UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU ESPECIALIZAÇÃO EM BANCO DE DADOS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU ESPECIALIZAÇÃO EM BANCO DE DADOS UM ESTUDO SOBRE BANCO DE DADOS COMO SERVIÇO EM COMPUTAÇÃO EM NUVENS FÁBIO ARRUDA GÓES FERREIRA CUIABÁ MT 2011

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU ESPECIALIZAÇÃO EM BANCO DE DADOS UM ESTUDO SOBRE BANCO DE DADOS COMO SERVIÇO EM COMPUTAÇÃO EM NUVEM FÁBIO ARRUDA GÓES FERREIRA Orientador: Prof. Dr. CRISTIANO MACIEL Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso Lato Sensu de Banco de Dados da Universidade Federal de Mato Grosso, como requisito para elaboração da Monografia do Curso Lato Sensu de banco de dados. CUIABÁ MT 2011

3 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU ESPECIALIZADA EM BANCO DE DADOS FOLHA DE APROVAÇÃO UM ESTUDO SOBRE BANCO DE DADOS COMO SERVIÇO EM COMPUTAÇÃO EM NUVENS FÁBIO ARRUDA GÓES FERREIRA Dissertação defendida e aprovada em 09 de fevereiro de 2011, pela comissão julgadora: Prof. Dr. Cristiano Maciel IC-UFMT Prof. Dr. Josiel Maimone de Figueiredo IC-UFMT Prof. Dr. Alessandro Copetti IC-UFF

4 AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Cristiano Maciel, pela orientação, principalmente pela confiança depositada em mim para entregar e apresentar esse trabalho dentro das datas estabelecidas, pela paciência, apoio e incentivo no decorrer da elaboração deste trabalho. A todo corpo docente do IC-UMFT, professores do curso de banco de dados que ministraram aulas para a turma. A minha namorada Kelly que muito paciente me ajudou nos momentos de stress, e que dispôs de minha presença nos fim de semanas para que eu pudesse fazer o curso; A minha família pelo apoio e pela ajuda financeira para realizar este curso; A todos os colegas de curso que tornaram as aulas descontraídas.

5 I SUMÁRIO LISTA DE TABELA... III LISTA DE FIGURAS... IV LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS... V LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS... V RESUMO... ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. ABSTRACT... VII 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos METODOLOGIA SISTEMAS DE BANCO DE DADOS CONCEITO VANTAGENS DO BANCO DE DADOS SISTEMA GERENCIADOR DE BANCO DE DADOS SGBD OBJETIVOS E FUNÇÕES BÁSICAS DOS SGBD S ARQUITETURA BÁSICA DE UM SGBD PROJETOS DE BANCO DE DADOS MODELOS DE BANCO DE DADOS MODELOS LÓGICOS BASEADO EM REGISTROS Modelo de dados relacional Modelo de banco de dados de rede Modelo de dados Hierárquico MODELOS LÓGICOS BASEADOS EM OBJETOS Modelo entidade-relacionamento Modelo Orientado a Objeto MODELO DE BANCO DE DADOS DISTRIBUÍDO MODELO DE BANCOS DE DADOS CORPORATIVO COMPUTAÇÃO EM NUVENS CONCEITO BENEFÍCIOS DA COMPUTAÇÃO EM NUVENS SEGURANÇA E PRIVACIDADE SERVIÇOS OFERECIDOS APLICAÇÕES TIPOS DE NUVENS ARQUITETURA EM NUVENS MapReduce Hadoop Sharding BANCO DE DADOS NAS NUVENS CONCEITO MODELO DE DADOS BASEADO EM SERVIÇOS... 53

6 II 5.3 LIMITAÇÕES DO MODELO DAAS CONSULTAS SEGURANÇA ARQUITETURAS UTILIZADAS EM BANCO DE DADOS EM NUVENS SISTEMAS GERENCIADORES DE BANCO DE DADOS PARA NUVENS Microsoft SQL Azure BigTable Cassandra SimpleDB Relational Cloud CouchDB ANÁLISE COMPARATIVA DE SGBDS PARA NUVENS MICROSOFT SQL AZURE BIGTABLE SIMPLEDB CASSANDRA RELATIONAL CLOUD COUCHDB CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 85

