Pengertian, Sejarah, Keuntungan, Masalah yang Diatasi, Komponen Utama, Abstraksi, dan Model Basisdata

1. Pengertian Basis Data

Basis data adalah kumpulan file-file yang mempunyai kaitan antara satu file dengan file lain sehingga membentuk suatu bangunan data untuk menginformasikan suatu perusahaan atau instansi dalam batasan tertentu.

2. Sejarah Basis Data

Tahun 1960

Dari awal penggunaan komputer, penyimpanan dan manipulasi data merupakan focus utama aplikasi. Pada awal tahun 1960, Charles Bachman diperusahaan General Electric mendesain generasi pertama DBMS yang disebut Penyimpanan Data Terintegrasi (Integrated Data Store).

Dasar untuk model data jaringan dibentuk lalu distandardisasi oleh Conference on Data System Language (CODASYL). Kemudian, Bachman menerima ACM Turing Award (Penghargaan semacam nobel pada ilmu komputer ) di tahun 1973.

Pada akhir tahun 1960-an, IBM mengembangkan system manajemen informasi (Information Manajemen System) DBMS.

IMS dibentuk dari representasi data pada kerangka kerja yang disebut model data hierarki. Dalam waktu yang sama, hasil kerja sama antara IBM dengan perusahaan penerbangan Amerika mengembangkan system SABRE. System SABRE memungkinkan user mengakses data yang sama pada jaringan computer.

Tahun 1970

Pada tahun 1970, Edgar Codd di laboratorium penelitian di San Jose mengusulkan suatu representasi data baru yang disebut model data relational.

Pada tahun 1980, model relasional menjadi paradigm DBMS paling dominan. Bahasa query SQL dikembangkan untuk basisdata relasional sebagai bagian proyek Sistem R dari IBM. SQL di standardisasi di akhir tahun 1980 dan SQL-92 diadopsi oleh American National Standards Institute (ANSI) dan International Standards Organization (ISO).

Program yang digunakan untuk eksekusi bersamaan dalam basisdata disebut transaksi. User menulis programnya, dan bertanggung jawab menjalankan program secara bersamaan terhadap DBMS. Pada tahun 1999, James Gray memenangkan Turing award untuk kontribusinya pada manajemen transaksi dalam DBMS.

Tahun 1980

Pada akhir tahun 1980 dan permulaan tahun 1990, banyak bidang system basisdata dikembangkan. Penelitian dibidang basisdata meliputi bahasa query yang powerful, model data yang lengkap, dan penekanan pada dukungan analisis data yang kompleks semua bagian organisasi.

Beberapa vendor (misalnya IBM, DB2, Oracle8, dan Informix UDS) memperluas sistemnya dengan kemampuan menyimpan tipe data baru misalnya image dan text serta kemampuan query yang kompleks. System khusus dikembangkan banyak vendor untuk membuat data warehouse dan mengonsolidasi data beberapa basisdata.

Suatu fenomena menarik adalah munculnya enterprice resource planning (ERP) dan management resource planning (MRP), yang menambah lapisan substansial dari fitur berorientasi aplikasi pada DBMS utama.

Paket yang digunakan secara luas meliputi Baan, Oracle, PeopleSoft, SAP, dan Siebel. Paket tersebut mengidentifikasi kumpulan tugas umum (misalnya manajemen inventori, perencanaan sumber daya manusia, dan analisis keuangan) yang dihadapi oleh sejumlah besar organisasi dan menyediakan lapisan aplikasi umum untuk melaksanakan tugas.

Data disimpan dalam DBMS relasional. Kemudian, lapisan aplikasi dapat disesuaikan pada perusahaan berbeda sehingga biaya keseluruhan perusahaan menjadi lebih rendah disbanding biaya pembuatan lapisan aplikasi dari awal. Lebih jauh, DBMS memasuki dunia internet. Saat generasi pertama, web site menyimpan datanya secara ekskulisif dalam file system operasi.

Pada saat ini, DBMS dapat digunakan untuk menyimpan data yang dapat diakese melalui web browser. Query dapat dibuat melalui form web dan format jawabannya dengan menggunakan markup language semisal HTML untuk mempermudah tampilan pada browser. Semua vendor basisdata menambah fitur ini untuk DBMS mereka.

Manajemen basisdata mempertimbangkan pentingnya suatu data bersifat online dan dapat diakses melalui jaringan computer. Saat ini, bidang seperti ini diwujudkan dalam basisdata multimedia, video unteraktif, perpustakaan digital, proyek ilmuwan seperti proyek pemetaan, proyek system obeservasi bumi milik NASA, dan lain sebagainya (Ramakrishnan and Gehrke, 2003).

