan doğrudan SQL Serer 2005 üstünden Web Servislerini Stored Procedure yazma rahatlığında gerçekleştirebilecekler. Bu açıdan bakıldığında Yukon, güvenlik politikaları da dahil olmak üzere, Microsoft’un .NET vizyonunun devamı olarak ele alınıyor.

Doğrudan XML dokümanlarını kaydederek yönetebilen yetenekteki veritabanları için Doğal XML veritabanları tabiri, veritabanı sektöründe oturmuş durumda. Doğal XML veritabanlarından Tamino ve BerkeleyDB, son günlerde ses getirecek bir duruma neden olmasa da Veritabanı’na yeni bir bakış açısı getirdikleri kesin. Ancak XML veritabanları, İçerik yönetimi için oldukça iyi seçimler olarak yer alırken Transactional işlemler için pek ciddi bir seçenek olarak görülmediğinden, uzunca bir süre daha XML’e harici destek veren VTYS’ler ile birlikte yaşayacağımızı söylemek yersiz olmaz. ‘Nesneye Dayanmak’ Verİ YÖnetİmİnİ Zorluyor mu? MS tarafından, önce X# adı ile basına yeni bir veriye dayalı programlama dilinin ipuçları sızdırıldı. Ardından adının, C#’ı gölgelememesi için Xen olarak değiştirildiği açıklandı ve Cambridge üniversitesinin de desteği ile geliştirildi bilgisi yine basına ‘sızdırıldı’. Bu yeni dil ile .NET’in daha da gelişen bir vizyon olacağı çeşitli çevreler tarafından dile getirildi. Günümüzde veritabanı uygulamaları "Nesneye Dayalı’ Programlama"nın kalıplarına sıkışmış durumda.

Nesneye dayalı programlamayı da içine alan bir beden geniş bir gömleğe ihtiyaç olduğu kesin. Çünkü geniş açılımlar vaadeden VS.NET ortamında bile veritabanı uygulaması geliştirirken 3 farklı tip tanımı ile muhattap oluyoruz(CLR, SQL, XSD). Öte yandan DOM gibi Nesnelerle XML işlemeye çalışmak, benzetme yerinde ise ahtapota T-Shirt giydirmek kadar zor olabiliyor. CLR’dan İlişkisel Veritabanı ortamındaki VARCHAR, MONETARY gibi tiplerde saklanan verilere erişmek için ADO.NET gibi bir uygulama arayüzüne, SQL’den XML’e doğrudan geçmek istediğimizde, SQL XML gibi bir uygulama arayüzüne ve XML’den den CLR ortamına veri aktarmak için de System.Xml kütüphanesine sık sık başvurmak durumunda kalıyoruz. Bu açıdan bakıldığında da Xen için,veritabanı programları yazarken sık kullanılan iki API; System.Xml ve ADO.NET ile yoğrulmuş C# benzetmesi yapılmakta. Xen’in bütün bunlara ilaç olacak dil olarak geliştirildiği ve yazılan kodların CLR ortamına derlenerek çalışacağı el altından basına verilse de, Microsoft tarafından doğrudan halen bir resmi açıklama yapılmış değil. 2004 yılı sona ermeden piyasaya sunulması beklenen VS 2004 betası ‘Whidbey’de de henüz konu hakkında bir ipucu yer almıyor. Daha değinecek çok konumuz olduğundan konuyu, şimdilik MS’in WebData ekibinin yöneticisi Eric Meijer’in de dahil olduğu Xen geliştirme ekibince hazırlanan makale ile kapatalım: www.cl.cam.ac.uk/~gmb/papers/vanilla-xml2003.html