7 III LISTA DE TABELA TABELA 01. REGRAS DE SGSB - DATE (2004, P. 23) TABELA 02 - REQUISITOS PARA SGBD COMO UM SERVIÇO (CURINO ET AL. 2010) TABELA 03. COMPARAÇÃO DOS SISTEMAS (SOUSA ET AL. 2010)

8 IV LISTA DE FIGURAS FIGURA 01 - COMPONENTES DE UM SISTEMA DE BANCO DE DADOS (KORTH, 2006) FIGURA 02 - NÍVEIS DE ABSTRAÇÃO (KORTH, 2006) FIGURA 03 - MODELO RELACIONAL (MORAIS, 2009) FIGURA 04 - ENTIDADE RELACIONAMENTO (MORAIS, 2009) FIGURA 05 - MODELO DE COMPUTAÇÃO EM NUVEM (CAVALCANTI, 2010) FIGURA 06 - CAMADA CONCEITUAL DE UMA NUVEM (VOAS E ZHANG, 2009) FIGURA 07 - DATACENTER (SEA SERVER, 2011) FIGURA 08 - CONEXÕES EM NUVENS. (MENESES E CRUZ, 2009) FIGURA 09 - ARQUITETURA DE CLOUD (FOSTER, 2008) FIGURA 10 - PROCESSO DE CONSULTA CRIPTOGRAFADO (TRADUZIDO DE HOLANDA, 2008)... 58

9 V LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS SaaS IaaS PaaS DaaS SGBD B.I Software as a Service (Software Baseado em Serviço) Infrastucture as a Service (Infraestrutura Baseada em Serviço) Platform as a Service (Plataforma Baseada em Serviço) Database as a Service (banco de dados como Serviço) Sistema de Gerenciamento de banco de dados Business Intelligence (Inteligência do Negócio)

10 VI RESUMO FERREIRA, F. A. G. Um estudo sobre banco de dados como serviço em computação em nuvens. Cuiabá, p. Pós-Graduação Lato Sensu em Banco de dados. Instituto de Computação, Universidade Federal de Mato Grosso. Com a crescente demanda por armazenamento, processamento e disponibilidade de dados de diversas fontes e formas, grande empresas tem focado em criar novas formas de oferecer serviços de banco de dados. Com essa nova tendência, vem também sendo crescente a preocupação em garantir requisitos como segurança, agilidade, operabilidade, manutenabilidade, e, não menos importante, economizando recursos financeiros dos clientes. Neste ponto cria-se um novo paradigma para a gestão de dados em que um prestador de serviço terceirizado (hosts), oferece um banco de dados como um serviço prestado, proporcionando aos seus clientes mecanismos para criar, armazenar e acessar seus bancos de dados pela rede internet. Esses recursos ficam disponíveis sem que os clientes tenham a necessidade de saber que os dados estão espalhados geograficamente, porém garantindo a eles principalmente a velocidade do serviço, a flexibilidade de aumentar os recursos em questão de minutos com um custo de uso por utilização dos serviços. Face ao exposto, o presente trabalho trata o paradigma de banco de dados voltado para nuvem computacional, abordando alguns sistemas gerenciadores de banco de dados conhecidos e usados no meio empresarial, bem como a comparação entre segurança e armazenamento desses SGDBs. Os SGDBs investigados nesse trabalho são SQL Azure, Relational Cloud, CouchDB, SimpleDB e BigTable. A metodologia aplicada nesta pesquisa é exploratória e de forma comparativa, por meio de materiais bibliográficos e pesquisas em diversas fontes como livros e repositórios da Web. Palavras Chave: Computação em Nuvem; Banco de dados; Banco de dados como Serviço.

