MATA60 BANCO DE DADOS Aula 2- Sistema Gerenciador de Banco de Dados. Prof. Daniela Barreiro Claro

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1 MATA60 BANCO DE DADOS Aula 2- Sistema Gerenciador de Banco de Dados Prof. Daniela Barreiro Claro

2 Agenda SGBD Visão Geral Componentes Vantagens Arquitetura de um SGBD FORMAS - UFBA 2 de X

3 SGBD Um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD) é uma coleção de programas que habilitam usuários a criar e manter um banco de dados. O SGBD é um software de propósito geral, que facilita o processo de definição, construção e manipulação de um banco de dados. O grande objetivo de um SGBD é oferecer uma visão abstrata dos dados, com disponibilidade eficiente, aos usuários. FORMAS - UFBA 3 de X

4 SGBD FORMAS - UFBA 4 de X

5 SGBD Fonte: Notas de aulas do Prof. Clodis Bocarioli FORMAS - UFBA 5 de X

6 SGBD Processador de Consultas Compilador DML Traduz comandos DML em instruções de baixo nível, entendidos pelo componente de execução de consultas. Além disso, otimiza a solicitação do usuário. Pré-compilador para comandos DML inseridos em programas de aplicação: Convertem comandos DML em chamadas de procedimentos normais da linguagem hospedeira. Interpretador DDL Interpreta os comandos DDL e os registra no dicionário de dados. Componentes de execução das consultas Executa instruções de baixo nível gerada pelo compilador DML. 6 de X

7 SGBD Gerenciador de Memória Um dos principais objetivos de um Sistema de Banco de Dados é simplificar e otimizar o acesso aos dados. O desempenho de um SGBD depende diretamente da eficiência das estruturas usadas na representação dos dados e do quanto este sistema está apto a operar essas estruturas de dados Um dos principais módulos de um SGBD é o gerenciador de memória, responsável por fazer a interface entre o armazenamento de dados em um nível mais baixo e as consultas e programas de aplicação submetidos ao sistema. Ele também realiza a interface do SGBD com o Sistema de Arquivos do Sistema Operacional. FORMAS - UFBA 7 de X

8 SGBD Gerenciador de Memória Gerenciamento de autorizações e integridade Testam o cumprimento das regras de integridade e a permissão ao usuário no acesso ao dado. Gerenciamento de Transações Cuida da execução das transações. Administração de buffer Responsável pela intermediação de dados do disco para a memória principal e pela decisão de quais dados colocar em memória auxiliar. Administração de arquivos: Gerencia a alocação de espaço no armazenamento em disco e as estruturas de dados usadas para representar estas informações armazenadas em disco. FORMAS - UFBA 8 de X

9 SGBD Armazenamento em Disco Arquivo de dados armazena os dados (o banco de dados propriamente dito). Dicionário de dados Metadados - definições e descrições sobre a estrutura que forma o BD (metadados); Definições da estrutura de cada arquivo, o tipo e formato de armazenamento de cada item de dados, e várias restrições dos dados; Índices: estrutura que otimizam o acesso aos itens de dados. Estatística de dados: armazena informações estatísticas relativas aos dados contidos no banco de dados. Essas informações são usadas pelo processador de consultas para seleção de meios eficientes para execução de consultas. 9 de X

10 SGBD Usuários Diferentes usuários podem acessar a mesma parte de dados no mesmo momento (acesso concorrente). Pessoas que trabalham com SGBDs Desenvolvedores do SGBD Constrõem o software do SGBD Projetista do Banco de Dados Determinam a estrutura e identificam os dados que serão armazenados Usuário Final Pessoas cujas profissões requerem um acesso a um banco de dados para consultas, atualizações e relatórios. 10 de X