VerİtabanI ProgramlamanIn Konseptİ

3 katman mimarisi, sunum, iş ve veri katmanlarından oluşur. Bütün uygulama sunucu tarafında ise N-Tier, adını alır. İş katmanı sunucuda ise akıllı sunucu; istemcide ise akıllı istemci uygulama denir. Smart Client tipi uygulama ise, yeni popülerlik kazanan bir mimari olup, Akkıllı istemci(Intelligent Client) ile karıştırılmamalıdır. Smart Client, geçici bir süre için veri katmanını da istemcide tutup, bir bağlantı sağlandığı anda sunucudaki veri katmanı ile senkronize olabilen istemci demektir. Veritabanı programları genellikle istemci-sunucu temel mimarisi üstünde çalışır. Ancak bu temel mimari kullanılırken, uygulama üç ayrı katmana ayrılarak incelenir. Örneğin okulumuzun öğrencilerinin aranabildiği bir Web Sitesi yapmak istiyoruz. Bu siteyi MS SQL Server 2000 veritabanı kullanarak, ASP’de programlayacağız. Bu uygulamayı gerçekleştirmek için gerekli şeyleri gözden geçirerek konsepti anlamaya çalışalım . İki tablo bu şekilde tasarlanmıştır.

Verilerin tutulduğu veritabanı için, veri katmanı deyimi kullanılır. Çünkü bütün veriler, sorgular, tablolar vb. her şey burada saklanır. Uygulamanın en alt katmanını oluşturur. Projenizin büyüklüğüne göre text dosyası, bir access dosyası veya bir SQL Server, Oracle bu işlevi yerine getiriyor olabilir.Yine verilerimizin büyüklüğüne göre; tek tablo yapısından, tablo tanımlamalarından, tabloların arasındaki ilişkileri ve kullanıcı tanımlarına destek veren view, stored procedure, kullanıcı tanımlı fonksiyon, trigger gibi yapılardan oluşur. Temel görevi veriyi, hızlı erişim için düzgün bir şekilde ve güvenli olarak saklamaktır. Dışarıdan söyleneni anlayabilmesi için SQL denilen(Structred Query Language-Yapısal Sorgu Dili) veya XML gibi bir veri ve yapılmak istenenler ile ilgili tanımları yapabilecek dile ihtiyaç duyar. Bunun üstüne İş katmanı denir. Biz örneğimize devam edersek ASP uygulaması yazacağız. ASP için Visual Basic Script gibi bir dil bilmemiz gerekir. Bu, tek başına yeterli değildir. Bunun yanı sıra bir de veritabanına erişecek API (OLE-DB, DB-library, ODBC gibi)ve veritabanından gelen verileri programımız içerisinde yönetmsemizi sağlayacak nesnelere(Conneciton, RecordSet, Data Adapter, DataSet kısaca ADO veya ADO.NET gibi..) ihtiyaç duyarız. Bunların dışında da bol bol kod yazmamız gerekir. Çünkü bu katman asıl işin yapıldı veri katmanıdır. İş katmanı veri katmanına genellikle bir API(Application Protocol Interface) üstünden ve SQL kullanılarak erişir. Örnek:Bir ASP uygulaması içerisinden ODBC API’sini kullanarak ve ADO nesneleri aracılığıyla, kullanıcıdan gelen bir kelime, adında geçen öğrencilerin listesini getirecek bir uygulama yapalım: Aşağıdaki kodları ogrenciara.asp olarak kaydedersek: ________________________________________________________________________________

<% ‘– dosya: ogrenciara.asp Function safeSQL(param) Param=replace(param,"’","") Param=replace(param,"–","") End function Dim Conn Set Conn = Server.CreateObject("ADODB.Connection") ConnString =" Driver={SQL Server}; user ID=webuser; password=qwnöasdf; server=DBSVerivizyon; database = okul" Conn.Open ConnString sSQL= "SELECT CAST(numara AS VARCHAR(3)) + ‘ ‘ + isim + ‘ ‘ + soyad as ogrenci FROM ogrenci WHERE isim+soyad LIKE ‘%" & _ safeSQL(request.QueryString("anahtar")) & "%’ " SET rsSonuc=Conn.Execute(sSQL) DO UNTIL rsSonuc.EOF Response.write ">" & rsSonuc("ogrenci") &"

" LOOP RsSonuc.Close SET rsSonuc=NOTHING Conn.Close SET rsConn=NOTHING %> ________________________________________________________________________________