11 VII ABSTRACT FERREIRA, F. A. G. A study on the database as cloud computing service. Cuiabá, p. Pós-Graduação Lato Sensu em banco de dados. Instituto de computação, Universidade Federal de Mato Grosso. As the demand has growing for storage, processing and availability of data from various sources and forms, big companies have focused on creating new ways to provide services database. With this new trend comes also a rising concern as to ensure safety requirements, flexibility, operability, maintainability, and, not less important, saving financial resources of clients. At this point it comes a new paradigm for data management as an outsourced service provider (Hosts), offers a database as a service, providing mechanisms to its customers to create, store and access your bank Internet data over the network. These resource are available without customers have to know that the data are scattered geographically, but guaranteeing them primarily the speed of service, flexibility to increase resources in minutes at a cost of use by service utilization. In the of her Hans this essay of master discuss about the paradigm of database oriented for cloud computing, including some management systems, database known and used throughout business, as well as the comparison between security and storage of DBMSes. The DBMSes investigated in this work are Azure SQL, Relational Cloud CouchDB, SimpleDB and BigTable. The methodology applied in this research is exploratory and comparative way, by means of bibliographic materials and research from several sources such as books and web repositories Keywords: Cloud Computing, Database, Database as a Service.

12 10 1. INTRODUÇÃO A grande corrida armamentista das organizações na área de tecnologia tem aumentado o número de dados disponíveis, e tem uma exigência cada vez maior de segurança e confiabilidade dos seus dados e serviços gerados por novas aplicações como WEB 2.0, B.I (Business Intelligence); de maneira que, os métodos convencionais de armazenamento, processamento e distribuição já não são capazes de atender a tais demandas. Com as novas necessidades, grandes indústrias da área tecnológica, como GOOGLE INC e MICROSOFT, vem cada vez mais investindo em formas de quebrar paradigmas para compatibilizar o crescimento com a demanda crescente de dados gerados. A essa problemática tem se projetado o conceito de Cloud Computing ou computação em nuvem, que é uma forma nova de se construir as camadas de softwares, infraestrutura e banco de dados, baseados em servidores virtualizados ou não, disponibilizados para terceiros por fornecedores independentes e distribuídos geograficamente pelo mundo todo. Desta forma a organização troca seus recursos de processamento locais, por recursos disponibilizados pela nuvem, sem se preocupar como e onde está processando ou armazenando seus dados. A essa nova tendência, surgem também novos problemas para ser investigado, como o atual modelo de armazenamento e organização dos sistemas gerenciadores de banco de dados (SGBD). Os sistemas gerenciadores de banco de dados são em sua maioria relacionais, com a forma de armazenar, manipular e recuperar dados estruturados unicamente baseados em tabelas relacionadas por meio de chaves e organizadas por atributos, dificultando à alta escalonabilidade dos mesmos. Tornando o processo de construção do banco de dados em Nuvens, ou baseado em serviços em um trabalho complexo e/ou inatingível muitas das vezes. Novos SGDB estão introduzindo novas técnicas para adaptar ou resolver os problemas dos modelos relacionais de banco de dados. Os SGDBs desenvolvidos para tais soluções, ainda são poucos populares e com tecnologias diversas. As

13 11 principais serão pesquisados nesse trabalho, a fim de mostrar suas principais funções e delimitações, e traçar uma pequena amostra de alguns pontos como segurança, benefícios, armazenamento e outros fatores que venha ser encontrado em sua estrutura. 1.1 OBJETIVOS Objetivo Geral Traçar um comparativo das principais tecnologias envolvendo sistemas gerenciadores de banco de dados como serviço no modelo de nuvens computacionais, focando nos aspectos de armazenamento e segurança Objetivos Específicos I. Abordar a tecnologia de banco de dados em Nuvens. II. Traçar pontos fortes e fracos no uso de bancos de dados em Nuvens. III. Pesquisar por sistemas gerenciadores de banco de dados focados para nuvem. IV. Apresentar os benefícios principais do uso do SGDB para nuvem. 1.2 METODOLOGIA A metodologia utilizada é de pesquisas exploratórias e métodos comparativos, por meio de materiais bibliográficos e pesquisas na internet, incluindo bases de dados especializadas tais como Google acadêmico, Google books e Asssociation for Computing Machinery (ACM).

