Unidade 4 Projeto de Banco de Dados

Transcrição

1 Unidade 4 Projeto de Banco de Dados Engenharia de Computação / Engenharia de Produção Banco de Dados Prof. Maria das Graças da Silva Teixeira Material base: Banco de Dados, , prof. Otacílio José Pereira

2 Contexto na Disciplina 1 Introdução 2 Modelo Relacional 3 SQL 4 Projeto de Banco de Dados 5 Armazenamento e Indexação 6 Processamento e Otimização de Consultas 7 Gerenciamento de Transações 8 Controle de Concorrência 9 Recuperação de Falhas 10 Segurança de Banco de Dados 11 Tópicos Avançados

3 Reflexões Preliminares Como capturar as informações necessárias para uma solução? Como estruturar e organizar estas informações? Que técnicas empregar neste processo de modelagem de informações?

4 Roteiro Metodologia de Desenvolvimento de Software Resumido; Modelo e Abstração; Modelos para tratamento de informações; Modelo de Entidade e Relacionamento (E-R) Elementos; Técnicas para levantamento; Diagrama E-R. Mapeamento de E-R para Modelo Relacional.

5 Processo de Desenvolvimento Como desenvolver um banco de dados para um software? Quais passos, atividades ou etapas seguir? Que artefatos construir? Que ferramentas utilizar? Que habilidades são necessárias?

6 O que é um Processo? Processo é um conjunto de atividades inter-relacionadas ou interativas que transformam insumos (entradas) em produtos (saídas) Norma ISO9000:2000

7 O que é um Processo? Questões relacionadas a um processo: O que fazer? Está relacionado a Etapa, Atividade ou Tarefa O que produzir? Está relacionado ao Documento ou Informação Quem? Está relacionado com o Responsável Como? Está relacionado com a Técnica e/ou Ferramenta a empregar para realizar a etapa / atividade / tarefa

8 Processo de Software Breve estruturação, baseada em atividades comuns. Etapa Produto (Principal) Resp. Ferramentas Análise Modelos de Domínio Analista Jude UML; BrModelo ER Projeto Modelos de Solução Projetista Jude - UML e Workbench Implementaçã o Códigos-fontes e Scripts Programador / DBA SGBD / IDE Testes Planos e Relatórios Especialista em Teste Doc/Ferramentas Implantação Aplicação e Carga de BD Analista/ DBA/Progra. Gerenciador de Distribuição Manutenção Chamados e Manutenções Programador Gerenciador de Chamadas

9 Modelo e Abstração Modelo - representação abstrata e simplificada de um sistema real, com a qual se pode explicar ou testar o seu comportamento, em seu todo ou em partes; Abstração - Capacidade de focar a atenção em pontos relevantes para um determinado cenário, ignorando o que não for importante para o problema sendo tratado; Exemplos de Modelos: Maquete de um empreendimento imobiliário; Mapa rodoviário; Planta de uma casa; Molde de um novo conjunto feminino.

10 Objetivos de um Modelo de Dados Permitir refinar e representar o entendimento sobre um ambiente observado as informações e como elas se relacionam; Servir de instrumento para comunicação; Favorecer o processo de verificação e validação; Servir como referencial para a geração de estruturas de dados; Estabelecer conceitos únicos a partir de visões diversas.

11 Níveis de Abstração Modelo Conceitual de Dados As entidades, suas características e relacionamentos têm a representação fiel ao ambiente observado (mundo real); Independente de limitações tecnológicas. Modelo Lógico de Dados As entidades, suas características e estruturas têm a representação de acordo com algum tipo de tecnologia de Banco de Dados; Essa representação é independente dos dispositivos ou meios de armazenamento físico. Modelo Físico de Dados A representação dos objetos é feita sob o foco do nível físico de implementação das ocorrências ou instâncias das entidades e seus relacionamentos.

12 Modelo e Abstração no Processo Em que partes do processo são empregados os modelos e a capacidade de abstração? Sobretudo nas etapas de Análise e Projeto do sistema que são também denominadas Modelagem ; Na construção de representações das funcionalidades, das interfaces, das INFORMAÇÕES, da arquitetura, entre outras.

