DCC011 Introdução a Bancos de Dados. Mirella M. Moro

Transcrição

1 DCC011 Introdução a Bancos de Dados Mirella M. Moro mirella@dcc.ufmg.br

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3 Sumário DCC011 Conceitos Básicos Projeto de Banco de Dados Tópicos Importantes & Aplicações Banco de Dados no DCC/UFMG 3

4 1 DCC011 O que esperar desta disciplina

5 DCC011 OBJETIVO EMENTA Introduzir os fundamentos que permitam ao aluno adquirir o domínio básico da tecnologia de banco de dados. Conceitos básicos de banco de dados. Modelos de dados e linguagens. Projeto de bancos de dados. Novas tecnologias e aplicações de banco de dados. 5

6 Programa Introdução Conceitos básicos: banco de dados, sistema de banco de dados, sistema de gerência de banco de dados. Características da abordagem de banco de dados. Modelos de dados, esquemas e instâncias. Arquitetura de um sistema de banco de dados. Componentes de um sistema de gerência de banco de dados. Modelos de Dados e Linguagens Modelo entidade-relacionamento (ER): conceitos básicos, restrições de integridade, notação gráfica, conceitos adicionais. Modelagem usando UML. Modelo relacional: conceitos básicos, restrições de integridade, álgebra relacional, operações de atualização. A linguagem SQL. Projeto de Bancos de Dados Visão geral do processo de projeto de bancos de dados. Projeto lógico de bancos de dados relacionais: mapeamentos ER/relacional, definição de esquemas em SQL. Normalização. Novas Tecnologias e Aplicações de Banco de Dados Gerenciamento de dados massivos. Bancos de dados não-relacionais (aka NoSQL) 6

7 Avaliações Provas 75 pontos ( ) Trabalhos Práticos 15 pontos Exercícios e Participação 10 pontos 7

8 Livro Elmasri, R.; Navathe, S. B. Sistemas de Banco de Dados, 6a Ed. Pearson Education, Garcia-Molina, H.; Ullman, J. D.; Widom, J. Database Systems: The Complete Book, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ Ramakrishnan, R.; Gehrke, J. Database Management Systems. McGraw-Hill, Boston, MA, Silberchatz, A.; Korth, H. F.; Sudarshan, S. Database Systems Concepts, 5th Ed. McGraw-Hill, New York, NY,

9 Sujeito a modificações (moodle, página) Cronograma Revisão PROVA Modelo em Grafos não tem aula (exercícios ponto extra online) Aula prática com Jupyter FERIADO Revisão PROVA Planejamento Trabalho Final PROVA intervalo para trabalhos práticos Apresentação de Trabalhos Apresentação de Trabalhos PROVA DE REPOSIÇÃO 9

10 Observações 3 Provas 2 Trabalhos Práticos N Exercícios Pesos diferentes 1 (individual) = uso da linguagem SQL Várias listas de exercícios 2 (em dupla, trio) = projeto + implementação de uma pequena aplicação de banco de dados Em aula e moodle A prova 3 abordará toda a matéria Atividades complementares (pontos extra) 10

11 Exercício 1 Via Moodle, até 12:50 Responder a. Por que o sistema de matrículas da UFMG utiliza um SGBD para gerenciar seus dados em vez de utilizar um sistema de arquivos robusto? b. Como a tecnologia de bancos de dados está presente no seu dia-a-dia? c. Descreva um aplicativo (existente ou imaginado) e como seria seu banco de dados. 11

12 2 Conceitos Básicos E já começamos seu conteúdo mesmo de verdade

13 Banco de Dados? O que é? Onde vive? De o que se alimenta? 13

14 É justamente isso que um banco de dados faz (com um bom analista de sistemas, administrador de bancos de dados, arquiteto de informação, engenheiro de dados, cientista de dados, etc) 14

15 LINKS dessas notícias

16 LINKS dessas notícias -banco-de-dados-nacional.ghtml 16

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21 INÍCIO SGBD: Modelagem, estrutura, consulta. Aplicações tradicionais AGORA NoSQL: documentos, texto, grafos e afins Conexão: Web, streams, móveis, paralelo,... Contexto: nuvem, hardware, privacidade... Bancos de Dados é tudo isso e mais Absolutamente qualquer aplicação de Computação precisa de dados (I/O) Recuperação de Informação Mineração de Dados Coleta, extração, indexação, processamento, entrega E.g., sistemas de recomendação e classificadores Descoberta de Conhecimento Mineração de Dados E.g., aprendizado de máquina e big data analytics Gerenciar os dados é o primeiro passo para qualquer delas 21

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23 TI Geral Bancos de Dados Diretor: R$ Gerente: R$ Coordenador: R$ Consultor: R$ Analista Negócios: R$ Analista: R$ Técnico em TI: R$ Redes de Computadores, gerente: Processamento de dados, analista: Programador, android: Segurança da informação, pleno: Gerente: R$ Coordenador: R$ Supervisor: R$ DBA Oracle: R$ DBA Pleno: R$ DBA SQL: R$ R$ R$ R$ R$ desatualizado, mesmos valores desde 2016 (?) 23