İş katmanı, kullanıcı arayüzü ile veri katmanı arasında veri alış-verişini düzenler ve iş kurallarının uygulanmasını sağlar. ASP, ASP.NET, Muhasebe programı vb. gibi Delphi, VB,Java, C ailesinden bir dil ile yazılmış bütün veritabanına erişen programlar bu gruba girer. Temel görevi, verinin üstündeki işlemleri denetlemek ve işin yerine getirilmesi için gerekli mantıksal kuralları sağlamaktır. Genel olarak, programlama ile kastedilen kısımdır. Bundan sonra bizim ASP uygulamamızın ürettiği HTML kodlarının bir kullanıcının ekranında gösterilmesi işlemi gerekir. Bu işlemi gerçekleştiren üst katmana sunum katmanı denir. Sunum katmanı kullanıcı arayüzünden ibarettir. Örneğin, öğrenci isminde ve soyadında aranacak kelimenin girilebileceği bir kullanıcı arayüzünü HTML kullanarak şu şekilde tanımlayabiliriz: Şu kodlar default.htm adında kaydedilebilir.

________________________________________________________________________________

< html> < head> < meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> < title>Öğrenci aramak için kelime giriniz< /title> < /head> < body> < form action="ogrenciara.asp"> < input type="text" name="anahtar"> < input type="submit" value="ara"> < /form> < /body> < /html> ________________________________________________________________________________

VerİtabanI ProgramlamanIn Temelİ:
SQL SQL(Structred Query Language) ile bir çok yerde kastedilen şey, ANSI’nin 1992 yılında yayınladığı standarttır. Ancak SQL bir programlama dili değildir. Bir kullanıcı arayüzü tanımlayamaz ya da bir dosya yönetimi yapamaz. Temelde 3 alt ifade grubundan oluşur. 1.Veri Tanımlama Dili: Bu gruptaki komutlar kullanılarak, tablo, trigger, view gibi vertabanı nesneleri tanımlanır. Üç temel ifadesi, CREATE ile bir nesne tanımlanır, ALTER ile nesne üstünde değişiklik yapılır ve DROP ifadesi ile bir nesne silinebilir. 2.Veri İşaretleme Dili: Bu alt dil bir tabloya veri ekleme(INSERT) , silme(DELETE) ve güncelleme(UPDATE) yapmanın yanı sıra verileri seçmek ve raporlamak için SELECT ifadesi ve SELECT ifadesi ile birlikte kullanılan, INTO, FROM, WHERE, LIKE, GROUP BY, ORDER BY, HAVING… gibi çok yan ifade vardır. Bu ifadelere ait örnekleri bir çok yerde bulmak mümkündür. 3.Veri Kontrol Dili: Temel 2 ifadeden oluşur. VTYS’de tanımlı Roller ve kullanıcılar için ifade ve nesne kullanma izni tanımlar. Erişim(GRANT) ve erişim kaldırma(REVOKE) ifadeleri ile bu haklar ayarlanır. SQL Server 2000 gibi VTYS’lerinde bunlara ek olarak erişim engelleme(DENY) ifadesi de yer almaktadır. Görüldüğü gibi SQL karar yapıları, döngüler ve benzeri gibi bir programlama diline özgü yetilerden yoksundur. Ancak bir çok VTYS’de bu yetiler Transact-SQL veya PL/SQL gibi dil tanımları ile bir noktaya kadar desteklenmiştir.

