Banco de Dados. Aula 2 - Prof. Bruno Moreno 19/08/2011

Transcrição

1 Banco de Dados Aula 2 - Prof. Bruno Moreno 19/08/2011

2 Aula passada.. Apresentação do professor e disciplina Definição de Banco de Dados Sistema de BD vs Tradicional Principais características de BD Natureza autodescritiva de um sistema de BD Isolamento entre programas e dados, e abstração de dados Suporte a múltiplas visões dos dados Compartilhamento de dados e processamento de transação multiusuário 15:29

3 Roteiro PostgreSQL Profissionais de BD Vantagens do uso de BD Modelagem de Dados Esquema de Banco de Dados Arquitetura de Banco de Dados Independência de Dados Linguagens SGBD Utilitários do sistema de BD Classificação de SGBDs Modelo de Dados Relacional e OO 15:29

4 Banco de Dados I POSTGRESQL 15:29

5 PostgreSQL É objeto-relacional Padrão SQL 92/99 Um dos mais avançados SGBDs livres Open source Flexibilidade Confiabilidade Robustez Compatível com diversos SOs 15:29

6 PostgreSQL Acesso ao banco de dados psql Linha de comando PGadmin Ferramenta gráfica ODBC (Open Data Base Connectivity) Padrão para que aplicações acessem SGBDs 15:29

7 Banco de Dados I PROFISSIONAIS DE BD 15:29

8 Profissionais de BD Administrador de banco de dados (DBA) Projetistas de banco de dados Usuários finais Analistas de sistemas Programadores de aplicações 15:29

9 Profissionais de BD Administrador de banco de dados (DBA) Autoriza o acesso ao banco de dados Coordena e monitora seu uso Adquire recursos de software e hardware Projetistas de banco de dados Identificam os dados a serem armazenados Escolhem estruturas apropriadas para representar e armazenar esses dados 15:29

10 Profissionais de BD Usuários finais Pessoas cujas funções exigem acesso ao banco de dados Tipos Usuários finais casuais Acionam o banco de dados ocasionalmente Usam uma linguagem de consulta de BD Normalmente são gerentes de nível médio Usuários finais iniciantes ou paramétricos Usuários de aplicações que já foram programadas com consultas pré-definidas 15:29

11 Profissionais de BD Usuários finais Pessoas cujas funções exigem acesso ao banco de dados Tipos Usuários finais sofisticados Engenheiros, cientistas ou analistas que implementam aplicações que atendam a solicitações complexas Usuários isolados Autônomos que mantêm um BD pessoal Utilizam de pacotes de programas prontos com interfaces gráficas baseadas em menus fáceis de usar. 15:29

12 Profissionais de BD Analistas de sistemas Identificam as necessidades dos usuários finais Programadores de aplicações Implementam essas especificações como programas 15:29

13 Banco de Dados I VANTAGENS DO USO DE BD 15:29

14 Vantagens do uso de BD Controle de redundância Normalização de dados Desnormalização Às vezes é necessário usar a redundância controlada para melhorar o desempenho das consultas Id Nome convenio convenio_tel diagnóstico 1 Carlos ABC Dor pericordial 1 Carlos ABC Hipoglicemia 2 Flávia XYZ Dor pericordial 2 Flávia XYZ Hipoglicemia Id Nome convenio convenio convenio_tel 1 Carlos ABC ABC :29 Flávia XYZ XYZ Id_pac diagnóstico 1 Dor pericordial 1 Hipoglicemia 2 Dor pericordial 2 Hipoglicemia

15 Vantagens do uso de BD Restrição de acesso não autorizado Subsistema de segurança e autorização PostgreSQL Arquivos pg_hba e postresql Definição de usuários 15:29

16 Vantagens do uso de BD Oferta de armazenamento persistente para objetos do programa Objeto complexo em C++ ou Java Oferta de estruturas de armazenamento e técnicas de pesquisa para o processamento eficiente de consulta Índices Buffering Processamento e otimização de consulta 15:29