11 SGBD Usuários Analistas de Sistemas e Programadores de Aplicações Desenvolvem pacotes que facilitam o acesso aos dados pelos usuários finais Os analistas determinam as solicitações dos usuários finais, além de desenvolver as especificações. Os programadores implementam essas especificações como programas. Administrador de Banco de Dados (DBA- Database Administrator) Autorização de acesso, coordenação e monitoração, segurança e tempo de resposta do sistema, sintonização. Cientista de Dados FORMAS - UFBA 11 de X

12 SGBD Principais Vantagens Independência dos Dados O SGBD provê uma visão abstrata dos dados. Disponibilização de um conjunto de interfaces de alto nível, o que facilita o desenvolvimento de aplicativos. Os dados podem ser compartilhados Acesso concorrente aos dados simulando um único usuário. A redundância pode ser reduzida Integração de dados pode reduzir ou até eliminar a redundância. 12 de X

13 SGBD Principais Vantagens A inconsistência pode ser evitada Há restrições de integridade que garantem que dados são inseridos sem prejudicar a integridade dos dados cadastrados. Suporte a transação Transação é uma unidade lógica de trabalho, envolvendo diversas operações (várias operações de atualização). Integridade pode ser mantida Assegurar que todos os dados no BD estão corretos. Segurança pode ser reforçada Pode forçar os controles de acesso que governam quais dados estão visíveis a diferentes classes de usuários. 13 de X

14 SGBD Um bom SGBD Um bom SGBD deve ter as seguintes características: Definição de dados Aceitar definições de dados (esquemas externos, conceitual, interno) Manipulador de Dados Lidar com requisições dos usuários para buscar, atualizar, incluir e excluir dados Otimização e execução As requisições devem ser processadas por um otimizador, cuja finalidade é determinar o modo eficiente de implementar a requisição. 14 de X

15 SGBD Um bom SGBD Segurança e integridade O SGBD deve rejeitar toda tentativa de violar as restrições de segurança e integridade definidas pelo DBA Recuperação de Dados e Concorrência Deve impor controles de recuperação e concorrência através do gerenciador de transações Dicionário de Dados Deve conter um catálogo com informações sobre os dados Também conhecido como metadados FORMAS - UFBA 15 de X

16 Evolução dos SGBDs Os precursores do SGBD década de 60 Arquivos ligados por ponteiros Exemplos: IDS.I (Honeywell) e IMS.I (IBM) PRIMEIRA GERAÇÃO fim da década de 60 Separaram a descrição dos dados da manipulação pelos programas Baseado nos modelos de rede e hierárquico Exemplos: SGBD TOTAL, IDMS, IDS 2 e IMS 2 FORMAS - UFBA 16 de X

17 Evolução dos SGBDs SEGUNDA GERAÇÃO década de 70 Modelo relacional, comercializado a partir de 1980 (SQL) Oracle, SQL Server, DB2, Informix, INGRES TERCEIRA GERAÇÃO década de 80 (in vitro) OO e OR QUARTA GERAÇÃO NoSQL, NewSQL, DW FORMAS - UFBA 17 de X

18 Arquitetura de SGBD Final de 1972, ANSI/X3/SPARC estabeleceram o relatório final do STUDY GROUP Objetivos do Study Group Determinar quais áreas da tecnologias de BD eram adequadas para PADRONIZAÇÃO Study Group Relatório: Somente as interfaces eram adequadas 18 de X

19 Arquitetura de Banco de dados Este relatório deu origem a arquitetura ANSI/X3/SPARC Arquiteturas podem ser classificadas quanto a funcionalidade e quanto a operacionalidade Funcional ANSI/X3/SPARC Referência Operacional Centralizada, Cliente/Servidor, 3 camadas e n-camadas 19 de X

20 Arquitetura Funcional ANSI/X3/SPARC Se divide em 3 níveis EXTERNO, CONCEITUAL e INTERNO Nível Externo Nível do usuário individual O programador lida com linguagens de programação Que tem DSL (Data Sublanguage) como por exemplo SQL SQL pode ser usada como linguagem de consulta autônoma Incorporada em outras linguagens como Java 20 de X Q

