Aula02

(1)

Fundamentos de Bancos

de Dados

Profa. Dra. Vânia Maria Ponte Vidal Departamento de Computação Universidade Federal do Ceará

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Sumário

Introdução

Exemplo, Características, Vantagens, Implicações

Quando não utilizar um SGBD

Conceitos e Arquitetura do SBD

Modelos de Dados, Esquemas e Instâncias

Categorias de Modelos de Dados

Arquitetura de Três Esquemas e Independência de Dados

Linguagens e Interfaces

Módulos de Componentes do SGBD e Utilitários

Classificação dos SGBDs

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Introdução

1. Conceitos básicos 2. Exemplo 3. Características 4. Vantagens 5. Implicações

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1. O que é um banco de

dados?

[Elmasri & Navathe, 2000]

Um banco de dados é uma coleção de dados relacionados

 Representando algum aspecto do mundo real (mini-mundo ou

universo de discurso)

 Logicamente coerente, com algum significado

 Projetado, construído e gerado (“povoado”) para uma aplicação

(5)

Sistema de Gerenciamento

de Banco de Dados

Um SGBD é um conjunto de programas que permite criar e manter um banco de dados

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2. Exemplo de um Banco de

Dados

Mini-mundo: parte de uma universidade Alguns integrantes

Alunos Disciplinas

Departamentos

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2. Exemplo de um Banco de

Dados

Disciplinas são oferecidas por Departamentos

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2. Exemplo de um Banco de

Dados

(11)

2. Exemplo de um Banco de

Dados

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3. Características da

Abordagem de BD

Auto-descrição dos dados

Isolamento entre programas e dados: abstração de dados abstração de dados Suporte a múltiplas visões dos dados

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4. Vantagens da Utilização

de um SGBD

Controle de redundância dos dados

Compartilhamento informações replicadas

Manutenção de restrições de integridade

Controle de acesso (segurança)

Armazenamento persistente dos dados

Existência de múltiplas interfaces para os usuários

Representação de relacionamentos complexos entre

os dados

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5. Implicações da

Abordagem de BD

Adoção/imposição de padrões

Redução do tempo de desenvolvimento das aplicações Flexibilidade

Atualidade da informação disponível Economia de escala

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6. Quando não Utilizar um

SGBD

Aplicações simples e bem definidas onde não se espera mudanças Aplicações de tempo-real

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6. Quando não Utilizar um

SGBD

Motivos:

Investimento inicial alto

Generalidade na definição e manipulação dos dados

Custo adicional para prover outras facilidades funcionais (manutenção de segurança, controle de concorrência, recuperação de falhas, etc.)

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Conceitos e Arquitetura do

SBD

1. Modelos de Dados, Esquemas e Instâncias 2. Categorias de Modelos de Dados

3. Arquitetura de Três Esquemas e Independência de Dados 4. Linguagens e Interfaces

5. Módulos de Componentes do SGBD e Utilitários 6. Classificação dos SGBDs

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1. Modelo de Dados,

Esquema e Instância

Modelo

Instânc

ia

Esque

ma

Regras para estruturação dos dados Regras para verificação das instâncias

(19)

Modelo de Dados, Esquema

e Instância

Modelo de dados: Conjunto de conceitos descrevem a estrutura de um BD Abstração de dados

Estrutura = tipos de dados + relacionamentos + restrições (+operações -> recuperação e atualização)

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Modelo de Dados, Esquema

e Instância

Esquema: Descrição (textual ou gráfica) da estrutura de um BD de acordo com um determinado modelo de dados

Instância: Conjunto de dados armazenados em um BD em um determinado instante de tempo

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Modelo de Dados, Esquema

e Instância

(22)

Modelo de Dados, Esquema

e Instância

(23)

Modelo de Dados, Esquema

e Instância

Esquema do BD

Armazenado no catálogo

Mudanças muito menos freqüentes

Estado do BD

Dados do banco em qualquer ponto do tempo

Inicialmente vazio

Muda frequentemente

(24)

Modelo de Dados, Esquema

e Instância

Modelo de dados: Conjunto de conceitos descrevem a estrutura de um BD Abstração de dados

Estrutura = tipos de dados + relacionamentos + restrições (+operações -> recuperação e atualização)