17 Vantagens do uso de BD Oferta de backup e recuperação Oferta de múltiplas interfaces do usuário Representação de relacionamentos complexos entre dados Pode incluir muitas variedades de dados que estão inter-relacionados de diversas maneiras 15:29

18 Vantagens do uso de BD Imposição de restrições de integridade Restrição de integridade de tipo Restrição de integridade referencial Um PROFESSOR para uma ou muitas TURMAS Restrição de chave ou singularidade Cada registro de DISCIPLINA deverá ter um valor exclusivo para Numero_disciplina Regras de negócio Um ALUNO deve estar matriculado em no mínimo 2 DISCIPLINAS e no máximo 4 15:29

19 Vantagens do uso de BD Dedução e ações usando regras Sistemas de banco de dados dedutivos Oferecem capacidades para definir regras de dedução Deduzir novas informações com base nos fatos armazenados no banco de dados Gatilhos Regra ativada por atualizações na tabela Procedimentos armazenados Procedimentos mais elaborados para impor regras 15:29

20 Banco de Dados I MODELAGEM DE DADOS 15:29

21 Modelo de dados Característica fundamental de BDs: abstração de dados Modelo de dados descrevem a estrutura de um banco de dados Fornece significado necessário para permitir abstração Estrutura de um banco de dados: 15:29 Tipos de dados Relacionamentos Restrições Operações básica para atualização e recuperação

22 Modelo de dados Modelos de dados Conceituais Modelos de alto nível Descrevem os dados como os usuários os percebem. Modelos representacionais Conceitos entendidos por usuários finais Sem detalhes de armazenamento de dados mas podem ser implementados de maneira direta Modelos de dados físicos Modelos de baixo nível Descrevem os detalhes de armazenamento

23 Modelo de dados Modelo de dados conceituais Entidade Representa um objeto do mundo real ou um conceito Ex: entidade funcionário e projeto Atributo Propriedade de interesse que descreve uma entidade Ex: atributo nome da entidade funcionário Relacionamento Representa a associação entre duas ou mais entidades Ex: Relacionamento entre funcionário e projeto

24 Modelo de dados Modelo de dados representacionais (implementação) Mais utilizados em SGBDs comerciais tradicionais Modelo de dados relacional Modelo de rede Modelo hierárquico Modelos de dados orientados a objetos Mais alto nível, próximo aos modelos conceituais Utilizam paradigma OO para armazenar dados

25 Modelo de dados Modelo de dados físicos Representam como os dados estão armazenados em arquivos no computador Registro, ordem de registro, rotas de acesso Uma rota de acesso torna a consulta em um banco de dados mais eficiente

26 Esquemas Descrição de banco de dados é diferente do banco de dados de fato Esquemas podem ser representados em diagramas Apresentam a estrutura das entidades Sem tipos, nem restrições

27 Estado do banco de dados Dados do banco de dados em um determinado momento Snapshot Conjunto corrente de ocorrências ou instâncias Cada inserção, atualização ou exclusão de dados altera o estado do banco de dados Ao se definir um esquema de banco de dados o estado correspondente é vazio

28 Estado do banco de dados Teremos um estado inicial quando o banco for populado ou carregado com dados iniciais A cada operação: um novo estado corrente O SGBD deve garantir que cada estado é um estado válido Satisfaz estruturas e restrições definidas no esquema

29 Banco de Dados I ARQUITETURA DE TRÊS ESQUEMAS

30 Arquitetura de três esquemas Características importantes da abordagem com uso de BD (1) Separação de programa e dados (2) Suporte a múltiplas visões de usuários (3) Uso de catálogo para armazenar a descrição do Banco de Dados Arquitetura três esquemas

31 Arquitetura de três esquemas Objetivo: separar o usuário da aplicação do banco de dados físico Esquemas são definidos em três níveis (1) Nível interno: esquema interno (2) Nível conceitual: esquema conceitual (3) Nível externo: esquema externo ou visões de usuários

