Sistema de Gestão de Bases de Dados

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1 Sistema de Gestão de Bases de Dados 1. Base de dados e um SGBD: O funcionamento das organizações gera uma grande quantidade de dados. Quando estes dados estão relacionados entre si, transformam-se em informação. Para tomarmos decisões dentro das organizações, necessitamos obter informações, mas essas dependem fundamentalmente dos dados existentes interna e externamente a essas mesmas organizações. Portanto, é vital para que as organizações, que dados importantes sejam armazenados de forma organizada e segura. Antes dos modernos sistemas de gestão de Bases de Dados, existiam os sistemas de gestão de ficheiros, destacando-se entre eles os desenvolvidos com recurso ao COBOL (Common Business Oriented Language). Com base nesta tecnologia foi possível automatizar tarefas até então realizadas manualmente, tornando-as muito mais rápidas. Uma das principais características é a associação aplicação ficheiros, permitindo que o mesmo documento seja tratado em várias vias, com destino a processamentos diferentes. Cada sistema é tratado autonomamente, sem relação com os já existentes, sendo os dados armazenados e recolhidos por aplicações diferentes em momentos diferentes, com os mesmos dados a serem atualizados de forma independente, com grande probabilidade de ocorrerem incoerências e/ou contradições (redundância não controlada). As aplicações efetuam o interface físico com os dados que processam. Se o mesmo ficheiro de dados é usado por mais de uma aplicação a especificação física vai estar definida em cada aplicação, tornando a manutenção muito complexa. Ainda existem milhares de sistemas de gestão de ficheiros, em plena exploração e desenvolvimento. B A Ficheiro X Sistema de Gestão de Ficheiros: C D E Ficheiro Y Ficheiro Z 1

2 Uma atitude de constante modernização, mais clareza e transparência e a adoção de tecnologias, mais produtivas, eficientes e eficazes, provocaram o avanço para as Bases de Dados e Sistemas de Gestão de Bases de Dados. Uma Base de Dados é uma coleção de dados estruturados e logicamente relacionados entre si que representam informações sobre uma determinada área e de forma a satisfazer as necessidades dos utilizadores. Ser não-redundante, não ter informações duplicadas, independente de determinado programa, ser utilizável por todos os programas, incluir todas as inter-relações de dados que forem necessárias e possuir um método comum de recuperação, inserção e correção de dados, são algumas das mais importantes características numa Base de Dados. Podem-se classificar em quatro principais estruturas logicas. As BD s hierárquicas, BD s em rede, BD s orientadas a objetos e as BD s relacionais, mais populares, onde a informação é mantida em tabelas. Se a função duma base de dados fosse simplesmente a de armazenar dados, a sua organização seria relativamente simples. A complexidade estrutural das bases de dados resulta do facto de que ela deve também mostrar as relações que existem entre os dados. Modelo Relacional: O Modelo Relacional de Bases de Dados é atualmente o modelo mais popular, devido ao facto de apresentar grande simplicidade e ainda assim possuir grande capacidade de resposta às necessidades dos utilizadores. O Modelo Relacional foi apresentado por Edgar F. Codd em 1970 e representou, à época, uma verdadeira revolução. A estrutura básica do modelo relacional é a tabela, também chamada relação. Uma base de dados relacional é formada por um conjunto de tabelas que se relacionam através da partilha de atributos comuns. No modelo relacional os dados são representados como um conjunto de relações. Uma relação é uma estrutura lógica representada por uma tabela com linhas e colunas. No modelo relacional as relações são utilizadas para guardar informação sobre os objetos que queremos representar na BD. Um atributo é uma coluna de uma relação à qual atribuímos um nome. Um tuplo é uma linha de uma relação. Para cada atributo define-se o seu domínio. O domínio de um atributo traduz a gama de valores possíveis que esse atributo pode tomar. Características das tabelas numa BD relacional O valor de cada atributo é atómico, os atributos de uma relação devem ter identificadores distintos, os tuplos/registos de uma relação devem ser distintos, a ordem dos registos numa relação não tem qualquer significado, o valor de alguns atributos num registo poderão ser desconhecidos ou não existir, as tabelas podem ser: 2