13 Modelagem de Informações Que modelos podem ser empregados? Para a modelagem das informações, habitualmente são considerados dois níveis: Conceitual e Lógico; Modelo Conceitual Expresso através do Modelo de Entidades e Relacionamentos; Outros modelos podem ser empregados com a mesma finalidade de expressar entidades do mundo real com independência da tecnologia a ser adotada; O Modelo de Classes (OO), com algumas simplificações pode ser usado também neste caso. Modelo Lógico A partir do Modelo de Entidade e Relacionamento, o Modelo Relacional (supondo a escolha da tecnologia de BD Relacional) pode ser derivado/construído.

14 Modelo: Entidade e Relacionamento (ER) Modelo que visa identificar objetos (entidades) e seus relacionamentos; 1º. Modelo desenvolvido; Empregado em um nível conceitual e usado para posterior representação dos dados em um modelo relacional; Fonte: As informações coletadas junto aos stakeholders; Na prática: Com o advento da Orientação a Objetos e com grande experiência do mercado com o modelo relacional, o modelo de entidade e relacionamento tem tido sua disseminação reduzida.

15 Modelo E-R Os elementos empregados na representação de um modelo de Entidade e relacionamento são: As Entidades (objeto que existe e é distinguível de outros objetos); Os Atributos (propriedades) das Entidades. Simples; Atributos compostos; Atributos multivalorados; Os Relacionamentos (associações entre entidades); Entidades originadas de Relacionamentos (necessário quando o relacionamento tiver atributo); Restrições. Chaves (candidatas, primárias); Cardinalidades.

16 E-R: Principais Elementos Entidades Atributos Chave Primária Relacionamentos

17 E-R : Atributos Domínio o conjunto de valores permitidos para cada atributo; A notação da figura é a da Ferramenta BrModelo Estaremos seguindo a notação do MySQL Workbench Tipos de Atributos: Chaves (Candidatas, Primária, Estrangeiras decorrentes de relacionamentos); Simples x Compostos; Valor único x Multivalorados (aceitam mais de um valor); Derivados. Podem ser obtidos a partir de outras informações Ex.: Idade que é derivada de Data_nasc

18 E-R : Entidades Entidades Simples Entidades Associativas

19 E-R : Exemplo OBS.: Sintaxe definida na ferramenta brmodelo

20 E-R : Exemplo Retângulos representam conjuntos de entidades. Losangos representam conjuntos de relacionamento. Linhas vinculam atributos a conjuntos de entidades e estes a conjuntos de relacionamento. Elipses representam atributos Elipses duplas representam atributos de valores múltiplos. Elipses tracejadas indicam atributos derivados. Sublinhados indicam atributos de chave primária (que veremos mais tarde). OBS.: Sintaxe definida no livro do Silberchatz

21 E-R : Exemplo Diagrama ER com atributos compostos, derivados e de valores múltiplos

22 E-R : Exemplo Conjuntos de relacionamento com atributos

23 E-R : Técnicas Como orientar a produção de um modelo de Entidade e Relacionamento? Uma sugestão: Empregar como ponto de partida uma especificação de requisitos; Nesta especificação analisar a descrição do mini-mundo ou descrições de casos de uso; Na descrição, identificar entidades candidatas através da identificação de substantivos; Identificar relacionamentos através de verbos que relacionam os substantivos; Perceber que o modelo E-R pode ser considerado uma alternativa não textual de representar uma descrição do cenário do sistema. Na prática muitas vezes o que é empregado é a experiência do analista em identificar os elementos do sistema.

24 Modelo / Projeto Lógico Até então a preocupação era caracterizar o Modelo Conceitual, expresso por meio do Diagrama de Entidades e Relacionamentos; O passo agora é caminhar rumo a forma como estas informações serão abrigadas em um SGBD; Agora o foco é construir o Modelo Lógico, através do Modelo Relacional.

25 Modelo Relacional Discutido na unidade 2 da disciplina; Trata as informações através de um conjunto de relações.

26 Modelo Relacional: Propriedades Um Diagrama Relacional é uma representação gráfica das tabelas e suas ligações. As ligações, que derivam dos relacionamentos, são representadas por linhas contínuas, associadas aos símbolos: No caso das chaves transpostas (estrangeiras), serão representadas em cima do retângulo da relação destino, com um subscrito t.

