MSc. Daniele Carvalho Oliveira

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1 MSc. Daniele Carvalho Oliveira

2 AULA 2 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 2

3 CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE BANCO DE DADOS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 3

4 Conceitos Básicos Repositório de Dados Unidade de armazenamento de dados em que os arquivos físicos de dados são guardados Local central de armazenamento para os conteúdos dos dados. Dicionário de Dados Contém as estruturas dos elementos de dados e os relacionamentos entre eles. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 4

5 Conceitos Básicos Software de Banco de Dados SGBDs suportam o armazenamento, a recuperação e a atualização dos dados em um banco de dados Abstração de Dados Uma forma de examinar os dados, agrupando-os Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 5

6 Conceitos Básicos Acesso a Dados CRUD C: create R: read U: update D: delete Suporte a Transações Transação série de comandos que são executados como um grupo. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 6

7 Tipos de Banco de Dados Banco de Dados de Produção Mais comum Suporta o negócio central e os sistemas operacionais de uma empresa Banco de Dados de Suporte à Decisão Projetados para suportar mineração de dados avançada e fornecer suporte À tomada estratégica de decisões em uma organização Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 7

8 Tipos de Banco de Dados Banco de Dados de Produção e de Suporte a Decisão Banco de Dados de Larga Escala projetados para suportar necessidades de diversos usuários dentro de uma organização. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 8

9 Tipos de Banco de Dados Modelo Centralizado Único servidor de banco de dados Contém todos os dados da empresa Modelo Distribuído Múltiplos servidores de banco de dados Dados ficam espalhados pelos servidores Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 9

10 MODELAGEM DE DADOS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 10

11 Introdução Modelo de dados Representa dados reais do negócio na forma de um projeto de banco de dados. Modelo de banco de dados relacional Entidades Relacionamentos Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 11

12 Requisitos de dados Requisitos de Informações Necessidades de levantamento Localização dos Dados Projeto Lógico Estrutura Lógica Dados Aplicáveis Serviços de Dados Modelagem de Dados Projeto Físico Modelagem Física Objetos de Banco de Dados Localização dos Objetos Otimização Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 12

13 Entendendo o Processo de Projeto Projeto Conceitual É estabelecida a base São entrevistados todos os envolvidos ou interessados sobre seus requisitos de dados Identificação do que a aplicação precisa fazer Identificação dos requisitos de dados e levantamento das informações de que precisa. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 13

14 Projeto Conceitual Requisitos de dados Requisitos de Informações Necessidades de levantamento Localização dos Dados Estrutura Lógica Dados Aplicáveis Serviços de Dados Modelagem de Dados Projeto Físico Modelagem Física Objetos de Banco de Dados Localização dos Objetos Otimização Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 14

15 Entendendo o Processo de Projeto Projeto Lógico Inicio da organização dos dados Organiza os dados para identificar quais informações se aplicam ao projeto Começa a montar a estrutura lógica básica Identifica o tipo básico de aplicação de banco de dados Identifica os serviços de dados que precisará para dar suporte à aplicação. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 15

16 Entendendo o Processo de Projeto A modelagem de dados ocorre durante o projeto lógico. São identificados entidades, atributos e relacionamentos Primeiras decisões sobre as tabelas do banco de dados. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 16

17 Projeto Conceitual Requisitos de dados Requisitos de Informações Necessidades de levantamento Localização dos Dados Projeto Lógico Estrutura Lógica Dados Aplicáveis Serviços de Dados Modelagem de Dados Modelagem Física Objetos de Banco de Dados Localização dos Objetos Otimização Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 17

18 Entendendo o Processo de Projeto Físico Projeto Surgem os detalhes de implementação Decisões finais sobre como os dados serão representados no banco de dados Decisões de como armazenar os atributos identificados. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 18

19 Entendendo o Processo de Projeto Os Projetos Conceitual, Lógico e Físico estão todos inter-relacionados Você irá avançar e recuar entre eles durante o processo de projeto Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 19

20 Determinando o Tipo de Banco de Dados Os BDs se dividem funcionalmente em 3 categorias: Transacional Sistema de Suporte a decisões Híbrido Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 20

21 Projetando um BD Transacional Projetado para dar suporte ao processamento de transações de negócio Ex: Vendas de um produto Suporta à adição de novos dados e a modificação ou exclusão de dados existentes Mais comum Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 21

22 Projetando um BD Transacional Uma versão mais ampla é o BD de processamento de transações online (OLTP) Acesso baseado em Internet com serviços e aplicações Web Concorrência suporte a múltiplos usuários, acessando os mesmos dados ao mesmo tempo Throughput quantos dados você pode processar e quão rápido isso é feito. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 22

