Universidade Federal de Santa Maria Curso de Arquivologia. Disciplina de Banco de Dados Aplicados à Arquivística. Versao 1.

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1 Universidade Federal de Santa Maria Curso de Arquivologia Disciplina de Banco de Dados Aplicados à Arquivística Prof. Andre Zanki Cordenonsi Versao 1.0 Março de 2008 Tópicos Abordados Conceitos sobre Banco de Dados e SGBD; Modelos de Bancos de Dados; Modelo Entidade-Relacionamento - MER; O Modelo Relacional; e SQL. 2 1

2 Bibliografia Bibliografia Básica SILBERSCHATZ, A; KORTH, H. Sistema de banco de dados. São Paulo : Makron Books. HEUSER, C. A. Projeto de Banco de Dados. Porto Alegre : Saggra Luzzato. 3 Conceitos Básicos - BD Processamento de Dados sem Banco de Dados Sistema de Vendas Sistema de Produção Sistema de Engenharia Arquivos de Vendas Arquivos de Produção Arquivos de Engenharia Dados de um Produto 4 2

3 Conceitos Básicos - BD Problemas da falta de Integração de Dados Redundância não controlada de dados inconsistência dos dados; dificuldade de extração de informações; Redundância de rotinas; Dados pouco confiáveis. 5 Conceitos Básicos - BD Processamento de Dados com Banco de Dados Sistema de Vendas Sistema de Produção Banco de Dados Sistema de Engenharia Dados de um Produto 6 3

4 Conceitos Básicos - BD Banco de Dados Conjunto de dados interrelacionados que objetivam atender as necessidades de um conjunto de usuários 7 Conceitos Básicos - BD Problemas no Desenvolvimento de Aplicações de Banco de Dados (arquivos) antes dos SGBD: Inconsistência e redundância de dados; Dificuldade de acesso aos dados; Isolamento de dados; Problemas de integridade; Problemas de atomicidade; Anomalias no acesso concorrente; e Problemas de segurança. 8 4

5 Conceitos Básicos - BD Inconsistência e Redundância de Dados arquivos de formatos diferentes; programas desenvolvidos em diferentes linguagens; informações repetidas em diferentes lugares; 9 Conceitos Básicos - BD Dificuldade de Acesso aos Dados sistemas de processamento de arquivos convencionais não atende às necessidades de recuperação de informações de modo eficiente; necessidade de estruturas de dados complexas (com respostas mais rápidas e adequadas) 10 5

6 Conceitos Básicos - BD Isolamento de Dados dados dispersos em vários arquivos; dificuldades no desenvolvimento de novas aplicações; 11 Conceitos Básicos - BD Problemas de Integridade programas devem garantir a manutenção de restrições de integridade. Restrições de Integridade: regras que estabelecem quando uma base de dados está correta. Exemplo: Um aluno não pode possuir duas aprovações da mesma disciplina em seu histórico 12 6

7 Conceitos Básicos - BD Problemas de Atomicidade sistemas computacionais falham Mecanismos simples como cópias não são suficientes; Após falhas o banco de dados deve ser recuperado rapidamente, em seu último estado consistente; 13 Conceitos Básicos - BD Problemas de Atomicidade Exemplo: Conta A transferência Conta B Operação Atômica : deve ocorrer por completo ou não deve ocorrer 14 7

8 Conceitos Básicos - BD Anomalias no Acesso Concorrente programas devem implementar controle de acesso concorrente (programação complexa); Exemplo: Saque 200 Conta A Saldo Final -? Saldo Inicial Saque Conceitos Básicos - BD Problemas de Segurança Nem todos os usuários de banco de dados estão autorizados ao acesso a todos os dados Programas devem implementar controle de acesso Funcionário Depto Pessoal Dados Cliente Sistema Bancário 16 8

9 Conceitos Básicos - SGBD Sistema Gerenciador de Banco de Dados Aplicação SGBD Banco de Dados 17 Conceitos Básicos - SGBD Sistema Gerenciador de Banco de Dados - SGBD software que serve para armazenar e acessar dados em um banco de dados (conjunto de dados interrelacionados) 18 9

10 Conceitos Básicos - SGBD Visão dos Dados - Abstração de Dados Nível de visão (externo) mais alto nível de abstração; visão de cada usuário; descreve apenas parte do banco de dados. Nível lógico (conceitual) nível médio de abstração; visão da comunidade dos administradores do banco de dados; quais dados estão armazenados no banco de dados, e quais os interrelacionamentos entre eles. Nível físico (interno) mais baixo nível de abstração; como os dados estão de fato armazenados 19 Conceitos Básicos - SGBD Visão dos Dados - Exemplo: Type cliente = record nome-cliente : string; seguro-social : string; rua-cliente : string; cidade-cliente : string end; 20 10

11 Conceitos Básicos - SGBD Visão dos Dados Aplicação Visão Externa SGBD Visão Lógica Banco de Dados Visão Interna 21 Conceitos Básicos - SGBD Independência de Dados: capacidade de modificar a definição dos esquemas em determinado nível, sem afetar o esquema do nível superior Independência de dados física: modifica o esquema físico sem que, com isso, qualquer programa aplicativo precise ser modificado; Independência de dados lógica: modifica o modelo lógico sem que, com isso, as aplicações precisem ser modificadas

12 Modelos de Banco de Dados Modelo de (Banco de) Dados : descrição das informações que estão armazenadas em um banco de dados. Modelo de Dados = descrição formal da estrutura de um banco de dados 23 Modelos de Banco de Dados Pode ser modelado a vários níveis de abstração: Modelo Conceitual: não contém detalhes sobre a representação em meio físico das informações; Modelo Lógico: descrição de como as informações estão organizadas internamente, visão do usuário do SGBD; e Modelo Físico: descreve os dados no nível mais baixo (interno); trata dos aspectos de implementação do SGBD