Verilerin hacmi arttıkça daha gelişmiş VTYS’lere ihtiyaç duyulur. MS Access gibi veritabanları çoklu oturum(concurrency) desteği bir seviyeye kadar verebilir. Bir veritabanı üstünde kullanıcılar tanımlanamaz. Sadece bir adet şifre verilebilir. Ayrıca, Access ile birlikte MySQL’in şu anki versiyonlarında Stored Procedure ve trigger gibi VTYS’de programlanabilir nesneler oluşturmak mümkün değildir. Çoklu kullanıcı desteği veren, ölçeklenebilirlik sunan ve VTYS uzayında programlama olanağı sağlayan Oracle, SQL Server ve Sybase gibi VTYS’lerine kurumsal VTYS denmektedir. Bu türden VTYS’ler saklanan kullanıcı verilerinin yanı sıra, kendilerine ait tanımlamaları ve kullanıcı hakları gibi bilgileri de tutar. Bu türden bilgilere veri sözlüğü(data dictionary) denmektedir. Kurumsal seviye VTYS’leri tarafından sağlanan en gelişmiş özelliklerden biri Stored Procedure(SP)’lerdir. Örneğin SQL Server’da SP yazabilmek için Transact-SQL diline hakim olmak gerekir. SP’ler, önceden derlendikleri için sorgu süresini kısaltırlar. Örnek olarak, yukarıda arama yapan ogrenciara.asp’de yapılan işlemi, yerine getirecek sp_ogrenciara adında bir Stored Procedure oluşturalım: Bu durumda, ogrenciara.asp şu şekilde değişecektir:
________________________________________________________________________________
<% ‘– dosya: ogrenciara.asp Function safeSQL(param) Param=replace(param,"’","”") Param=replace(param,"–","") End function Dim Conn Set Conn = Server.CreateObject("ADODB.Connection") ConnString =" Driver={SQL Server}; user ID=webuser; password=qwnöasdf; server=DBSVerivizyon; database = okul" Conn.Open ConnString sSQL= "sp_ogrenciara ‘" & safeSQL(request.QueryString("anahtar")) &"’" SET rsSonuc=Conn.Execute(sSQL) DO UNTIL rsSonuc.EOF Response.write ">" & rsSonuc("ogrenci") &"

" RsSonuc.MoveNext LOOP RsSonuc.Close SET rsSonuc=NOTHING Conn.Close SET rsConn=NOTHING %> Query Analyzer veya osql kullanarak SP şu şekilde oluşturulabilir: CREATE PROCEDURE sp_ogrenciara (@anahtar VARCHAR(20)) AS SELECT CAST(numara AS VARCHAR(3)) + ‘ ‘ + isim + ‘ ‘ + soyad as ogrenci FROM ogrenci WHERE isim + soyad LIKE ‘%’ + @anahtar +’%’ GO
_______________________________________________________________________________

Bir zaman sonra arama için girilen kelimeleri kaydetmemiz gerekebilir. Web Sitemizde en çok hangi kelimeler aranıyor, anlamak isteyebiliriz. Bu türden durumlar, SP’ler için biçilmiş kaftandır. Çünkü böyle bir işlem için ne veritabanınızın şemasında ne de uygulamada geçmişe dönük bir köklü değişiklik yapmaya gerek kalmaz. Bir aranan kelimeleri kaydetmek için aranan adında tablo oluşturup, SP’yi şu hale kolayca getirebiliriz:

________________________________________________________________________________

CREATE PROCEDURE sp_ogrenciara (@anahtar VARCHAR(20)) AS INSERT INTO aranan VALUES(@anahtar) SELECT CAST(numara AS VARCHAR(3)) + ‘ ‘ + isim + ‘ ‘ + soyad as ogrenci FROM ogrenci WHERE isim + soyad LIKE ‘%’ + @anahtar +’%’ GO
________________________________________________________________________________

Bu yönüyle, SP’ler, İş katmanı ile Veri katmanı arasındaki izolasyonu sağlayan programcıklar olarak da ele alınabilir. Ayrıca, Transact SQL kullanılarak daha bir çok sorun, VTYS ortamında çok daha stabil olarak çözüme kavuşturulabilir. Son yıllarda özellikle Web programlama konusu oldukça popüler olarak ele alınsa da veritabanı hususuna yeterli ilgi gösterilmemekedir. Oysa hemen her uygulama temelde bir veritabanı uygulamasıdır. Ciddi veritabanı programlama bilgisi üstüne oturmayan uygulamaların, çok sıkı ASP, C#, Java gibi teknikler kullanılarak geliştirilmiş olsalar bile ciddi sorunlarla her an karşılaşma ihtimali olduğu unutulmamalıdır.
Kaynak: BYTE Dergisi Nisan 2004
belgesi-798