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25 Jr 4-8 anos de experiência Pl 8-12 anos de experiência Sr 12+ anos de experiência Salário *anual* em mil reais/mês, média entre mínimo e máximo apresentados na matéria Na contramão dos demais segmentos pesquisados, os profissionais de TI devem ganhar salários mais altos em 2018, na comparação com o ano passado. O perfil mais buscado é técnico, mão-na-massa, mas com capacidade de gestão, segundo a equipe da consultoria. Pesquisa divulgada pelo Site Exame indica que cientistas de dados, profissionais de segurança da informação, de inteligência de negócios, e arquitetos de soluções são algumas das profissões promissoras na área de tecnologia. No segmento digital, os principais projetos de recrutamento buscam cientistas de dados, desenvolvedores web de linguagens específicas e engenheiros de software, com perfil pessoal diferenciado e conhecimento de negócios, além, é claro, do indispensável inglês, diz o relatório da Robert Walters. CARGO Desenvolvedor Mobile Jr Pl Sr Gerente Projeto TI Engenheiro de Software Especialista Infraestrutura Engenheiro Segurança Redes Cientista de Dados Consultor SAP Desenvolvedor Web Arquiteto de Sistemas Especialista em BI Gerente TI Diretor Desenvolvimento Gerente Infraestrutura CTO CIO/Diretor TI Diretor Infraestrutura COO/Diretor Operações

26 Um banco de dados seria então o que mesmo? Vamos a uma pequena historinha 26

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28 Hoje: Problemas com Fichário? Uma gaveta aberta por vez Uma pessoa por vez acessando Busca praticamente sequencial Quem pode atualizar cada ficha? Posso tirar duas fichas ao mesmo tempo? Duas pessoas podem ter a mesma ficha? E se enquanto uma pessoa está com a ficha, uma outra acessa o fichário, não encontra a ficha, então cria uma nova ficha; quando a uma devolver a ficha, serão duas fichas diferentes para o mesmo cliente! E se perde a ficha? E se pega fogo em tudo? E SE EU PRECISAR DE FICHÁRIOS DIFERENTES PARA DADOS DIFERENTES? 28

29 Agora imagine a Universidade Quais dados existem? Professores Quais dados? Estudantes Como são organizados? Funcionários Como são armazenados? Cursos Como se relacionam? Disciplinas Como são inseridos? Turmas Atualizados? Consultados? Currículos Por quem e quando? 29

30 S IBD = DADOS <-> SGBD Fornece acesso seguro e eficiente a grandes quantidades de dados Resolve problemas Armazenamento Consulta eficiente Acesso e atualização com segurança: por múltiplos usuários Melhor do que usar fichários e arquivos 30

31 [Chu, 1985] Um banco de dados é um conjunto de arquivos relacionados entre si. [Date, 1975] Um banco de dados é uma coleção de dados operacionais usados pelas aplicações de uma determinada organização. 31

32 [Elmasri & Navathe, 2000] Banco de dados é uma coleção de dados relacionados (tabelas, relações) Entretanto, um BD possui as seguintes propriedades implícitas: Representa aspectos do mundo real (mini-mundo ou universo de discurso) É uma coleção de dados logicamente coerentes com algum significado inerente É projetado, construído e instanciado ( povoado ) para uma aplicação específica 32

33 Um sistema de gerência de banco de dados (SGBD) é um conjunto de programas que permite criar e manter (manipular) um banco de dados SGBD + BD = sistema de banco de dados 33

34 Tecnicamente 34

35 Por Exemplo Um banco de dados é uma coleção de dados relacionados 1. Dentro de uma mesma tabela 2. Entre tabelas diferentes 35

36 Vantagens de SGBD Controle de redundância dos dados Controle de acesso (segurança) Armazenamento persistente dos dados Existência de múltiplas interfaces para os usuários Manutenção de restrições de integridade Acesso multi-usuário (controle de concorrência e recuperação de falhas) 36

37 3 Projeto de BD Quase tudo que vamos ver em dois slides

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40 4 Tópicos & Aplicações Sopa de letrinhas

41 Tópicos Importantes Estruturas de armazenamento de dados Modelagem e projeto de bancos de dados Modelos de dados Linguagens Processamento de consultas Controle de concorrência Segurança e integridade Recuperação de falhas 41

42 Aplicações Bancos de dados multimídia (figuras, videos, sons, voz) GIS, Sistemas de informações geográficas (mapas, dados meteorológicos, imagens satélite) Automação administrativa (bancos, hospitais, bibliotecas, empresas, etc.) Gerência de dados científicos (Genoma) Projeto assistido por computador (aviões, circuitos integrados) Comércio eletrônico Bibliotecas digitais Sistemas de apoio à decisão 42

43 5 No DCC/UFMG Quais e Quem?

44 DCC011 IBD 3o semestre Armazéns de Dados Bancos de Dados Avançados Bancos de Dados Geográficos Mineração de Dados Mineração de Dados Aplicada Processamento de Dados Massivos Visualização de Dados Sistemas de Recomendação Recuperação de Informação 44

45 Professores Pesquisadores Com pesquisa em tópicos majoritariamente relacionados a Bancos de Dados Alberto Laender Marcos A. Gonçalves Mirella M. Moro Clodoveu Davis Jr Modelagem & Projeto BD Gerência de Dados Web Modelagem, Extração e Integração de Dados Web Bibliotecas Digitais Recuperação de Informação Gerência de Dados Web Gerência de Dados Web Processamento de Consultas Redes Sociais Sistemas de Recomendação Geoprocessamento Sist. Informação Geográfica Bancos de Dados Geográficos Dados Espaciais 45

46 Minhas Linhas de Pesquisa Dados de/para Redes Sociais Redes Sociais Acadêmicas, Esporte, Desenv. Colab de Sw, Música, etc Índices de Desempenho Sistemas de Recomendação Gerência de dados da Web Processamento de Consultas Outros tópicos NoSQL BigData Data Science 46

47 Exercício 1 Via Moodle, até 12:50 Responder a. Por que o sistema de matrículas da UFMG utiliza um SGBD para gerenciar seus dados em vez de utilizar um sistema de arquivos robusto? b. Como a tecnologia de bancos de dados está presente no seu dia-a-dia? c. Descreva um aplicativo (existente ou imaginado) e como seria seu banco de dados. 47

48 Mãos à obra!