14 12 2. SISTEMAS DE BANCO DE DADOS Atualmente, as empresas precisam de informações rápidas, seguras e exatas para sobreviverem num mercado altamente competitivo. As ferramentas de banco de dados agrupadas na internet vem suprir essas necessidades, oferecendo fácil acesso a comunicação e manipulação de informações em qualquer parte do mundo. Com isso, vários fornecedores procuram satisfazer as necessidades do mercado, trazendo para os bancos de dados os recursos que as empresas e seus clientes necessitam, melhorando assim seus produtos. Este capítulo abordará sobre o sistema de banco de dados, demonstrando o seu conceito, os seus elementos, e as suas vantagens. Aborda ainda o funcionamento do sistema gerenciador de banco de dados (SGBD), bem como os seus objetivos e funções. Finalizando, descreve a arquitetura básica de um SGBD e discute o projeto de banco de dados CONCEITO O conceito de banco de dados segundo Medeiros (2006, p. 10): É uma das tecnologias mais poderosas e duradouras do ambiente de sistemas de informações. Ele inclui uma variedade de questões técnicas e gerenciais, além de recursos que estão no centro da cena dos sistemas de informação de hoje. Conforme vimos, o conceito acima destaca que o sistema de banco de dados é fundamentalmente um sistema computadorizado de manutenção de registros; em outras palavras, é um sistema computadorizado cujo objetivo, geral é armazenar informações e permitir que os usuários busquem e atualizem essas informações quando as solicitar. Conforme Biazus (2010): As informações em questão podem ser qualquer coisa que tenha algum significado ao individuo ou a organização a que o sistema deve servir, ou seja, qualquer coisa que seja necessária para auxiliar no processo das atividades desse individuo ou dessa organização. 1 1

15 13 Para Ozsu e Valduriez (2001, p. 14): Um sistema de banco de dados (SBD) é basicamente um sistema de manutenção de registros por computador. O objetivo dos SBDs é manter os registros e disponibilizar quando solicitados. Podemos dizer que a tecnologia de banco de dados deve-se especialmente aos especialistas que desenvolveram os sistemas nas organizações, sentindo eles a necessidade de um armazenamento de dados mais eficiente que os arquivos tradicionais, pois, estes apresentavam poucos métodos de acesso e predominantemente seqüencial. Segundo Korth (2006, p. 10) um banco de dados é uma coleção de dados inter-relacionados, representando informações sobre um domínio específico, ou seja, sempre que for possível agrupar informações que se relacionam e tratam de um mesmo assunto, posso dizer que tenho um banco de dados. Podemos dizer que, a definição de um banco de dados é um conjunto de informações, estruturadas de forma a organizá-la para facilitar operações como inserção, busca e remoção sobre estes dados. Estas informações são em regra manipuladas por um software que gerencia sua estrutura e operações que possam ser realizadas. Segundo Melo et al. (1997, p. 3), um sistema de banco de dados pode ser definido como um ambiente de hardware e software composto por dados armazenados em banco de dados (BD), o software que gerencia o banco de dados (SGBD) e os programas de aplicação. Banco de dados é um termo que deve ser aplicado apenas aos dados, enquanto o termo sistema gerenciador de bancos de dados deve ser aplicado ao software com a capacidade de manipular bancos de dados de forma geral. Porém, é comum misturar os dois conceitos. Ao final, temos que avaliar um sistema de banco de dados como o conjunto de quatro elementos básicos: dados, hardware, software e usuários. Date (2004, p. 18) conceituou que sistema de bancos de dados pode ser considerado como uma sala de arquivos eletrônica. A figura 01 ilustra os componentes de um sistema de banco de dados.