3 Tabela base constituem o esquema da BD, onde estão realmente armazenados os dados. Tabela virtual não tem existência própria pois são derivados a partir de tabelas base com o objetivo de proporcionar vistas parciais sobre o esquema da BD. Vantagens do Modelo Relacional: Base teórica do modelo baseada na teoria matemática das relações, estruturas de dados simples, suporte de linguagem SQL, independência física e lógica dos dados, facilidade no desenvolvimento de aplicações, facilidade de instalação e operação, simplificação do desenho de BD, suporte a BD distribuídas, capacidade de crescimento. Toda a informação (dados e dicionário de dados) de uma BD está representada ao nível lógico em tabelas organizadas em linhas e colunas Acesso garantido o acesso aos dados de uma BD é garantido pela combinação do nome da tabela, do valor da chave primária e do nome da coluna. Tratamento sistemático de valores nulos os valores nulos (zeros ou brancos) são usados para representar a falta de informação. A BD é representada ao nível lógico por tabelas que descrevem a sua estrutura, da mesma forma que os dados normais. Tem de haver pelo menos uma linguagem com instruções que permitam definir: os dados, as vistas, manipulação dos dados, as restrições de integridade, autorizações e procedimentos de segurança. Numa vista todos os dados atualizáveis que forem modificados, devem ver essa modificação expressa nas tabelas base. A capacidade de manejar uma relação da BD implica não só a pesquisa dos dados, mas também a sua inserção, atualização e supressão. Alterações na organização física dos ficheiros ou nos métodos de acesso não devem afetar o nível conceptual. Alterações no esquema da BD que não envolvam perda de informação, não devem refletir-se no nível físico. As restrições de integridade devem ser especificadas independentemente dos programas de aplicação e armazenadas no dicionário de dados. As aplicações e as respetivas operações não precisam de ser modificadas quer o sistema suporte seja distribuído ou não. Se um SGBD tem uma linguagem de baixo nível, esta não deve subverter as características de integridade e segurança expressas na linguagem de alto nível. 3

4 Características Descrição de Dados Organização de Dados Construção de Dados Busca Descrição Linhas, Colunas e Tabelas Múltiplos arquivos relacionados Definição pelo preenchimento de formulários Buscas simples e complexas por mecanismo próprio Navegação Referências cruzadas Mapeamento Relacionamento lógico qualquer entre arquivos Permite mapeamento dinâmico Processamento Permite processamento de conjuntos Um SGBD, são os recursos específicos para facilitar a definição, construção e manipulação das bases de dados, funcionando como um interface entre as aplicações e os dados necessários para a execução dessas mesmas aplicações. Sistema de Gestão de B Ap licação A S istem a de Base de Dad os Base de dados: C S G B D Base de Dados D A plic aç ão E Os dados estão organizados num único conjunto, isto é, encontram-se interligados numa única unidade de armazenamento (do ponto de vista lógico, não físico), o SGBD centraliza o acesso físico aos dados, as aplicações têm apenas um interface lógico e não físico, as aplicações não necessitam de conhecer os detalhes físicos do armazenamento dos dados, sendo o SGBD que os fornece no formato pretendido, o SGBD é a única entidade que manipula a base de dados, o interface lógico entre as aplicações e os dados, faz-se através do armazenamento na base de dados dos Metadados (descrição dos dados) e Dicionário de Dados (catálogo de entidades). O dicionário de dados atua como um filtro, permitindo ao SGBD interpretar a estrutura dos 4

5 dados disponibilizando um interface lógico para as aplicações, separando os dados e as aplicações e reduzindo a redundância dos dados. Os modelos de dados baseados em registos possuem linguagens para expressar consultas e atualizações na BD, chamadas de Linguagens de SGBD. Algumas delas atuam sobre o esquema da BD, outras sobre os dados armazenados. DDL (Data Definition Language) Permite especificar o esquema da Base de Dados, através de um conjunto de definições de dados. O esquema da BD fica armazenado numa área do SGBD chamada de Dicionário de Dados. DML (Data Manipulation Language). Em relação à Base de Dados, a manipulação dos dados dá-se pelas seguintes operações: - Recuperação da informação armazenada. Esta recuperação é no sentido de tornar a informação armazenada no banco disponível ao usuário e/ou programa aplicativo; - Inserção de novas informações; - Exclusão de informações; - Modificação de dados armazenados. Uma DML permite ao utilizador aceder ou manipular os dados, vendo-os da forma como são definidos no nível de abstração mais alto do modelo de dados utilizado. A linguagem SQL (Structured Query Language) é um bom exemplo, pois contempla uma DDL e uma DML. Existem diversos tipos de SGBD s a funcionar em vários sistemas operativos. Microsoft SQL Server, Microsoft Access, para o S.O. Windows. Oracle, PostgreSQL, MySQL, multiplataforma. DB2, IBM/Informix para o z/os da IBM. Oracle: O Oracle é um sistema de gestão de bases de dados produzido pela empresa Oracle Corporetion, que teve inicio no final da década de 70, quando Lawrence Ellison encontrou uma descrição de um protótipo funcional de uma base de dados relacional. Ellison e mais dois companheiros, Robert Miner e Edward Oates, fundaram a empresa com o nome de Relational Software Incorporated (RSI) que comercializava o SGBDR (Sistema de Gestão de Bancos de Dados Relacionais) denominado Oracle e que foi o primeiro SGBD relacional comercializado no mundo. 5