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2. Categorias de Modelo de

Dados

MODELOS CONCEITUAIS

Descrevem a estrutura de um BD de uma forma

mais

próxima da percepção dos usuários

Independente de aspectos de implementação

Conceitos: entidades, atributos, relacionamentos

Exemplos:

Modelo entidade-relacionamento (ER)

Modelo funcional

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Categorias de Modelo de

Dados

MODELOS REPRESENTACIONAIS (lógicos)

Descrevem a estrutura de um BD da forma

como será

manipulado através de SGBD

Mais dependente das estruturas físicas de

armazenamento de dados armazenamento de dados

Exemplos:

Modelo relacional

Modelo de rede (CODASYL)

Modelo hierárquico

(27)

Categorias de Modelo de

Dados

MODELOS FÍSICOS

Descrevem como os dados são fisicamente armazenados

Conceitos: formatos dos registros, ordenamento dos registros, caminhos de acesso (eficiência)

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3. Arquitetura de um

Sistema de BD

Características do enfoque de BD Isolamento de programas e dados

Suporte de visões múltiplas de usuários

(29)

3. Arquitetura de um

Sistema de BD

Arquitetura de três níveis

Mantém independência de dados e programas Suporta múltiplas visões

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Arquitetura de um Sistema

de BD

Componentes

1.

Esquema interno

•

Descreve armazenamento físico

2.

Esquema conceitual

•

Descreve entidades, tipos de dados,

relacionamentos, operações e restrições

•

Esconde detalhes de armazenamento

3.

Esquemas externos (visões)

•

Descreve porções do banco para

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Arquitetura de um Sistema

de BD

(32)

Arquitetura de um Sistema

de BD

Exemplo 1

Esquema conceitual

Estudantes (eid: string, nome: string, login: string, idade: integer, gpa:real) Cursos (cid: string, cnome:string, creditos:integer)

Matricula (eid:string, cid:string, nota:string) Matricula (eid:string, cid:string, nota:string)

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Arquitetura de um Sistema

de BD

Exemplo 1

Esquema Físico

Relações guardadas como arquivos desordenados Índices na primeira colunas de estudantes

Esquema externo (Visão):

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Arquitetura de um Sistema

(35)

Independência de Dados

Capacidade de se alterar o esquema em um determinado nível sem alterar o esquema (ou esquemas) do nível imediatamente mais alto imediatamente mais alto

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Independência de Dados

Capacidade de se alterar o esquema em um determinado nível sem alterar o esquema (ou esquemas) do nível imediatamente mais alto imediatamente mais alto

VANTAGEM:

Imunidade dos programas em relação a mudanças na estrutura do banco de dados

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Independência de Dados

Independência de dados lógica

Capacidade de alterar o esquema conceitual sem alterar esquema externo ou aplicações

Ex. Expansão ou redução

Independência de dados física

Capacidade de mudar o esquema interno sem mudar o esquema conceitual (ou externo)

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(39)

4. Linguagens

Linguagem de definição de dados (DDL)

Usada para definir esquemas

Linguagem de manipulação de dados (DML)

Recuperação, inserção, remoção, modificação

Linguagem de consulta

DML de alto nível usada em modo “standalone”

Exemplo: SQL

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Interfaces

Baseadas em menus

Baseadas em formulários Gráficas (GUI), diagramas

Baseadas em linguagem natural Para leigos

(41)

5. Módulos de Componentes

do SGBD

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Utilitários

Carga (loading)

Arquivos dados -> Banco de Dados

Cópia de segurança (backup)

Para restaurar em caso de falhas

(Re-)Organização de arquivos

Melhorar o desempenho

Monitoramento do desempenho

Fornece estatísticas para o DBA: informações sobre

desempenho -> reorganização

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6. Classificação dos SGBDs

Quanto ao modelo de dados adotado

De rede

Hierárquicos Relacionais

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6. Classificação dos SGBDs

Orientados a objetos

Objeto-relacionais

Quanto ao número de usuários suportados Mono-usuários

Multi-usuários

Quanto à localização dos dados Centralizados

(45)

Exemplo de um BD

Relacional

(46)

(47)

Exemplo de um BD

Hierárquico

(48)

Revisão

BD, SGBD, SBD

Modelos: conceitual, lógico, físico Independência de dados

DDL, DML