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Oracle Databaseを用いて学ぶ RDBMSの基本 (抜粋版) - JPOUG Oracle Database入学式 2016

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Japan Oracle User Group (JPOUG)
Oracle Database入学式 2016 – 保護者の方はご遠慮ください
http://www.jpoug.org/?p=1546
で使用した資料の抜粋です。

Published in: Software
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Oracle Databaseを用いて学ぶ RDBMSの基本 (抜粋版) - JPOUG Oracle Database入学式 2016

  1. 1. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 1Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved.Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 抜粋版 Oracle Databaseを用いて学ぶ RDBMSの基本 2016年6月8日 株式会社コーソル 渡部 亮太
  2. 2. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 2 自己紹介+所属会社紹介 • 渡部 亮太(わたべ りょうた) – JPOUG 共同創設者、ボードメンバー – Oracle ACE – 著書「プロとしてのOracleアーキテクチャ入門 [第2版]」 「プロとしてのOracle運用管理入門」 – ブログ「コーソルDatabaseエンジニアのBlog」 http://cosol.jp/techdb/ • 株式会社コーソル – 「CO-Solutions=共に解決する」の理念のもと、Oracle技術に特 化した事業を展開中。心あるサービスの提供とデータベースエン ジニアの育成に注力している – 社員数: 132名 (2016年5月時点) – ORACLE MASTER Platinum 11g 取得者数 44名 ORACLE MASTER Platinum 12c 取得者数 21名 (現時点でおそらく)取得者数 日本 No.1
  3. 3. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 3 本セミナーについて • データベース知識ゼロの方に向けた入門者・新人向けセ ミナーです • 概要および重要事項の概念を理解することを重視して構 成しています。細かい例外事項を省き、説明を簡略化し ています • 要所要所で復習問題を出題します。理解度の確認、記憶 の定着にお役立てください • 原則的に、Oracle DatabaseのバージョンやOSの種類に 依存しない内容です
  4. 4. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 4 Agenda 1. なぜOracle Databaseを使ってRDBMSを学ぶのか 2. データモデルでデータの整合性を維持する 3. シンプルでパワフルなデータアクセス専用言語SQL 4. トランザクションと堅牢なデータ保護 5. RDBMSがデータベースを障害直前の状態に復旧できる 仕組み
  5. 5. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 5Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. なぜOracle Databaseを使って RDBMSを学ぶのか
  6. 6. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 6 RDBMSとは • データベースを作る・使うためのソフトウェア • Relational DataBase Management Systemの略 • 最近のITシステム※では、RDBMSを使ってデータを管理 するのが一般的 • データを表(テーブル)形式で保管する • データ操作用の言語SQLを用いて、データの検索および 更新を実行できる テーブル id ename ・・・ 87 Steven ・・・ 204 Hermann ・・・ ABC xxx ・・・ クライアント アプリケーション id ename ・・・ 87 Steven ・・・ 204 Hermann ・・・ 205 Shelly ・・・ SELECT … ① SQL発行 ②検索結果 RDBMS ※: 企業向けシステムやWeb系システム等
  7. 7. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 7 RDBMSを使ってデータを管理する理由 • データの整合性を維持しやすい → 不正なデータが紛れ込みにくい 長い期間使われるシステムで、データ品質を維持する ことはとても重要なこと • 簡単にデータを参照・更新できるSQLという専用言語 → 使いやすくパワフル [テーブルtab0の列A=1のデータを参照する例] SELECT * FROM tab0 WHERE A = 1; • 信頼性のある更新処理を実現するトランザクション機能 → 障害発生時でも整合性を維持できる • 障害発生時でも、格納したデータが容易に失われない → サーバダウン、ディスク障害が発生しても大丈夫 • セキュリティ、チューニングなど多くの周辺機能がある