3. Keuntungan Basis Data

Terkontrolnya kerangkapan data
Dalam basis data hanya mencantumkan satu kali saja field yang sama yang dapat dipakai oleh semua aplikasi yang memerlukannya.
Terpeliharanya keselarasan (ke-konsistenan) data
Apabila ada perubahan data pada aplikasi yang berbeda maka secara otomatis perubahan itu berlaku untuk keseluruhan
Data dapat dipakai secara bersama (shared)
Data dapat dipakai secara bersama-sama oleh beberapa program aplikasi (secara batch maupun on-line) pada saat bersamaan.
Dapat diterapkan standarisasi
Dengan adanya pengontrolan yang terpusat maka DBA dapat menerapkan standarisasi data yang disimpan sehingga memudahkan pemakaian, pengiriman maupun pertukaran data.
Keamanan data terjamin
DBA dapat memberikan batasan-batasan pengaksesan data, misalnya dengan memberikan password dan pemberian hak akses bagi user (misal : modify, delete, insert, retrieve)
Terpeliharanya integritas data
Jika kerangkapan data dikontrol dan ke konsistenan data dapat dijaga maka data menjadi akurat
Terpeliharanya keseimbangan (keselarasan) antara kebutuhan data yang berbeda dalam setiap aplikasi
Struktur basis data diatur sedemikian rupa sehingga dapat melayani pengaksesan data dengan cepat
Data independence (kemandirian data)
Dapat digunakan untuk bermacam-macam program aplikasi tanpa harus merubah format data yang sudah ada

4. Masalah Yang Diatasi Basis Data

a. Redudansi dan Inkonsistensi Data

Redudansi data berhubungan dengan banyaknya data pada sebuah tabel, sehingga sering meimbulkan duplikasi data, artinya data yang tersedia akan tersaji atau tercetak secara berulang-ulang. Hal ini akan mengakibatkan kesulitan pada saat melakukan manipulasi data yang berupa pengubahan dan penghapusan data, karena akan menimbulkan inkonsistensi data.

Redudansi ini bisa disebabkan karena basis data yang ada belum memenuhi aturan-aturan dalam normalisasi basis data. Hal ini dapat dicontohkan pada tabel dengan 3 field, yaitu NIM, nama_mhs, dan alamat, pada tabel tersebut yang menjadi key adalah NIM, jika nama dan alamat merupakan field non key, dan field alamat mempunyai ketergantungan fungsional pada field non key lainnya dalam hal ini adalah nama_mhs, sedangkan nama_mhs mempunyai ketergantungan fungsional terhadap NIM, maka akan mudah dijumpai redudansi pada field alamat di mana pada nama alamat yang sama akan selalu hadir pada record nama_mhs yang sama pula, hal ini sangat berpengaruh ketika kita melakukan manipilasi data pada salah satu record alamat sehingga akan ditemui record alamat yang yang berbeda untuk record nama_mhs yang sama dalam satu tabel.

b. Kesulitan Pengaksesan Data

Pengaksesan data akan sulit dilakukan apabila terjadi permintaan data yang tidak lazim dan di luar yang telah disediakan sesuatu program aplikasi, atau apabila data yang akan diakses berasal dari basis data yang berbeda.

Pengaksesan data ini dapat diatasi dengan penyediaan program aplikasi yang dapat menunjang sebuah keperluan tersebut.

c. Isolasi Data Untuk Standarisasi

Basis data yang baik adalah basis data yang letak datanya berada pada satu tempat. Isolasi data terjadi biasanya disebabkan oleh data yang ada ditempatkan dalam berbagai file dengan format yang berbeda dan menggunakan DBMS yang berbeda pula.

Perbedaan DBMS dalam pengelolaan data menyebabkan terjadinya perbedaan pada setiap pengaksesan data walaupun sangat kecil.

d. Multiple User

Perkembangan dan kebutuhan sebuah informasi yang disajikan semakin lama maka akan semakin meningkat, untuk itu peningkatan sistem basis data dalam menyajikan sebuah informasi perlu ditingkatkan, hal ini untuk memenuhi kebutuhan banyak pemakai dalam pengaksesan data. Pengaksesan data yang dilakukan oleh banyak pemakai terutama dalam melakukan perubahan data atau updating dapat mengakibatkan inkonsistensi data. Selain itu performasi sebuah sistem juga akan terpengaruh. Sebagai contoh, perubahan data yang dilakukan oleh pemakai lalu menyimpannya ke dalam basis data dan pada saat yang bersamaan terjadi pengubahan data yang sama oleh pemakai lain sehingga menjadikan data tersebut tidak konsisten.

