ch1SilberschatzTraducao

(1)

Cap

í

tulo

1:

Introdu

ç

ão

Slides traduzidos/adaptados por: Deise de Brum Saccol (UFSM)

Slides originais em:

(2)

Sistema de Gerenciamento de Banco de

Dados (SGBD)

SGBD

Coleção de dados inter-relacionados Banco de dados (“base de dados”)

– Informações relevantes a uma empresa

Conjunto de programas para acessar estes dados Um ambiente conveniente e eficiente para usar

Aplicações de BD:

Banco: clientes, contas, empréstimos, transações bancárias Linhas aéreas: reservas, informações de horários

Universidades: alunos, cursos, registros de notas Vendas: clientes, produtos, compras

Indústria: gerenciamento da cadeia de suprimento, controle de estoque Recursos humanos: funcionários, salários, geração de contra-cheques

(3)

Finalidade

dos SBD

Aplicações de BD eram construídas usando sistema de arquivos Desvantagens de usar sistema de arquivos para armazenar dados:

Redundância e inconsistência de dados

Vários formatos de arquivos, duplicação de informação em

diferentes arquivos

Dificuldade no acesso aos dados

Necessidade de escrever um novo programa para realizar

cada nova tarefa

Isolamento de dados – vários arquivos e formatos de arquivos Problemas de integridade

Restrições de integridade (ex: saldo>0)

– Adicionar código apropriado nos vários programas de aplicação

(4)

Finalidade

dos SBD (Cont.)

Desvantagens de usar sistema de arquivos (cont.)

Problemas de atomicidade

Falhas podem deixar o BD em um estado inconsistente, com parte

das modificações realizadas

Exemplo: transferir $ de uma conta para outra precisa ocorrer em

sua totalidade ou não deve ocorrer absolutamente

Acesso concorrente por múltiplos usuários

Acesso concorrente necessário para melhor desempenho

Acesso concorrente não controlado pode levar à inconsistências

– Exemplo: 2 pessoas lendo um saldo e atualizando ao mesmo tempo

Problemas de segurança

Difícil fornecer acesso a alguns dados

(5)

N

í

veis de abstra

ç

ão

Nível físico: descreve como um registro (por ex., cliente) é armazenado

Nível lógico: descreve dados armazenados em um BD, e os relacionamentos entre os dados

type cliente = record

id_cliente : string; nome_cliente : string; rua_cliente : string; cidade_cliente : string;

end;

Nível de visão: programas de aplicação escondem detalhes dos tipos de dados. Visões também podem esconder informações (salário de empregado) por questões de segurança

(6)

Visões dos dados

(7)

Instâncias e esquemas

Similar a tipos e variáveis em linguagens de programação Esquema – a estrutura lógica do BD

Exemplo: o BD consiste de informações sobre um conjunto de clientes

e contas e o relacionamento entre eles

Análogo a informação de tipo de uma variável em um programa Esquema físico: projeto do BD no nível físico

Esquema lógico: projeto do BD no nível lógico

Instância – o conteúdo do BD em um momento particular no tempo

Análogo ao valor de uma variável

Independência física de dados – habilidade de modificar o esquema

físico sem mudar o esquema lógico

Aplicações dependem do esquema lógico

Em geral, interfaces entre os vários níveis e componentes devem ser

bem definidas, de tal forma que mudanças em algumas partes não influenciem seriamente as outras

(8)

Modelos de dados

Uma coleção de ferramentas para descrever

dados

relacionamentos semântica

restrições

Modelo relacional

Modelo de dados entidade-relacionamento (principalmente para

projeto de BD)

Modelos de dados baseados em objetos (orientado a objetos e

objeto-relacional)

Modelo de dados semi-estruturado (XML)

Outros modelos mais antigos:

Modelo em rede Modelo hierárquico

(9)

Modelo

relacional

Exemplo de um dado tabular no modelo relacional

(10)

Um

(11)

Linguagem de manipula

ç

ão de dados (DML)

Linguagem para acessar e manipular os dados organizados pelo

modelo de dados

DML é também conhecida como linguagem de consulta

(12)

SQL

SQL: linguagem não procedural amplamente usada

Exemplo: Encontrar o nome do

cliente com id 192-83-7465

select customer.customer_name

from customer

where customer.customer_id =

(13)