  8. 8. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 8 Oracle Databaseとは • Oracle Databaseは世界および国内で50%近いシェア を持つ商用RDBMS製品(販売金額ベース) • WindowsやLinux、商用UNIXなど主要なOSに対応 • RDBMSの基本機能に加えて、パフォーマンス、セキュリ ティ、高可用性、災害対策構成など、多くの高度な機能 をもつ • 企業向けシステムを中心に非常に多くのシステムで使用 されている • 企業向けシステムにかかわるエンジニアにとっては、 「RDBMS=Oracle Database」と言っても過言ではな い ※: Web系システムにかかわるエンジニアにとって は、「RDBMS=MySQL」かもしれない
  9. 9. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 9 Oracle DatabaseでRDBMSを学びましょう • RDBMSは、ITシステムで必要不可欠といっても過言では ない • 同様に、ITエンジニアにとってもRDBMSへの理解は 必要不可欠 • 企業向けシステムで、もっとも広く使用されている RDBMSはOracle Database • → Oracle DatabaseでRDBMSを学びましょう! (企業向けシステムに関わるITエンジニアは特に)
  10. 10. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 10 復習問題 - RDBMSとOracle Database • 以下の設問のうち、正しいものを選びなさい (複数選択される場合あり) 1. RDBMSには、不正なデータを排除する仕組みがある 2. RDBMSのデータを参照・更新するには、Javaという専 用言語を使う 3. Oracle DatabaseはWindowsに対応している 4. Oracle Databaseは無償で使用できるオープンソース製 品である
  11. 11. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 11 復習問題 - RDBMSとOracle Database 1. RDBMSには、不正なデータを排除する仕組みがある ⇒ ○:テーブル構造や制約に合致しないデータは登録不 可。詳細は次の章にて 2. RDBMSのデータを参照・更新するには、Javaという専 用言語を使う ⇒ ×:SQLという専用言語を使う。JavaからSQLを実行 することは可能 3. Oracle DatabaseはWindowsに対応している ⇒ ○ Windows、Linux、商用UNIXに対応 4. Oracle Databaseは無償で使用できるオープンソース製 品である ⇒ × 有償の商用RDBMS製品で、非オープンソース ただし、個人的な開発用途であれば無償で使用できるラ イセンス(OTNライセンス)や、機能限定・サポートな しの無償版(Express Edition)もあります
  12. 12. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 12Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved.Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 抜粋版 データモデルで データの整合性を維持する
  13. 13. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 13 リレーショナルDBへデータを格納する前に • データをリレーショナルデータベースに格納する前に、 データの構造を決めておく必要がある • データ構造は「テーブル形式」で与える • データ構造に反するデータは格納できない 従業員テーブル 部署ID 部署名 エリアID 1001 経理部 101 1002 開発部 101 1003 営業部 102 従業員番号 氏名 役職ID 所属部署ID 87 山田一郎 4 1001 204 伊藤次郎 4 1002 205 藤原三郎 3 1003 部署テーブル エリアID エリア名 機密区分 101 本社6F A 102 本社7F東 B 103 本社7F西 B 104 本社5F応接 C エリア テーブル 役職テーブル 役職ID 役職名 1 社長 2 部長 3 課長 4 社員 従業員番号: 203 氏名: 山本四郎 役職ID: 4 所属部署ID: 1002 従業員番号: 203 氏名: 山本四郎 役職ID: 4 所属部署ID: 1002 身長: 170
  14. 14. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 18 データモデルによるデータ整合性の維持 以下のようなデータは登録できない • テーブルに存在しない列を含むデータ • データ型にマッチしない列値を持つデータ • 列の制約に反する列値を持つデータ 従業員テーブル 従業員番号 氏名 役職ID 所属部署ID 87 山田一郎 4 1001 204 伊藤次郎 4 1002 205 藤原三郎 3 1003 従業員番号: 2001 氏名: 山本四郎 役職ID: 4 所属部署ID: 1002 身長:170 従業員テーブル 従業員番号 氏名 役職ID 所属部署ID 87 山田一郎 4 1001 204 伊藤次郎 4 1002 205 藤原三郎 3 1003 従業員番号: ABC 氏名: 山本四郎 役職ID: 4 所属部署ID: 1002 エリアID: 105 エリア名: BBB町 機密区分: D エリアID エリア名 機密区分 101 本社6F A 102 本社7F東 B 103 本社7F西 B 104 本社5F応接 C エリアテーブル 身長という列なし 従業員番号列は 数値型 機密区分列には A or B or C の チェック制約あり