16 14 FIGURA 01 - Componentes de um sistema de banco de dados (KORTH, 2006) Segue conceitos dos elementos de um sistema de banco de dados: Conforme Date (2004, p. 20): dados (grifo nosso) é um repositório, que pode ser qualificado como integrado ou compartilhado. O banco de dados integrado visa ao controle de total eliminação da redundância de dados geralmente encontrada em sistemas de arquivos comuns (gerenciadores de arquivos); o compartilhado visa ao acesso de vários usuários a uma mesma parte dos dados, com finalidades distintas. A consistência e segurança dos dados são importantes para a computação em nuvem e acredita-se que futuras aplicações centradas em dados irão alavancar os serviços de dados em nuvem. De acordo com Heuser (2009, p. 28): Hardware (grifo nosso) tendo este como elemento os Volumes de armazenamento secundário são normalmente, discos magnéticos, que são usados para manter os dados armazenados, juntamente com os dispositivos de entrada/saída associados (unidades de discos, etc.), controladores de dispositivos, canais de entrada/saída e assim por diante. O Processador de hardware e memória é associado, para dar suporte à execução do software do sistema de banco de dados. Além disso, o hardware é a parte física do computador, onde engloba tudo que pode se visto e/ou tocado no computador, como por exemplo, o gabinete, placas, memórias e periféricos. Cada máquina física tem as mesmas configurações de software, mas pode ter variação na capacidade de hardware em termos de CPU, memória e armazenamento em disco. Para Korth (2006, p. 25): Software (grifo nosso) é uma camada no banco de dados físico, relacionados aos dados fisicamente armazenados e aos usuários do sistema, conhecida como administrador de banco de dados ou servidor de bando de dados ou, mais freqüentemente, como sistema gerenciador de banco de dados (SGBD). Todas as requisições de acesso ao banco de

17 15 dados são tratadas pelo SGBD; os recursos para acrescentar e remover arquivos (ou tabelas), buscar dados e atualizar dados em tais arquivos ou tabelas, e assim por diante, são facilidades fornecidas pelo SGBD. O sistema gerenciador de banco de dados é o componente de software mais importante entre todos os sistemas, mas não é o único. Conforme Medeiros (2006, p. 14): Outros componentes incluem utilitários, ferramentas de desenvolvimento de aplicações, recursos para auxiliar no projeto, geradores de relatórios e o gerenciador de transações. A sigla SGBD também é usada para citar, determinado produto especifico de um determinado fornecedor em particular. Date (2004, p ) afirma que: Usuários (grifo nosso) são os objetivos primordiais do sistema de banco de dados, proporcionarem ambiente para a consulta às informações e para o armazenamento de novas informações no banco de dados. Há diferentes tipos de usuários de um sistema de banco de dados e são diferenciados pela maneira que se propões a interagir com o sistema. Os profissionais de computação que trabalham com o sistema utilizando comandos de DML, são chamados de programadores de aplicação, os comandos de DML são programas escritos em linguagens de programação (Cobol, PL/1, Pascal, C). De acordo com Mecenas e Oliveira (2005, p. 30) em sua abra, ensina que: Estes programas são comumente chamados de programas de aplicação. Exemplos de programas de aplicação em um sistema bancário incluem um programa que gera cheques de pagamento, debita e credita uma conta, transfere fundos entre contas, etc. Os programadores são responsáveis pela escrita de programas de aplicações de banco de dados em alguma linguagem de programação. Esses programas acessam o banco de dados emitindo a requisição apropriada ao SGBD. Conforme Heuser (2009, p. 29): Usuários ocasionais (grifo nosso) são usuários sofisticados, que interagem com o sistema sem escrever programas. Em vez disso formulam requisições escrevendo suas consultas em linguagem de consulta. Cada uma dessas consultas é submetida a um processador de consultas, cuja função é quebrar um comando DML em instruções que o gerenciador do banco de dados entenda; Portanto, os usuários ocasionais, formulam suas solicitações ao banco de dados através de linguagens de consultas. Interagem sem escrever programas. Para Korth (2006 p ):

