Introdução. descrever os tipos de interfaces e linguagens oferecidas por um SGBD. mostrar o ambiente de programas dos SGBD s
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- Carmem Nunes Alcântara
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1 Introdução Contribuição do Capítulo 2: discutir modelos de dados definir conceitos de esquemas e instâncias descrever os tipos de interfaces e linguagens oferecidas por um SGBD mostrar o ambiente de programas dos SGBD s mostrar os tipos de arquitetura cliente/servidor mostrar a classificação dos SGBD s Modelos de dados e esquemas Modelos de dados usados para descrever a estrutura do BD conceituais: descrevem os dados como os usuários os percebem utilizam conceitos como entidades, atributos e relacionamentos entidade: um objeto do mundo real ou um conceito» um funcionário, um projeto atributo: propriedade ou característica que ajuda a descrever uma entidade» nome do funcionário, seu salário relacionamento: mostra uma associação entre duas ou mais entidades» funcionário que trabalha em um projeto 1
2 Modelos de dados e esquemas Modelos de dados conceitual: modelo entidade-relacionamento (cap.3) representacionais: oferecem conceitos que podem ser entendidos pelos usuários e contêm detalhes de armazenamento dos dados mais usados em SGBD s modelo de dados relacional modelos de rede e hierárquicos (usados no passado) físicos: descrevem os detalhes de como os dados estão armazenados Modelos de dados, esquemas e instâncias Esquema do banco de dados a descrição do BD em geral, espera-se que não seja alterado freqüentemente a próxima Figura (1) apresenta o diagrama esquemático do BD do Cap.1 apresenta a estrutura de cada entidade mostra os nomes das entidades e dos atributos não apresenta as instâncias reais das entidades não exibe o tipo do dado não representa restrições não exibe relacionamento entre as entidades 2
3 Modelos de dados, esquemas e instâncias Diagrama esquemático para o BD do Cap.1 Arquitetura de três-esquemas 3
4 Arquitetura de três-esquemas Objetivo separar o usuário da aplicação do BD físico realização das 3 características importantes da abordagem com uso de BD: separação dos programas e dos dados suporte a múltiplas visões uso de catálogo para descrever o BD Três níveis: interno: utiliza o modelo de dado físico que descreve a estrutura de armazenamento físico do BD conceitual: utiliza o modelo de dado representacional para descrever entidades, atributos, tipos de dados, conexões, operações, restrições... externo: abrange as visões dos usuários SGBD transforma uma solicitação definida no nível externo em uma solicitação do nível conceitual, para então, transformá-la em uma solicitação do nível interno, a fim de processar o BD armazenado Independência dos dados Processos de transformação de solicitações e resultados entre os níveis são chamados de mapeamentos Independência dos dados: capacidade de mudar o esquema em um nível sem que ocorram alterações do esquema no próximo nível mais alto lógica: capacidade de alterar o esquema conceitual sem mudar o esquema externo ou os programas adicionar entidades e/ou atributos novos física: capacidade de mudar o esquema interno sem ter de alterar o esquema conceitual reorganização de arquivos físicos criação de rotas de acesso para melhorar o desempenho da recuperação ou atualização dos dados Apenas o mapeamento entre os dois níveis é modificado para atender essas alterações os dois níveis de mapeamentos podem criar overhead durante a compilação ou a execução de uma consulta ou um programa caso haja muitas alterações nos esquemas 4
5 Linguagens de SGBD Em um projeto de BD primeiro se especifica os esquemas conceitual e interno e os mapeamentos entre os dois linguagem de definição dos dados (DDL Data Definition Language) usada pelo DBA para definir os 2 esquemas compilador DDL para processar os comandos DDL identificar as entidades e armazenar a descrição do esquema no catálogo do SGBD Quando os esquemas do BD estiverem compilados e o BD populado com os dados os usuários devem ter meios para manipular este banco recuperação, inserção, remoção e modificação dos dados são feitas através da linguagem de manipulação dos dados (DML Data Manipulation Language) Linguagens de SGBD DML (Data Manipulation Language) não procedural usada para especificar suas próprias operações os comandos podem ser introduzidos interativamente de um monitor podem estar embutidos em uma linguagem de programação procedural precisa estar embutida em uma linguagem de programação (chamada de linguagem hospedeira) recupera os registros de forma individual e os processa separadamente Uma linguagem de BD mais abrangente é a linguagem relacional, SQL (Structure Query Languagem) representa uma combinação das linguagens DDL e DML comandos de especificação de restrições, evolução de esquema e outros recursos 5