23 Projetando um BD de Suporte a Decisões Projetado para apoiar decisões de negócio tomadas principalmente a nível gerencial e executivo Data Warehouse - Dados históricos Objetivo: Recuperar e avaliar dados, em vez de modificá-los Adição feita em grande escala (carga rápida bulk loading) Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 23

24 Projetando um BD Híbrido Mistura que contém tanto requisitos de concorrência do tipo OLTP, quanto requisitos de throughput do tipo data warehouse Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 24

25 Entendendo os Objetivos da Modelagem Diagramas de Entidade- Relacionamento (DERs) são representações gráficas de entidades e de como elas se relacionam entre si A modelagem poderia começar com apenas algumas anotações e um projeto simples Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 25

26 Entendendo os Objetivos da Modelagem Cada tabela em um modelo de BD deve preferencialmente representar um único assunto ou tópico, uma única entidade Mas, não sobrecarregue o projeto criando tabelas demais. Assegure que o projeto seja escalável. Questões de escalabilidade podem forçálo a voltar a etapas anteriores do projeto e repensar algumas decisões. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 26

27 Entendendo as Regras de Negócio Regras de Negócio são basicamente os processos e fluxos do que estiver envolvido no trabalho diário da organização. O que a organização faz para funcionar? Que limites são estabelecidos para o modo como a empresa executa as tarefas diárias? Como a empresa ganha dinheiro? Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 27

28 Entendendo as Regras de Negócio As regras de negócio abrangem uma ampla área de assuntos Você deve identificar aquelas que realmente têm influência sobre o projeto e assegurar que estejam incluídas. Quaisquer tipos de políticas organizacionais de qualquer formato e em todos os níveis de organização Quaisquer tipos de cálculos ou fórmulas Quaisquer tipos de regras e regulamentos Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 28

29 Suportando Regras de Negócio Sistema de Banco de Dados Exemplo: Itens com valores altos são definidos como itens que custam $1.000 ou mais cada um Não deve haver mais de três de cada item de valor alto no estoque e em pedidos a qualquer momento. Você poderia implementar isso através do sistema de banco de dados. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 29

30 Suportando Regras de Exemplo: Negócio Aplicação Todas as compras com cartão de crédito devem ser aprovadas pela administradora do cartão Isso é algo que você provavelmente trataria através da aplicação Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 30

31 Entendendo Modelos de BD Relacionais Descrever com precisão as entidade que constituem seu modelo de dados é crucial Você deve ser capaz de: reconhecer entidades identificar de forma única cada instância de uma entidade Identificar as informações de que precisa para registrar cada entidade Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 31

32 Entendendo Modelos de BD Relacionais Entidade nunca estão sozinhas Estão associadas entre si Pais estão associados a seus filhos Peças de automóvel estão associados ao automóvel acabado Clientes e itens que os clientes compram se juntam no ponto de vendas Reconhecer e registra as associações e interseções entre entidades fornece uma descrição muito mais rica de um ambiente, do que apenas registrar entidades. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 32

33 Conceitos de Modelagem E-R Modelo mais comum usado para projetar bds relacionais Baseado em entidades e os relacionamentos entre elas Entidade cada coisa que vc quer registrar no bd Objetos físicos, como pessoas ou estoque de produtos Objetos menos tangíveis, como saldos de empréstimos ou taxas de júros. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 33

34 Entidades Entidades físicas para um bd de uma loja de departamentos poderiam incluir Estoque de produtos Vendedores Clientes Empregados Cada empregado horista deve ter um cartão de ponto outra entidade Salários outra entidade Período de férias acumuladas e tiradas outra entidade... Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 34

35 Entidades Qual a vantagem de se registrar o salário como uma entidade separada? Cada empregado terá provavelmente apenas o salário base? Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 35

36 Atributos Informações que se registra sobre uma entidade Para empregados: Data de admissão Valor ou código do salário Número da Previdência social Número do Empregado Endereço Residencial Telefone... Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 36

37 Atributos Os atributos devem incluir todas as informações que sejam necessárias para os objetivos da empresa e apenas as informações necessárias para tais objetivos. Um atributo será usado como o valor de identificação da identidade identificador ou chave primária (primary key) Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 37

38 Chave Primária Exemplos: Cada empregado é identificado pelo seu número (ID) Cada cliente recebe um número de cliente único Cada item do estoque possui um número único, usado para identificar e registrar esse item. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 38