18 16 aplicações. Usuários simples (grifo nosso) são os usuários que não são sofisticados, que interagem com o sistema utilizando-se dos programas de aplicação existentes. Por exemplo, um caixa de banco que necessita transferir R$150,00 de uma conta A para uma conta B deve invocar um programa chamado transfer. Este programa deve perguntar ao caixa a quantidade de dinheiro a ser transferida e a conta para onde o dinheiro deve ser transferido; Ademais, o usuário simples interage com o sistema, através de programas de Conforme Date (2004, p. 21): Usuários especializados (grifo nosso) entram como usuários sofisticados que escrevem aplicações de banco de dados não adaptáveis aos padrões tradicionais de processamento de dados. Entre essas aplicações estão sistemas de computer-aided design, bases de conhecimento e sistemas especialistas, que armazenam dados com tipos de dados complexos como dados gráficos e dados de áudio e sistemas de modelagem de ambiente. Enfim, o usuário especializado escreve aplicações especializadas de banco de dados não tradicionais, como as: bases de conhecimentos, sistemas especialistas e tipos de dados complexos. 2.2 VANTAGENS DO BANCO DE DADOS O banco de dados armazena os dados em um único local na organização desta forma, eliminam-se redefinições de dados idênticos e reduz de maneira drástica a redundância, que anteriormente encontravam duplicadas nas diversas aplicações. No compartilhamento de dados há facilidade em integrar novas aplicações à organização, uma vez que não é necessário redefinir o que já existe, nem incluir dados já presentes no banco de dados. Conforme demonstra Mecenas e Oliveira (2005, p. 32) em sua obra: Todos os procedimentos para tratamento de dados são agora realizados pelo banco de dados causando uma independência dos dados, isto é, os dados não precisam estar na área de armazenamento onde executa a aplicação. Além disso, modificações nestes procedimentos não afetam a aplicação, ou seja, esta não necessita ser recopilada. O acesso do banco de dados é por meio de linguagens de alto nível. Anteriormente era necessário programar um procedimento para realizar uma operação sobre os dados, agora basta apenas escrever um pequeno comando nesta linguagem de manipulação.

19 SISTEMA GERENCIADOR DE BANCO DE DADOS SGBD O sistema gerenciador de banco de dados pode ser relacionado a um conjunto de programas inter-relacionados cujo objetivo principal é equipar um ambiente que seja adequado e eficiente para recuperar e armazenar informações de banco de dados, além de gerenciar o acesso e a correta manutenção dos dados armazenados. O acesso acontece por forma de linguagem onde aceita a comunicação com aplicação por meio de uma interface amigável ao usuário. Garantindo ao sistema gerenciador de banco de dados a integridade, segurança e concorrência, de modo a evitar dados inconsistentes. De acordo com Medeiros (2006, p. 16) em sua obra, demonstra que o: Surgimento teve início na década de 70 com o objetivo de facilitar a programação de aplicação de banco de dados (BD). Os primeiros sistemas eram caros e difíceis de usar, requerendo especialistas treinados para utilizar o SGBD específico. Com o transcorrer dos anos, os SGBD s foram evoluindo através de pesquisas e novas tecnologias foram desenvolvidas melhorando as interfaces e, portanto, facilitando o manuseio dos dados; conseqüentemente os SGBD s tornaramse mais populares entre as classes de profissionais da área de desenvolvimento. Conforme Date (2004, p. 22): O SGBD em regra interage com diversas aplicações de uma organização através da Linguagem de Manipulação de dados (DML) embutidos no seu código e a comunicação com os meios de armazenamento de dados geralmente é efetuada por meio de interface com o sistema operacional do equipamento, para leitura e gravação de dados. Podemos dizer que para o gerenciamento de dados, são importantes os itens como a integridade, segurança, concorrência, acesso e autorização, os quais citados são responsabilidade do sistema gerenciador de banco de dados. No próximo item serão apresentadas as principais funções dos SGBD s. Conforme o Machado (2008, p. 25) explana em sua obra: Existem algumas regras básicas e claras para que um sistema de manipulação de dados possa ser considerado um SGBD. Fica implícito que se ao menos uma das características abaixo não estiver presente no nosso "candidato" a SGBD, este poderá ser um Gerenciador de Arquivo de altíssima qualidade, "quase" um SGBD, mas não um SGBD.