21 Arquitetura Funcional Nível externo É o conteúdo do BD visto por um usuário Exemplo Cartório Prisão Procurador Processo Movimentação MP Penal Desembargador Banco de Dados do Judiciário Juiz 21 de X

22 Arquitetura Funcional Nível Conceitual Visão do BD como os dados são realmente A visão conceitual permite definir o esquema conceitual Tipos de dados elementares dos objetos As entidades Os relacionamentos Eventualmente as regras que acompanham os dados, ou seja, restrições de domínio e cardinalidades. 22 de X

23 Arquitetura Funcional Nivel Interno Também conhecido como nível físico É o mais próximo do meio de armazenamento físico A definição do esquema interno necessita da prévia definição do BD O esquema interno define como os registros são armazenados e também os índices Mantém informações como: Registros (tamanho, campos que o compõe, etc) Caminhos de acesso ao registro (índice, etc) 23 de X

24 Mapeamento entre os níveis Dois principais mapeamentos Mapeamento Conceitual/Interno Especifica como a estrutura conceitual é armazenada fisicamente Mapeamento Externo/Conceitual Define a correspondência entre a visão externa específica e a conceitual Exemplo: Vários campos conceituais podem ser combinados em um único campo externo 24 de X

25 Arquitetura Funcional de Referência Arquitetura ANSI/X3/SPARC Compreender e distinguir os níveis de descrição e manipulação de dados Poucos SGBDs seguem/utilizam esta arquitetura atualmente Proposta: Arquitetura de referência Mais próxima dos SGBD atuais Baseada em dois níveis Esquema integra nível interno+nível conceitual Visão nível externo 25 de X

26 Arquitetura Funcional de Referência Analisador Análise Sintática (conforme a gramática) Análise Semântica (conforme o esquema ou a visão) Controlador Consulta é traduzida (modificada) em um formato interno Normalmente Álgebra relacional Otimizador Elaborar o plano de acesso otimizado 26 de X

27 Arquitetura Operacional Analisando as arquiteturas sob uma perspectiva de mais alto nível Ponto de vista operacional SGBD é um conjunto de processos e tarefas para satisfazer o usuário Operacionalmente, as arquiteturas de BD podem ser divididas em: Centralizadas, Cliente/Servidor, 3-camadas, n-camadas 27

28 SGBDs Comerciais FORMAS - UFBA 28 de X

29 SGBDs Comerciais FORMAS - UFBA 29 de X

30 SGBDs Comerciais DB2: FORMAS - UFBA 30 de X

31 Arquitetura dos SGBDs Comerciais PostgreSQL Arquitetura segue o modelo Processo por transação Trabalha com a memória compartilhada Ha um processo coordenador postmaster Funciona como o monitor de processos O backend segue a arquitetura de referência Análise, otimização e execução 31

32 Arquitetura dos SGBDs Comerciais IBM DB2 Aplicações clientes remotas utilizam um agente para se conectar ao BD É uma thread chamada Db2agent Cada BD possui um conjunto de processos que realizam as tarefas Busca prévia, limpeza do pool de buffer, logging e detecção de impasses Segue o Servidor de Transação, mas a memória compartilhada é particionada em memórias específicas MC de Servidor, de BD, de aplicação 32

33 Arquitetura dos SGBDs Comerciais Oracle Pode trabalhar ainda como Servidor Dedicado ou Compartilhado Servidor Dedicado processo servidor executa SQL processo de segundo plano Tarefas administrativas e de desempenho Servidor Compartilhado Aumenta o número de usuários que processos servidores podem admitir Processo é compartilhado com outras instruções. 33

34 Disciplina: MATA60 (2016.1) Semantic Formalisms and Applications Research Group Facebook: /formasresearchgroup Twitter: /formasresearchgroup FORMAS - UFBA