6 O SGBD Oracle é escrito em linguagem C e pode ser instalado em múltiplas plataformas, tais como Unix, Linux, HP/UX, BIM AIX, IBM VMS e Windows. O ambiente onde corre uma base de dados Oracle é constituído por um conjunto de ficheiros em disco (Data files), um conjunto de processos (Background Processes, Server Processes e User Processes), uma área de memória partilhada por esses processos (SGA - System Global Area) e um Listener. O SGBD Oracle apresenta uma grande facilidade de uso, potência e ótima relação custo/desempenho. Vem pré-ajustado e pré-configurado para os ambientes de grupos de trabalho, dinâmicos e diversificados. O Oracle contém um conjunto totalmente integrado de ferramentas de gestão simples de usar, além de recursos completos de distribuição, replicação e utilização na Web. Ferramentas de administração do Oracle: Oracle Manager (SQL*DBA) NetWork Manager Oracle Enterprise Manager Import/Export : uma ferramenta que permite trocar dados entre dois bancos Oracle. Ferramentas de desenvolvimento do Oracle: Oracle Designer Oracle Developer SQL*Plus : uma interface interativa para enviar solicitações SQL e PL/SQL para o banco de dados. SQL*Plus permite, principalmente, configurar o ambiente de trabalho Oracle Developper : trata-se de um pacote de produtos destinados à conceção e à criação de aplicações cliente-servidor. Oracle Forms : permite interrogar a base de dados de maneira gráfica sem conhecimento prévio da linguagem SQL. SQL*Forms permite desenvolver aplicações gráficas (janelas, formulários) que permitem selecionar, alterar e suprimir dados na base de dados. Oracle Reports (SQL*ReportWriter) : permite realizar estados. Oracle Graphics : uma ferramenta de geração automática de gráficos dinâmicos para apresentar graficamente estatísticas a partir das bases de dados. Procedure Builder : permite desenvolver procedimentos, funções e pacotes. Ferramentas de programação: Oracle dispõe de um grande número de interfaces (API) que permitem aos programas escritos em diversas línguas de servir de interface com a base de dados (chamados de précompiladores) formam uma família cujo nome começa por PRO* : 6

7 Pro*C Pro*Cobol Pro*Fortran Pro*Pascal Os recursos de acesso a dados distribuídos e replicados permitem que os utilizadores partilhem dados relacionais entre aplicativos e servidores. As capacidades internas de utilização da Web proporcionam uma solução completa para a implementação de uma Intranet. O Oracle é um SGBD fácil de usar e através de consultas e atualizações distribuídas permitem a partilha de dados entre vários servidores, com a consistência de dados garantida. A replicação de dados permite que os utilizadores criem várias cópias de leitura de partes ou de tabelas completas com a integridade de dados garantida. Os links de bancos de dados permitem que dados remotos sejam definidos e utilizados como se fossem locais, garantindo que os aplicativos nunca precisem de recodificação, caso os dados sejam transferidos de um nó para outro. O Oracle Enterprise Manager permite uma fácil gestão das bases, através de um interface totalmente gráfico. Ferramentas de gestão local executam tarefas críticas de forma rápida e fácil, de forma independente ou em conjunto com a consola de gestão central. As tarefas de gestão local incluem: - Inicialização e paragem temporária da base de dados; - Criação dos utilizadores e atribuição de funções/privilégios; - Monitorização de sessões; - Backup e recuperação da base de dados; - Criação de tabelas e gestão de tamanhos; - Importação e exportação de dados. O Oracle oferece um acesso aberto aos dados através de uma variedade de métodos padrão, como a ODBC, Oracle Objects for OLE, JDBC e drivers originais da Oracle. Oferecendo conectividade aberta com implementação livre, o Oracle ajusta-se a qualquer ambiente, independentemente dos padrões vigentes na corporação. O Oracle Objects for OLE oferece um controle personalizado (OCX ou ActiveX) combinado a um servidor OLE que permite a exploração da funcionalidade original do Oracle a aplicativos Windows. Vantagens em utilizar o SGBD Oracle: * Grande otimização de performance para dados em grande quantidade; * Robustez, segurança dos dados, confiabilidade, organização racionalizada e grande capacidade de expansão do sistema; * Permite carregamento de diversos tipos de dados binários como, por exemplo, imagens em geral, filmes, sons, etc.; 7