6 Interfaces do SGBD Baseadas em Menus para os clientes WEB ou Navegação (Browsing) listas de opções, chamadas menus, que o guiam durante a formulação de uma pesquisa Baseadas em Formulários exibe um formulário projetado e programado para o usuário iniciante Gráficas para os Usuários através de uma interface gráfica (GUI Graphical User Interface) o usuário especifica uma consulta manipulando um diagrama Usuários Parametrízáveis os programadores projetam e implementam uma interface para cada classe de usuários um pequeno conjunto de operações/comandos é disponibilizado Interface para o DBA comandos privilegiados: criação de contas, ajuste de parâmetros, mudança de esquemas, etc Módulos componentes de um SGBD e suas interações 6
7 Módulos componentes do SGBD O BD e o catálogo de SGBD são armazenados em disco o acesso aos discos é controlado pelo sistema operacional (SO) o SGBD interage com o SO quando precisa acessar os discos Os círculos identificados A, B, C, D e E acessos controlados pelo gerenciador de dados armazenados executam as transferências de dados entre o disco e a memória principal O compilador DDL processa as definições do esquema armazena as descrições dos esquemas (metadados) no catálogo do SGBD O processador de BD em tempo de execução controla o acesso ao banco em tempo de execução executa os comandos para recuperação ou atualização no BD Módulos componentes do SGBD O compilador de pesquisa (query) analisa a sintaxe das consultas gera as chamadas ao processador em tempo de execução para executar o código O pré-compilador extrai os comandos DML escritos em uma linguagem de programação hospedeira os comandos são compilados pelo compilador DML os códigos de acesso ao BD são gerados o restante do programa é enviado ao compilador da linguagem hospedeira códigos-objetos dos comandos DML e do programa são acoplados transação customizada inclui as chamadas para o processador em tempo de execução 7
8 Utilitários dos Sistema de BD Existem utilitários que auxiliam o DBA no gerenciamento do sistema de BD carregamento / loading / ferramentas de conversão dadas a fonte existente e as descrições de armazenamento do BD destino, o utilitário formata os dados e os armazena no BD backup cria uma cópia do BD para uma eventual necessidade de restauração do banco backup incremental reorganização de arquivos reorganizar de uma outra forma para melhorar seu desempenho monitoramento de desempenho fornece estatísticas para o DBA tomar decisões outros: para classificação, execução de compressão de dados, monitoramento de acesso, etc Arquiteturas para os SGBD s Arquitetura centralizada os grandes computadores centrais processavam todas as funções do sistema programas de aplicação, interface com os usuários e funcionalidades do SGBD 8
9 Arquiteturas para os SGBD s Arquitetura cliente/servidor evolução reflete as tendências de ter vários PC s e workstations conectados via redes de comunicações a vários servidores WEB BD Aplicações (servidores de impressão, s, de arquivos) Arquitetura de cliente/servidor no nível lógico Arquitetura cliente/servidor Arquiteturas para os SGBD s Arquitetura de cliente/servidor no nível físico 9
10 Arquiteturas para os SGBD s Estrutura básica de um SGBD cliente/servidor as funcionalidades são distribuídas: módulo cliente e módulo servidor módulo Cliente: PC ou workstation programas de aplicação interfaces do usuário (GUI s) o padrão ODBC (Open Database Connectivity)» fornece as interfaces para o programa de aplicação (API s)» permitem que os programas do lado cliente se conectem ao SGBD módulo Servidor armazenamento de dados e recuperação controle de acessos e de concorrência buferização Classificação dos SGBD s Critérios para classificar modelo de dados (*** principal classificação) relacional: atualmente bastante usado, apresenta um BD como uma coleção de tabelas e utiliza a linguagem de consulta SQL objeto: define um BD em termos de objetos, suas propriedades e operações que são organizados em classes e hierarquias objeto-relacional: relacional com incorporação de conceitos de BD objeto de rede: antigo, relacionamento 1:N, linguagem associada precisa estar embutida em uma linguagem de programação hospedeira hierárquico: antigo, representa os dados em estruturas de árvores hierárquicas, cada hierarquia representa um número de registros relacionados XML (extended Markup Language): padrão de intercâmbio de dados na Internet, utiliza estruturas de árvores hierárquicas, assemelha-se ao de objeto mas com terminologia diferente 10
11 Critérios para classificar Classificação dos SGBD s número de usuários único: suportam apenas um usuário por vez (PC) multiusuários: auxiliam múltiplos usuários simultaneamente número de sites centralizado: pode suportar vários usuários mas o SGBD e o BD estão alocados em um único site distribuído: o BD e o SGBD estão distribuídos em vários sites conectados pela rede 11
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