  15. 15. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 27 復習問題 - テーブル定義とデータの整合性 • 以下の設問のうち、正しいものを選びなさい (複数選択される場合あり) 1. RDBMSのデータ構造は、木構造のツリー形式で与える 2. テーブルの作成時に、列のデータ型を指定する必要はな い 3. 列のデータ型の分類には、数値、文字列、日付・時刻な どがある 4. 1つだけであれば、制約に反するデータを格納できる
  16. 16. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 28 復習問題 - テーブル定義とデータの整合性 1. RDBMSのデータ構造は、木構造のツリー形式で与える ⇒ ×:テーブル形式で与える 2. テーブルの作成時に、列のデータ型を指定する必要はな い ⇒ ×:テーブルの作成時に、列名および列のデータ型を 指定する必要がある 3. 列のデータ型の分類には、数値、文字列、日付・時刻な どがある ⇒ ○ 4. 1つだけであれば、制約に反するデータを格納できる ⇒ ×:1つだけでもダメ
  17. 17. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 29 復習問題 - 制約 • 以下の設問のうち、誤っているものを選びなさい (複数選択される場合あり) 1. あるテーブルのエリアID列が主キーである場合、その テーブル内にエリアID=103を持つ行は1つまたは0つ存 在する 2. NOT NULL制約が設定された列には、"NOT NULL"とい う文字列しか設定できない 3. 一意制約と主キー制約は同じ機能を持つ 4. 外部キー制約は親子関係にあるテーブル間に設定される 制約である
  18. 18. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 30 復習問題 - 制約 1. あるテーブルのエリアID列が主キーである場合、その テーブル内にエリアID=103を持つ行は1つまたは0つ存 在する ⇒ ○:2つあると主キー値で行を特定できないのでNG 2. NOT NULL制約が設定された列には、"NOT NULL"とい う文字列しか格納できない ⇒ ×:NOT NULL制約は、NULL値の格納を禁じる制約 3. 一意制約と主キー制約は同じ機能を持つ ⇒ ×:一意制約+NOT NULL制約 ≒主キー制約 4. 外部キー制約は親子関係にあるテーブル間に設定される 制約である ⇒ ○:親表の列にないデータを子表の列に格納できない 制約
  19. 19. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 31Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. シンプルでパワフルな データアクセス専用言語SQL
  20. 20. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 32 RDBMSとSQL • リレーショナルデータベースに格納されたデータは、 SQLを用いてデータの検索および更新できる • SQLは国際標準化団体で標準化されている • Oracle DatabaseもSQL標準に準拠している – SQL標準と「おおむね」一致。完全に同じというわけではない – 他のRDBMS製品も似たようなスタンス テーブル id ename ・・・ 87 Steven ・・・ 204 Hermann ・・・ ABC xxx ・・・ クライアント アプリケーション id ename ・・・ 87 Steven ・・・ 204 Hermann ・・・ 205 Shelly ・・・ SELECT … ① SQL発行 ②検索結果 RDBMS
  21. 21. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 33 SQL文の分類 • DML(Data Manipulation Language) – データの検索と更新を行う – SELECT文、INSERT文、UPDATE文、DELETE文など • DDL(Data Definition Language) – 表、インデックス、ビューなどの作成、変更、削除などを行う – CREATE TABLE文、ALTER TABLE文、CREATE INDEX文、 CREATE VIEW文など • DCL(Data Control Language) – 権限設定・トランザクション制御などを行う – GRANT文、REVOKE文、BEGIN文など 本章ではDMLの概要を説明します
  22. 22. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 45 復習問題 - SQL • SQLに関する説明で、誤ったものを選んでください (複数選択される場合あり) 1. 条件を指定してデータを検索するには、IF句を使用する 2. データを挿入(追加)するには、APPEND文を使用する 3. DELETE文でWHERE句の指定を省略すると、 「すべてのデータを削除してよいですか? (Yes/No)」 と確認ダイアログが表示される 4. UPDATE FORCE文を使用すると、既存のデータを制約 に違反するデータへ更新できる