13 Modelos de Banco de Dados Modelo Conceitual Modelo Conceitual = modelo de dados abstrato, que descreve a estrutura de um banco de dados de forma independente de um SGBD particular 25 Modelos de Banco de Dados Modelo Conceitual Também conhecido como Modelo Lógico com Base em Objetos; Registra que dados podem aparecer no banco de dados, mas não registra como estes dados estão armazenados a nível de SGBD; Existem vários técnicas de modelagem conceitual: Abordagem Entidade-Relacionamento; e Abordagem orientada a objetos

14 Modelos de Banco de Dados Diagrama Entidade-Relacionamento (DER) Código Cliente Endereço Mora Código Cidade Nome 27 Modelos de Banco de Dados Modelo Lógico Modelo Lógico = modelo de dados que representa a estrutura de dados de um banco de dados conforme vista pelo usuário do SGBD 28 14

15 Modelos de Banco de Dados Modelo Lógico Também conhecido como Modelo Lógico com Base em Registros; Dependente do tipo particular de SGBD que está sendo usado; 29 Modelos de Banco de Dados Os três modelos lógicos mais conhecido são: Modelo de Rede: representado por um conjunto de registros; sendo as relações através de ponteiros; Modelo Hierárquico: similar ao modelo de rede; a diferença é gráfica, sendo os registros organizados em árvores; Modelo Relacional: usa um conjunto de tabelas para representar os dados, compostas por linhas e colunas

16 Modelos de Banco de Dados Modelo de Rede 01 Ana da Silva Rua XXXX 01 Santa Maria 02 Antônio Souza Rua YYYY 02 Porto Alegre Modelo Hierárquico 02 Antônio Souza Rua YYYY 01 Ana da Silva Rua XXXX 02 Porto Alegre 01 Santa Maria Modelo Relacional Cod Nome Endereço Cidade 01 Ana da Silva Rua XXXXX Antônio Souza Rua YYYYY 02 Codigo Nome 01 Santa Maria 02 Porto Alegre 31 Linguagens de Banco de Dados Dois tipos de linguagens: Específica para os esquemas de banco de dados (Linguagens de Definição de Dados); e Para expressar consultas e atualizações (Linguagem de Manipulação de Dados)

17 Linguagens de Banco de Dados Linguagem de Definição de Dados (Data Definition Language - DDL) Linguagem que define as aplicações, arquivos e campos que irão compor o banco de dados (comandos de criação e atualização da estrutura dos campos dos arquivos). Exemplo: Create Table (comando SQL que cria tabela) Create Index (comando SQL que cria índice em uma tabela) 33 Linguagens de Banco de Dados Linguagem de Manipulação de Dados (Data Manipulation Language - DML) Linguagem que permite aos usuários acessar ou manipular dados organizados por um modelo de dados apropriado

18 Linguagens de Banco de Dados Linguagem de Manipulação de Dados (Data Manipulation Language - DML) Manipulação de Dados Recuperação da informação armazenada no banco de dados. Inserção de novas informações no banco de dados. Remoção de informações do banco de dados; e Modificação de informações do banco de dados. 35 Linguagens de Banco de Dados Linguagem de Manipulação de Dados Tipos: (Data Manipulation Language - DML) Procedimental ou Procedural: especificação de quais dados são desejados e como chegar até eles (EX: Álgebra Relacional). Não-Procedimental ou Não-Procedural: especificação de quais dados são desejados, sem especificar como chegar até eles (EX: Cálculo Relacional)

19 Funções Envolvidas em um SGBD Principais Funções: Administrador do Banco de Dados; Analista ou Projetista da Base de Dados; Programador; e Usuário Final. 37 Funções Envolvidas em um SGBD Administrador do Banco de Dados: Define a criação do esquema original do banco de dados, a partir dos modelos conceituais; Responsável pela definição da estrutura de armazenamento e do método de acesso; Responsável pela modificação da organização física e do esquema; Concede as autorizações para acesso a dados; e Especifica as restrições de integridade

20 Funções Envolvidas em um SGBD Analista da Base de Dados: responsável pela construção do modelo conceitual do banco de dados, normalmente com intervenção junto ao usuário. Programador: responsável pela construção de aplicações utilizando os modelos conceituais e lógicos existentes. Usuário Final: interage utilizando os aplicativos. 39 Estrutura Geral de um SGBD Alguns Componentes Funcionais de um SGBD: Compilador DML: traduz os comandos DML da linguagem de consulta em instruções de baixo nível; Componentes para o tratamento de consultas: executam as instruções de baixo nível geradas pelo compilador DML; Interpretador DDL: converte comandos DDL em um conjunto de tabelas contendo metadados, que são armazenados no Dicionário de Dados; 40 20

21 Estrutura Geral de um SGBD Alguns Componentes Funcionais de um SGBD: Gerenciador de autorizações e integridade: testa o cumprimento das regras de integridade e a permissão ao usuário no acesso ao dado; Gerenciador de transações: garante a consistência dos dados, independente de falhas do sistema; Gerenciador de arquivos: gerencia a alocação de espaço de armazenamento e estruturas de dados usadas para representação. 41 Estrutura Geral de um SGBD Algumas Estruturas de Dados de um SGBD: Arquivo de Dados: armazena o próprio banco de dados (os dados); Dicionário de Dados: armazena informações sobre a estrutura do banco de dados. Índices: proporcionam acesso rápido aos itens de dados com valores específicos