27 Mapeamento de Diagramas: E/R - Relacional Uma vez de posse do Diagrama de Entidades e Relacionamentos. Ou mesmo direto da especificação dos requisitos / diagrama de classes. Pode-se avançar para o passo seguinte: O Modelo Relacional equivalente. O objetivo é fazer um mapeamento entre os modelos.

28 Mapeamento: E/R - Relacional Considerações: Entidades equivalem a Relações; Atributos Simples equivalem a Atributos nas relações; Atributos Multivalorados. Duas alternativas Criar quantos atributos forem necessários para representar as informações; Criar uma tabela para armazenar os dados do atributo; Exemplo: Telefones» Vários campos, um para cada telefone;» Ou uma tabela de telefones para um determinado cliente. Restrições de cardinalidade de mapeamento. Cardinalidades expressam o número de entidades ao qual outra entidade pode ser associada através de um conjunto de relacionamento.

29 Mapeamento: E/R - Relacional Relacionamento 1:N Transpor a chave do conjunto de entidades de cardinalidade máxima N para a tabela que representa o conjunto de entidades cuja cardinalidade máxima é 1.

30 Mapeamento: E/R - Relacional Relacionamento 1:N - Exemplo Um Departamento pode estar associado a vários Funcionários, mas um Funcionário só pode estar associado a um Departamento, logo transpor a chave primária de Departamentos para Funcionários.

31 Mapeamento: E/R - Relacional Relacionamento N:N Cria-se uma terceira tabela que tenha a chave das duas entidades que participam do relacionamento N:N (agregado). Se existirem atributos do relacionamento, estes deverão ser colocados na nova tabela.

32 Mapeamento: E/R - Relacional Relacionamento N:N - Exemplo

33 Mapeamento: E/R - Relacional Relacionamento 1:1 Se B for total em R (todo B está associado a um A), é melhor colocar a chave de #A em #B. Caso contrário, é melhor colocar a chave de #B em # A.

34 Mapeamento: E/R - Relacional Relacionamento 1:1 - Exemplo Todo departamento tem um funcionário associado que é o gerente, mas nem todo funcionário gerencia um departamento.

35 Mapeamento: E/R - Relacional Auto-Relacionamento 1:N Criar uma chave A t ' a ser colocada na própria tabela que representa A.

36 Mapeamento: E/R - Relacional Auto-Relacionamento 1:N - Exemplo

37 Mapeamento: E/R - Relacional Auto-Relacionamento N:N Assim como feito para qualquer relacionamento N:N, devemos criar uma tabela de ligação com as chaves #A t e #A' t, transformando a ligação N:N em duas ligações 1:N.

38 Mapeamento: E/R - Relacional Auto-Relacionamento N:N - Exemplo

39 Mapeamento: E/R - Relacional Particionamento Cria-se uma tabela para o supertipo e tantas tabelas quantos forem os subtipos, todas com a mesma chave. Outras alternativas podem ser usadas: - Criar uma única tabela para abrigar todas as entidades e utilizar um atributo Tipo para distinguir cada tipo de entidade; - Criar apenas tabelas para as entidades filhas e replicar os campos da entidade pai para as filhas.

40 Mapeamento: E/R - Relacional Particionamento - Exemplo

41 Para estudos Lista de Exercícios (disponibilizada no site); Leitura: SILBERSCHATZ, A. et.al. Sistema de banco de dados. 5.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, Capítulo 6 Projeto de Banco de Dados e o Modelo E-R. Capítulo 7 Projeto de Banco de Dados Relacional.

42 Revisão Como capturar as informações necessárias para uma solução? Aplicando técnicas de levantamento de requisitos. Como estruturar e organizar estas informações? Através de modelos (Conceitual, Lógico e Físico). Sendo sugeridos: Modelo de Entidade e Relacionamento (Conceitual); Modelo Relacional (Lógico e Físico). Que técnicas empregar no processo de modelagem das informações? Análise da especificação para identificar o Modelo de Entidades e Relacionamentos; Mapeamento E-R para Modelo Relacional.