  23. 23. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 46 復習問題 - SQL 1. 条件を指定してデータを検索するには、IF句を使用する ⇒ × WHERE句を使用する なお、WHERE句はSELECTだけでなく、UPDATEやDELETEでも指 定できる 2. データを挿入(追加)するには、APPEND文を使用する ⇒ ×: INSERT文を使用する 3. DELETE文でWHERE句の指定を省略すると、 「すべてのデータを削除してよいですか? (Yes/No)」 と確認ダイアログが表示される ⇒ ×:確認ダイアログは表示されず、すべてのデータが削除される 4. UPDATE FORCE文を使用すると、既存のデータを制約に違反する データへ更新できる ⇒ ×: 制約に違反するデータへ更新する方法はない UPDATE FORCE文は存在しない
  24. 24. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 47Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. トランザクションと 堅牢なデータ保護
  25. 25. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 48 トランザクションとは • RDBMSで実行される更新処理は、「トランザクション」 として扱われます • トランザクションとは、端的に言うと「信頼性のある更 新処理」です 信頼性のない更新処理 信頼性のある更新処理 エラー発生時の 振る舞い 更新結果が中途半端にな る場合がある 更新処理はすべて取り消さ れ、更新前の状態に戻る 更新処理実行後の データ整合性 整合性が崩れる場合があ る 更新前に整合性が取れてい るならば、更新後も整合性 を維持する 同時に更新処理を実 行した場合の振る舞 い 更新処理が相互に干渉し て、データ整合性が維持 できない場合がある それぞれの更新処理は相互 に干渉しない、隔離された 状態となる 致命的障害(サーバダ ウン、ディスク破損) 発生時のデータロス 完了した更新が失われる 場合がある 完了した更新は適切に記録 され、容易に失われること はない
  26. 26. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 52 NAME COL1 scott 1025 tiger 999 tom 25 : james 8777 Atomicityが無いとエラー処理がとても大変 • Atomicityがない = 中途半端な状態が発生しうる • エラーが発生したら、何が成功して何が失敗したかを チェックし、その状態に応じて対処策となる処理を人間 が判断・実行しなければならない ⇒データ量やSQLの数が多い場合は現実的に不可能! UPDATE xxx SET col1 = col1 +1; 処理失敗… NAME COL1 scott 1024 tiger 999 tom 24 : james 8777 NAME COL1 scott 1025 tiger 1000 tom 24 : james 8777 NAME COL1 scott 1025 tiger 999 tom 24 : james 8777 中途半端、しかも 状態はいろいろ…
  27. 27. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 55 復習問題 - トランザクション • トランザクションに関する説明で、正しいものを選んで ください。(複数選択される場合あり) 1. RDBMSで実行される更新SQLの処理には、トランザク ションとして扱われる処理と、扱われない処理がある 2. トランザクションが持つ4つの特性を略して、アルカリ 特性とよぶ 3. ALL or NOTHINGを実現するトランザクションの特性を Consistencyと呼ぶ 4. COMMIT文でトランザクションを確定した後で ROLLBACK文を実行しても、更新処理を取り消すことは できない
  28. 28. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 56 復習問題 - トランザクション 1. RDBMSで実行される更新SQLの処理には、トランザクションとし て扱われる処理と、扱われない処理がある ⇒ ×:更新SQLの処理はすべてトランザクションとして扱われる* 2. トランザクションが持つ4つの特性を略して、アルカリ特性とよぶ ⇒ ×:ACID特性 3. ALL or NOTHINGを実現するトランザクションの特性を Consistencyと呼ぶ ⇒ ×: Atomicity(原子性) 4. COMMIT文でトランザクションを確定した後でROLLBACK文を実行 しても、更新処理を取り消すことはできない ⇒ ○:トランザクションを確定する前であれば、取り消すことがで きる *:厳密には、トランザクションの一部の特性を持たない例外的な処理 も存在する( NOLOGGING操作など)
  29. 29. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 57Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. RDBMSがデータベースを 障害直前の状態に復旧できる仕組み
  30. 30. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 58 データベースに格納されたデータの重要性 • データベースに格納されたデータは極めて重要な資産 – データベースにはビジネスに直結するデータが格納されている – 失われたら二度と取り戻すことができない • Oracle Databaseは障害発生時でも、データが失われな いような仕組みが用意されている – ACID特性でいうところのDurability 障害 障害発生時の復旧 サーバダウン Oracleのダウン 異常終了により、障害発生直後は内部的なデータの整合性が 取れていない状態となる 次回正常起動時に、整合性を自動的に復旧できる (クラッシュリカバリ) ディスク破損 破損により、データベースを構成するファイルの一部ないし 全部が失われた状態となる バックアップファイルを戻し、リカバリ処理を実行して、障 害発生直前の状態に復旧できる (メディアリカバリ)