32 Arquitetura de três esquemas (1) Nível interno Esquema Interno Descreve a estrutura de armazenamento físico do banco de dados Utiliza um modelo de dados físico Descreve detalhes completos do armazenamento de dados e caminhos de acesso ao banco de dados

33 Arquitetura de três esquemas (2) Nível conceitual Esquema Conceitual: modelo de dados representacional Descreve toda a estrutura do banco de dados para a comunidade de usuários Oculta detalhes das estruturas de armazenamento físico, concentrando-se na descrição de Entidades Tipos de dados Conexões Operações de usuários Restrições

34 Arquitetura de três esquemas (3) Nível externo Esquemas externos ou visões de usuários Cada esquema externo descreve a parte do banco que um dado grupo de usuários tem interesse Oculta o restante Implementado utilizando um modelo representacional

35 Arquitetura de três esquemas Os três esquemas são apenas descrições dos dados O dado existe somente no nível físico Nessa arquitetura, um usuário refere-se somente ao seu próprio esquema externo O SGBD é responsável por transformar essa solicitação em cada nível posterior

36 Independência de dados Capacidade de mudar de esquema sem que ocorram alterações no próximo nível de esquema A arquitetura 3-esquemas auxilia na independência de dados Existem dois tipos de independência de dados (1) Independência lógica de dados (2) Independência física de dados

37 Independência de dados (1) Independência lógica Capacidade de alterar o esquema conceitual sem mudar o esquema externo (programas) Exemplo: adição de novos registros ou item, variar restrições, redução de banco de dados (2) Independência física Capacidade de mudar o esquema interno sem alterar o esquema conceitual Exemplo: reorganização de arquivos físicos, criação de estruturas de dados diferenciadas

38 Banco de Dados I LINGUAGENS DE SGBD

39 Linguagens de SGBD Linguagem de definição de dados (DDL) Data Definition Language Define os dois esquemas Linguagem de definição de armazenamento (SDL) Storage Definition Language Especifica o esquema interno Linguagem de definição de visão (VDL) View Definition Language Especificar visões do usuário e seus mapeamentos ao esquema conceitual Linguagem de manipulação de dados (DML) Data Manipulation Language Incluem recuperação, inserção, exclusão e modificação dos dados

40 Linguagens de SGBD Tipos de DML Alto nível (não procedural) Pode ser utilizada para especificar operações de banco de dados complexas de forma concisa Um conjunto de cada vez ou orientadas a conjunto Baixo nível (procedural) Deve ser embutida em uma linguagem de programação de uso geral Um registro de cada vez

41 Utilitários do sistema de BD Carga Carrega os arquivos de dados existentes Backup Cria uma cópia de segurança do banco de dados Reorganização do armazenamento do banco de dados Reorganiza um conjunto de arquivos do banco de dados em diferentes organizações de arquivo Monitoração de desempenho Monitora o uso do banco de dados e oferece estatísticas ao DBA

42 Banco de Dados I CLASSIFICAÇÃO DE SGBDS

43 Classificação de SGBDs (1) Número de usuários Monousuário Multiusuário (2) Distribuição Centralizado Distribuído

44 Classificação de SGBDs (3) Custo Código aberto Diferentes tipos de licença (4) Modelo de dados Relacional Objeto Hierárquico e rede (legado) SGBDs XML nativos Objeto-relacional

45 Modelo de Dados Relacional Banco de Dados é representado como uma coleção de tabelas (relações) Cada relação pode ser armazenada como um arquivo separado A maioria utiliza uma linguagem de consulta de alto nível SQL

46 Modelo de Dados de Objetos Banco de dados em termos de objetos, suas propriedades e operações Paradigma OO Objetos com a mesma estrutura e comportamento pertencem a uma classe Classes são organizadas em hierarquias Operações são especificadas e pré-definidas no banco: métodos SGBDs relacionais estenderam os OOs Objeto Relacional ou Relacional Estendido

47 Lista de discussão e freqüência! Aula 2 - BD - Prof. Bruno Moreno 19/08/2011