e. Masalah Keamanan Data

Keamanan data biasanya dengan cara melakukan penerapan sebuah password pada saat pengaksesan data, karena tidak semua pemakai boleh bersentuhan dengan sebuah sistem basis data, hanya pemakai yang terdaftar yang dapat memanfaatkan basis data,

namun pemakai tersebut belum tentu dapat melakukan pengubahan data pemakai tersebut hanya dapat melakukan pengaksesan data tanpa melakukan proses manipulasi data, pemakai yang dapat melakukan manipulasi data hanyalah pemakai yang telah terdaftar dan mendapat rekomendasi dari administrator basis data tersebut. Agar terhindar dari campur tangan orang yang tidak bertanggung jawab sehingga mengakibatkan kerusakan basis data.

f. Masalah Integrasi Data

Data yang terdapat dalam basis data seharusnya memenuhi berbagai batasan yang sesuai dengan aturan nyata yang berlaku di mana basis data tersebut diimplementasikan, lain halnya jika aturan tersebut bersifat situasional dan tidak bersifat tetap sehingga tidak didefinisikan pada DBMS, hal ini akan menimbulkan perbedaan antar data yang ada pada basis data dengan keadaan yang sesungguhnya.

g. Masalah Independence Data

Kebebasan yang sebebas-bebasnya terkadang justru membuat masalah tidak hanya pada dunia nyata namun pada penerapan basis data hal tersebut dapat menjadi sebuah masalah, kebebasan data pada sebuah basis data berakibat pada kesulitan dalam pengelompokan data, dan akan menimbulkan data yang tidak teratur serta tidak konsisten.

5. Komponen Utama Sistem Basis Data

Perangkat keras (hardware)
Sistem operasi (operating system)
Basis data (database)
Sistem (aplikasi/perangkat lunak) pengelola basis data (DBMS)
Pemakai (user)
Aplikasi (perangkat lunak) lain (bersifat optional)

6. Abstraksi Basis Data

a. Level Fisik (Physical Level)

Merupakan level terendah dalam abstraksi data, yang menunjukkan bagaimana sesungguhnya suatu data disimpan. Melalui level ni, pemakai dapat melihat gambaran struktur datanya secara terperinci.

Pada level ini, pemakai melihat data sebagai gabungan dari struktur dan datanya sendiri. Pemakai juga kompeten dalam mengetahui bagaimana representasi fisik dari penyimpanan/pengorganisasian data. Pada level ini kita berurusan dengan data sebagai teks, sebagai angka atau bahkan himpunan bit data.

b. Level Lojik/Konseptual (Conseptual Level)

Merupakan level berikutnya yang menggambarkan data yang disimpan dalam basis data serta hubungan anatar data. Pada level ini pemakai dapat mengetahui misalnya data pegawai yang disimpan atau direpresentasikan dalam beberapa file/tabel, seperti file pribadi, file pendidikan, file pekerjaan.

c. Level View (View Level)

Merupakan level tertinggi dari abstraksi data yang hanya menunjukkan sebagian dari basis data. Para user umumnya hanya membutuhkan sebagian data/informasi dalam basis data yang kemunculannya di mata user (pemakai) diatur oleh aplikasi end-user. Kegunaan level ini adalah untuk menyederhanakan interaksi antara pemakai (user) dengan sistem.

7. Model Basis Data

a. Model Hirarkis

Contoh produk DBMS yang menggunakan model hirarkis adalah IMS (Information Management System), yang dikembangkan oleh perusahaan IBM dan Rockwell International Corporation

Model Hirarkis ( Hierarchical Model ) adalah model dimana data serta hubungan antar data direpresentasikan dengan record dan link (pointer)
Record-record tersebut disusun dalam bentuk tree (pohon), dan masing-masing node pada tree tersebut merupakan record/grup data elemen dan memiliki hubungan kardinalitas 1:1 dan 1:M.
Node yang berada pada puncak tree disebut akar (root), sedangkan node yang berada pada dasar tree disebut daun (leaf).
Hubungan antar-node disebut cabang.
Model ini dapat juga menggunakan pola hubungan orang tua-anak (parent-child).
Setiap simpul (biasa dinyatakan dengan lingkaran atau persegi panjang) menyatakan sekumpulan area/medan.
Simpul yang terhubung ke simpul pada level di bawahnya disebut simpul orang tua, sedangkan simpul yang dibawahi oleh simpul orang tua disebut simpul anak.
Setiap simpul orang tua bisa memiliki satu simpul anak (1:1) atau bisa juga beberapa simpul anak (1:M), tetapi setiap simpul anak hanya memiliki satu simpul orang tua.