  31. 31. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 61 「バックアップ戻し」だけの復旧作業の限界 • 単にバックアップを戻すだけでは、 バックアップ取得時点の状態にしか復旧できない • 以下の例では、20:00~23:00に実行された更新は失われ る 障害 20:00相当 の状態 23:0020:00 ファイルを コピー 20:00時点の バックアップ バックアップ でファイル 上書き 1. バックアップ 2. 障害発生 3. リストア 更 新
  32. 32. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 62 障害発生直前の状態への復旧が可能 • リストア(バックアップの戻し)後に、リカバリを実行 することで、障害発生直前の状態に復旧できる • リカバリの元ネタはアーカイブREDOログファイルとオン ラインREDOログファイル 障害 20:00相当 の状態 REDOデータ適用による データベースの更新 23:00相当 の状態 アーカイブREDO ログファイル 20:00 23:0023:00 REDOに記録 された更新 を適用 20:00 ファイルを コピー オンラインREDO ログファイル20:00時点の バックアップ バックアップ で上書き REDOに記録 された更新 を適用 1. バックアップ 2. 障害発生 3. リストア 4. リカバリ 更 新
  33. 33. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 67 RMANによるバックアップの取得 • RMAN: Oracle Databaseに含まれるバックアップ取得 および管理ツール • バックアップの取得例 • 非常に簡単 – データベースを構成するファイルを自動的に認識 – 手順がシンプル。基本的なバックアップであれば、backup databaseコマンドのみでOK $ rman TARGET / Recovery Manager: Release 12.1.0.2.0 - Production on 月 4月 20 13:57:43 2015 : RMAN> backup database; backupが開始されました(開始時間: 15-04-20) : backupが完了しました(完了時間: 15-04-20) RMAN>
  34. 34. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 68 復習問題 -バックアップとアーカイブログモード • バックアップとアーカイブログモードに関する説明で、正しい ものを選んでください。(複数選択される場合あり) 1. Oracleはどのような運用モードであっても、障害発生直前ま での復旧が可能である 2. Oracleはどのような運用モードであっても、オンラインでの バックアップ取得が可能である 3. バックアップを元の場所に戻すことで、障害発生直前の状態 への復旧作業は完了である 4. RMANでデータベース全体のバックアップを取得するとき、 データベースを構成するファイルのパスを指定する必要があ る 5. 非アーカイブログモードでも、オンラインREDOログに更新 処理が記録される
  35. 35. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 69 復習問題 -バックアップとアーカイブログモード 1. Oracleはどのような運用モードであっても、障害発生直前までの復 旧が可能である ⇒ × アーカイブログモードでの運用が必要。アーカイブログモー ドで運用することにより、アーカイブREDOログが出力され、デー タベースへの全ての更新処理記録が保管されることになる 2. Oracleはどのような運用モードであっても、オンラインでのバック アップ取得が可能である ⇒ × アーカイブログモードでの運用が必要。非アーカイブログ モードでの運用では、バックアップを取得するためには、データ ベースを停止する必要がある
  36. 36. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 70 復習問題 -バックアップとアーカイブログモード 3. バックアップを元の場所に戻すことで、障害発生直前の状態への復 旧作業は完了である ⇒ × リストア(バックアップを元の場所に戻す)に加えて、リカ バリが必要 リカバリにより、バックアップ取得時点の状態から障害発生直前の 状態にすることができる 4. RMANでデータベース全体のバックアップを取得する際には、デー タベースを構成するファイルのパスを指定する必要がある ⇒ × backup database; コマンドを実行するだけでOK データベースのファイル構成はRMANが自動的に判断する 5. 非アーカイブログモードでも、オンラインREDOログに更新処理が 記録される ⇒ ○ 記録される。セミナーでは説明していないが、記録された更 新処理は、Oracleが異常終了した場合の復旧処理で使用される
  37. 37. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 71 Questions & Answers Q and A
  38. 38. Copyright © 2016 CO-Sol Inc. All Rights Reserved. 72

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