20 18 No quadro abaixo podemos visualizar melhor as explicações referente às regras segundo Date (2004, p. 23): REGRA EXPLICAÇÃO Um SGBD não contém apenas os dados em si, mas armazena completamente toda a descrição dos dados, seus relacionamentos e formas Auto-Contenção de acesso. Normalmente esta regra e chamada de Meta-Base de dados. Quando as aplicações estiverem realmente imunes a mudanças na estrutura de armazenamento ou na estratégia de acesso aos dados, podemos dizer que Independência dos dados esta regra foi atingida. Portanto, nenhuma definição dos dados devera estar contida nos programas da aplicação. O chamado Modelo de dados e um tipo de abstração utilizada para fornecer esta representação conceitual. Neste modelo, um esquema das tabelas, seus relacionamentos e suas chaves de acesso são exibidas ao usuário, porem Abstração dos dados nada e afirmado sobre a criação dos índices, ou como serão mantidos, ou qual a relação existente entre as tabelas que devera ser mantida integra. Um SGBD deve permitir que cada usuário visualize os dados de forma diferente daquela existente previamente no banco de dados. Uma visão Visões consiste de um subconjunto de dados do banco de dados, necessariamente derivados dos existentes no banco de dados. Um SGBD deve gerenciar completamente a integridade referencial definida em seu esquema, sem precisar em tempo algum, do auxilio do programa aplicativo. Desta forma exige-se que o banco de dados tenha ao menos uma instrução que permita a gravação de uma serie modificações simultâneas e uma instrução capaz de cancelar uma série modificações. Por exemplo, Transações imaginemos que estejamos cadastrando um pedido para um cliente, que este deseje reservar cinco itens de nosso estoque, que estão disponíveis e, portanto é reservado, porem existe um bloqueio financeiro (duplicatas em atraso) que impede a venda. A transação devera ser desfeita com apenas uma instrução ao banco de dados, sem qualquer modificação suplementares nos dados. Em um Gerenciador de Arquivos uma situação típica e o chamado Dead- Lock, o abraço mortal. Esta situação indesejável pode ocorrer toda vez que um usuário travou um registro em uma tabela e seu próximo passo será travar um registro em uma tabela relacionada à primeira, porem se este registro estiver previamente travado por outro usuário, o primeiro usuário ficara paralisado, pois, estará esperando o segundo usuário liberar o registro em uso, para que então possa travá-lo e prosseguir sua tarefa. Se por hipótese o segundo usuário necessitar travar o registro travado pelo primeiro usuário, afirmamos que ocorreu um abraço mortal, pois cada Acesso Automático usuário travou um registro e precisa travar outro, justamente o registro anteriormente travado pelo outro. Imaginemos um caso onde o responsável pelos pedidos acabou de travar o Registro Item de Pedido, e, necessita travar um registro no Cadastro de Produtos, para indicar uma nova reserva. Se concomitantemente estiver sendo realizada uma tarefa de atualização de pendências na Tabela de Itens, e para tanto, previamente este segundo usuário travou a Tabela de Produtos, temos a ocorrência do abraço mortal. TABELA 01. REGRAS DE SGSB - DATE (2004, P. 23).