Kelebihan Model Hirarkis

Data dapat diambil secara cepat.
Integritas lebih mudah diatur.

Kekurangan Model Hirarkis

User harus memahami struktur basis data-nya.
Terjadi pengulangan data (redundansi).

b. Model Jaringan

Model Jaringan disebut model DBTG (Database Task Group) atau model CODASYL (Conference on Data Systems Languages). Pada model jaringan, orang tua disebut pemilik dan anak disebut anggota. Suatu simpul anak bisa memiliki lebih dari satu orang tua.

Contoh produk DBMS yang menggunakan model jaringan adalah CA-IDMS/DB, dari Computer Associates International Inc.

Model Jaringan (Network Model) distandarisasi tahun 1971 oleh Database Task Group (DBTG) atau disebut juga model CODASYL (Conference on Data System Language), mirip dengan model hirarkis dimana data dan hubungan antar data direpresentasikan dengan record dan links.
Perbedaannya terletak pada susunan record dan linknya yaitu model jaringan menyusun record-record dalam bentuk graph dan menyatakan hubungan kardinalitas 1:1 (satu orang tua punya satu anak), 1:M (satu orang tua punya beberapa anak) dan N:M (beberapa orang tua punya beberapa anak).
Jika menggunakan pola hubungan orang tua-anak, maka dalam model jaringan bisa saja terjadi bahwa satu simpul anak memiliki beberapa simpul orang tua.
Oleh karena sifatnya yang demikian, model ini bisa menyatakan hubungan 1:1, 1:M, maupun M:N.
Jika dilihat berdasarkan strukturnya, maka struktur model jaringan ini merupakan suatu graph yang terdiri dari suatu simpul (node) yang dihubungkan dengan suatu jalur (edge).

Beberapa Ketentuan Untuk Model Jaringan

Terdapat lebih dari satu edge antara pasangan node.
Tidak ada konsep root node.
Suatu node dapat mempunyai lebih dari satu parent node.

Kelebihan Model Jaringan

Data dapat diakses dengan cepat.
User dapat mengakses data mulai dari sembarang tabel.
User lebih mudah dalam membuat model basis data yang lebih kompleks.
User lebih mudah dalam membuat query yang lebih kompleks untuk mengambil data.

Kekurangan Model Jaringan

Struktur basis data tidak mudah untuk diubah-ubah.
Perubahan struktur basis data dapat mempengaruhi program aplikasi yang mengakses database.
User harus memahami struktur basis data.

c. Model Relasional

Model Relasional (Relational Model) adalah model yang paling sederhana, mudah digunakan dan dipahami, serta yang paling populer saat ini.

Model Relasional menggunakan sekumpulan tabel berdimensi dua (yang disebut relasi atau tabel), dengan masing-masing relasi tersusun atas tupel/baris/record dan atribut/kolom/field.

Menggunakan kunci tamu (foreign key) untuk berhubungan dengan relasi lain.

DBMS yg bermodelkan relasional biasa disebut RDBMS (Relational Database Management System).

Ada beberapa sifat yang melekat pada suatu relasi :

Tak ada tupel (baris) yang kembar.
Urutan tupel tidaklah penting (tupel-tupel dapat dipandang dalam sebarang urutan).
Setiap atribut memiliki nama yang unik.
Letak atribut bebas (urutan atribut tidak penting).
Setiap atribut memiliki nilai tunggal dan jenisnya sama untuk semua tupel.

Pada model relasional, jumlah tupel/baris suatu relasi disebut kardinalitas dan jumlah atribut/kolom suatu relasi disebut derajat (degree) atau terkadang disebut arity. Relasi yang berderajat satu (hanya memiliki satu atribut) disebut unary. Relasi yang berderajat dua disebut binary dan relasi yang berderajat tiga disebut ternary. Relasi yang berderajat n disebut n-ary.

Istilah lainnya yang terdapat pada model relasional adalah domain. Domain adalah himpunan nilai yang berlaku bagi suatu atribut.

Kelebihan Model Relasional

Data dapat diakses secara cepat.
Struktur database mudah diubah.
Data disajikan secara logis sehungga user tidak perlu mengetahui bagaimana data disimpan.
User mudah dalam membuat query yang kompleks untuk mengambil data.
User mudah menerapkan integritas data.
Data sering lebih akurat.
User mudah dalam membuat dan modifikasi program aplikasi.
Bahasa standar (SQL) sudah dibuat.

Kekurangan Model Relasional

Kelompok informasi atau tabel yang berbeda harus dihubungkan untuk mengambil data.
User harus memahami hubungan antar-tabel.
User harus belajar SQL.