SQL

Exemplo: Encontrar o saldo de

todas as contas do cliente com id 192-83-7465

select account.balance

from depositor, account

where depositor.customer_id =

‘192-83-7465’ and

depositor.account_number = account.account_number

(14)

Linguagem de defini

ç

ão de dados (DDL)

Notação de especificação para definir o esquema do BD

Exemplo: create table account (

account-number char(10),

balance integer)

Compilador DDL gera um conjunto de tabelas armazenadas em um dicionário de dados

Dicionário de dados contém metadados (dados sobre dados)

Esquema do BD

Especifica a estrutura de armazenamento e os métodos de

acesso usados

Restrições de integridade

Restrições de domínio Integridade referencial

(15)

Projeto de BD

O processo de projetar a estrutura geral de um BD:

Projeto lógico – decidir o esquema do BD. Projeto do BD requer encontrar uma “boa” coleção de tabelas

Decisão de negócio – quais atributos deveriam ser armazenados no

BD?

Decisão de computação – quais tabelas devemos ter e como os

atributos devem ser distribuídos entre estas várias tabelas?

(16)

O modelo entidade

-

relacionamento

Modela uma empresa como uma coleção de entidades e relacionamentos

Entidade: uma “coisa” ou “objeto” na empresa que se distingue de

outros objetos

Descrita por um conjunto de atributos

Relacionamento: uma associação entre várias entidades

Representado graficamente por um diagrama entidade-relacionamento:

(17)

Processamento

de

consultas

1. Parsing e tradução 2. Otimização

(18)

Processamento de consultas (Cont.)

Formas alternativas de avaliar uma consulta

Expressões equivalentes

Diferentes algoritmos para cada operação

Diferença de custo entre uma forma boa e uma ruim para avaliar uma consulta pode ser enorme

Necessidade de estimar o custo das operações

Depende criticamente de informações estatísticas sobre tabelas, as

quais são mantidas pelo BD

Necessidade de estimar estatísticas para resultados intermediários

(19)

Gerenciamento de transa

ç

ões

Uma transação é uma coleção de operações que realizam uma única função lógica em uma aplicação de BD

O componente de gerenciamento de transações garante que o BD permaneça em um estado consistente (correto) mesmo que ocorram falhas (ex: falta de energia/falha do SO/erro de transação).

O gerenciador de controle de concorrência controla a interação entre as transações concorrentes para garantir a consistência do BD

(20)

Usu

á

rios do BD

Usuários se diferenciam pela forma com que eles interagem com o sistema

Programadores de aplicação – interagem com o sistema via chamadas DML

Usuários sofisticados – fazem requisições em uma linguagem de consulta à BD

Usuários especializados – escrevem aplicações de BD especializadas, que não se enquadram na estrutura de processamento tradicional de dados

Usuários leigos – invocam programas de aplicação que foram previamente escritos

(21)

Administrador do BD (DBA)

Coordena todas as atividades do SBD; o DBA tem uma boa compreensão dos recursos e das necessidades de

informação da empresa

Funções de um DBA incluem:

Definição do esquema

Definição das estruturas de armazenamento e dos

métodos de acesso

Modificação do esquema e da organização física Concessão de autorização para acesso ao BD Especificar restrições de integridade

Monitorar desempenho e responder à mudanças nos

requisitos

Manutenção de rotina

Backups periódicos

(22)

Estrutura

(23)

Hist

ó

ria de SBD

1950s e começo dos 1960s:

Processamento de dados usavam fitas magnéticas para

armazenamento

Fitas fornecem somente acesso seqüencial

Cartões perfurados para entrada

Fim dos 1960s e 1970s:

Discos rígidos permitem acesso direto aos dados Uso de modelos de dados em rede e hierárquicos Ted Codd define o modelo de dados relacional

Ganhou o premio ACM Turing Award por este trabalho IBM Research: System R

UC Berkeley: Ingres

Processamento de transações com alto desempenho (para a

(24)

Hist

ó

ria (cont.)

1980s:

Protótipos de pesquisa no modelo relacional evoluem para

sistemas comerciais

SQL torna-se padrão industrial

SBD paralelos e distribuídos SBD orientados a objetos

1990s:

Aplicações de suporte à decisão e mineração de dados Grandes data warehouses (terabytes)

Emergência de comércio pela web

2000s:

Padrões XML e XQuery

(25)

Sugestão de leitura

Capítulo 1 – Introdução

Silberschatz – Sistema de Banco de Dados,