21 OBJETIVOS E FUNÇÕES BÁSICAS DOS SGBD S Descreveremos abaixo os principais objetivos e funções de um sistema gerenciador de banco de dados. Segundo Machado (2008, p. 26): Os objetivos de um sistema de banco de dados são o de isolar o usuário dos detalhes internos do banco de dados (promover a abstração de dados) e promover a independência dos dados em relação às aplicações, ou seja, tornar independente da aplicação, a estratégia de acesso e a forma de armazenamento. Nos sistemas gerenciadores de banco de dados os seus acessos devem ser feitos de forma eficaz, procurando tornar mínimo o número de acessos ao meio de armazenamento secundário. Eles suportam duas categorias de linguagens, são elas: Conforme Reis (2000, p. 20): Linguagem de definição de dados (DDL) (grifo nosso) aceita a modelagem lógica dos dados, ou seja, entidades com seus atributos e tipos de dados associados; os relacionamentos entre estas entidades e os índices de acesso associados aos atributos. De acordo com Reis (2000, p. 20): Linguagem de manipulação de dados DML (grifo nosso) permite as operações usuais de manipulação de dados (inclusão, alteração, exclusão e consulta), executados pelas aplicações. Podemos articular que a independência lógica além de garantir a modelagem das visões de cada usuário também evolui de uma forma sem interferir em outras visões onde haja compartilhamento de dados. Não podendo deixar as evoluções das visões globais interferirem nas visões particulares. Conforme Date (2004, p. 37): A independência física garante que mudanças no armazenamento dos dados, por qualquer razão, não repercutem na definição conceitual dos dados. A sua facilidade de consulta deve ser aceitável especificar apenas o que se deseja consultar ou manipular e não como fazê-lo. Linguagens declarativas são uma tendência natural nesta interface, dada sua elegância e clareza semântica. Sua administração centralizada de dados tem como setor de administração, através do controle das estruturas de armazenamento e estruturas de dados, visa garantir a coerência dos dados. De acordo com Greff (2010, p. 9):

22 20 A não redundância dos dados é um dos problemas dos sistemas de arquivos tradicionais era a duplicação desordenada dos dados pelos diferentes arquivos. Um dos principais objetivos dos SGBD é o de evitar a redundância dos dados. Só ocorrerá a não redundância dos dados, por causa da sua estruturação, que é integrada nos bancos de dados e a sua administração centralizada. Em casos eventuais (desempenho, decisões de projeto) onde se justifique uma duplicação, os SGBDs controlarão a redundância mais facilmente que os sistemas convencionais de gerenciamento de arquivos. Para Greff (2010, p. 9): A coerência dos dados provê mecanismos que garantem a coerência dos bancos de dados, em geral através de restrições de integridade ligadas às propriedades dos dados. Os SGBD são responsáveis pelo controle destas restrições (regras). Através do seu compartilhamento de dados é permitido que vários usuários tenham a capacidade de acessar aos mesmos dados, de forma simultânea, para garantir a integração dos dados quando for compartilhado ao mesmo tempo. Segundo Date (2004, p. 38): A segurança dos dados está relacionada com a acessibilidade dos dados. O objetivo é o de garantir acesso ao banco de dados ou parte deste apenas por pessoas devidamente autorizadas. De acordo com Reis (2000, p. 19): Os SGBD s, apesar de oferecerem todas estas vantagens para os desenvolvedores de aplicações, necessitam ser devidamente escolhidos, de forma a se adequarem com a plataforma computacional onde a aplicação executará. Muitas vezes, dependendo desta plataforma, os SGBD s podem ser mais ou menos poderosos. 2.5 ARQUITETURA BÁSICA DE UM SGBD O SGBD pode ser notado como um sistema que fornece ao usuário as informações necessárias nos dados armazenados, isto é, o sistema omite certos detalhes de como os dados são armazenados e mantidos simplificando a interação do usuário com os dados. Conforme Date (2004, p.39): Pode-se dizer que o SGBD tem um nível interno, onde é descrito a estrutura de armazenamento físico dos dados, um nível intermediário,

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