8 * Trata-se de um sistema naturalmente multiusuário, permitindo a edição, atualização, consulta simultânea de dados/mapas/metadados por diversas pessoas, inclusive via internet/intranet; * Permite a criação de programas que fazem carregamento automático de informações, Server ou Unix só para a parte do servidor). 2. Administrador de Bases de Dados: As atividades dos administradores de banco de dados incluem: Instalar e configurar a Base de Dados. Avaliar como o SGBD e as suas aplicações podem usar melhor os recursos disponíveis, quantas unidades de disco estão disponíveis para o SGBD e suas bases de dados, que quantidade de memória está disponível para as instâncias do SGBD, qual a estrutura lógica de armazenamento da base de dados e projetar uma estratégia de backup da BD. Responsável máximo pelo bom funcionamento de todo o sistema. Manter contato com funcionários e executivos da empresa para conhecer suas necessidades. Definir a estrutura de armazenamento e a estratégia de acesso. Especificar os controles de segurança e integridade da BD. Monitorizar o desempenho da BD, organizando o sistema de forma a obter o melhor rendimento. Proteger os dados de acessos não autorizados. Servir de elo de ligação aos diferentes utilizadores. Controlar a partilha dos dados por vários utilizadores simultaneamente. Definir a estratégia de backup e recuperação. Backup é uma tarefa essencial para todos os utilizadores de bases de dados e tem como objetivo salvaguardar a informação já existente. Normalmente, normas e calendários para procedimentos de backup e recuperação para cada banco de dados, são definidos pelo Administrador da Base e os backup s são feitos automaticamente pelo software do SGBD, para suporte físico, cd-rom, dvd, disco rígido externo, bandas magnéticas e backup externo (também denominado backup online, onde os dados são enviados pela internet ou através da rede para outro ambiente, e são armazenados em equipamentos de alta segurança). 3. Segurança de Bases de Dados: Uma informação útil pode ser usada a favor ou contra pessoas e empresas. Por isso é importante que se possua informações corretas e devidamente protegidas, de forma a evitar que algum dado crítico, seja alterado, destruído, ou divulgado sem autorização. 8

9 Segurança física: Considera as ameaças físicas como incêndios, desabamentos, alagamento, acesso indevido de pessoas, forma inadequada de tratamento e manuseamento do material. Segurança lógica: Visa a proteção contra ameaças ocasionadas por vírus, acessos remotos à rede, backup s desatualizados, violação de senhas, etc. A hierarquia da segurança de uma BD pode também definir os acessos e as permissões sobre objetos e pode ser classificada em três grupos principais. Os Administradores do SGBD, responsáveis pela definição da estrutura de armazenamento e a estratégia ou método) de acesso, concessão de autorização para acesso a dados, definição de controlos de integridade, etc., e o Administrador de Dados responsável pela definição, atualização do esquema da Base de Dados e dos atributos e elementos de dados, os programadores de aplicações que criam e desenvolvem software para o SGBD e os utilizadores sofisticados, especialistas e básicos que apenas executam operações de manipulação de dados. Aspetos gerais da segurança em Bases de Dados: Evitar violação de consistência dos dados; Segurança de acesso (utilizadores e aplicações); Segurança contra falhas (recuperação); Manutenção de histórico de atualizações e backups da BD; Os princípios básicos da segurança da informação são: Confidencialidade: garantir que a informação só é acessível a pessoas autorizadas. Integridade: a informação só pode ser alterada por pessoas autorizadas; Disponibilidade: garantir de que as pessoas autorizadas obtenham acesso à informação e aos ativos correspondentes sempre que necessário. Dessa forma, garantir a segurança da informação é fazer com que as informações permaneçam confidenciais, integras e disponíveis para as pessoas certas na hora certa. 9

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