39 Chave Primária Um Identificador pode ser um valor gerado automaticamente Não selecionar um valor que mude. No caso de empregados, você deve identificar de forma única cada empregado individualmente No caso de produtos, identificar tipo único de item. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 39

40 Relacionamentos Empregado e Cartões de Ponto Empregados e Salários Cartões de Ponto e Salários Cada empregado possui um gerente e cada gerente é responsável por um ou mais empregados. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 40

41 O Cartão de ponto é a entidade que referencia O empregado é a entidade referenciada. Cartão de Ponto Empregado Salário O identificador do empregado é incluído em cada cartão de ponto como uma chave estrangeira (foreign key). Assegurando a integridade referencial! Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 41

42 Relacionamentos São essenciais em um banco de dados relacional. É importante identificar os relacionamentos necessários, e incluir apenas eles no seu projeto. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 42

43 Entendendo Relacionamentos Relacionamento binário Entre 2 tipos de entidades Mais comum Relacionamento unário Com outra instância da mesma entidade Relacionamento ternário Entre 3 tipos de entidades Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 43

44 Entendendo Relacionamentos Cara relacionamento binário ou unário Um-para-um Um-para-muitos Muitos-para-muitos Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 44

45 Relacionamentos Binários O losango representa o relacionamento Cardinalidade Número máximo de entidades que podem estar envolvidas em um relacionamento Em um relacionamento binário um-paraum significa que uma única ocorrência de um tipo de entidade pode estar associada uma única ocorrência do outro tipo de entidade e vice-versa. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 45

46 Relacionamentos Binários Em um relacionamento binário um-paramuitos significa que uma única ocorrência de um tipo de entidade pode estar associada a múltiplas ocorrências do outro tipo de entidade... Em um relacionamento binário muitospara-muitos significa que uma única ocorrência de um tipo de entidade pode estar associada a múltiplas ocorrências do outro tipo de entidade e vice-versa. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 46

47 Relacionamentos Binários Relacionamento muitos-para-muitos: Muitos SGBDs não tem uma opção para definir diretamente relacionamentos deste tipo. Modalidade Número mínima de ocorrências da entidade que podem estar envolvidas em um relacionamento Pode ser 0 ou 1 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 47

48 RELACIONAMENTOS BINÁRIOS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 48

49 Relacionamento Um para um Combinar as duas entidades em 1 Chave primaria de um é chave estrangeira do outro Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 49

50 Relacionamento um-paramuitos A Chave primaria do lado um, vira chave estrangeira do lado muitos Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 50

51 Relacionamento muitos-paramuitos Muitos SGBD não suportam relacionamento muitos-para-muitos Solução: Criar uma entidade associativa Desta forma: Cria-se dois relacionamentos um-para-muitos Devem ser tratados com tal. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 51

52 RELACIONAMENTOS UNÁRIOS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 52

53 Relacionamento Um para um Adicionar um campo relacionado à chave Vendedor e Substituto Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 53

54 Relacionamento um-paramuitos Adicionar um campo relacionado à chave Vendedor e Gerente Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 54

55 Relacionamento muitos-paramuitos Solução: Criar uma entidade associativa Parte - Todo Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 55

56 RELACIONAMENTOS TERNÁRIOS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 56

57 Relacionamento muitos-paramuitos Solução: Criar uma entidade associativa Cada um, um-para-muitos Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 57

58 RESUMO Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 58

59 Relacionamentos muitos-para muitos Relacionamento Unário 2 tabelas Relacionamento Binário 3 tabelas Relacionamento Ternário 4 tabelas Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 59

60 NORMALIZANDO DADOS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 60

61 Normalização de Dados Objetivo: Organizar atributos em tabelas de modo a eliminar redundância de atributos não-chave. Primeira Forma Normal (1FN) Segunda Forma Normal (2FN) Terceira Forma Normal (3FN) Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 61

62 APLICANDO AS FORMAS NORMAIS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 62

63 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 63

64 1FN Na primeira forma normal, cada valor de atributo é atômico, ou seja, nenhum atributo é multivalorado. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 64

65 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 65

66 2FN A Segunda Forma Normal não permite dependências funcionais parciais em que os dados sejam dependentes de parte da chave primária. Um atributo não-chave não pode depender apenas de parte da chave. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 66

67 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 67

68 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 68

69 3FN Na Terceira Forma Normal, atributos que não sejam chaves não podem definir outros atributos não-chaves. Ou seja, a 3FN não permite dependências transitivas nas quais um atributo não-chave seja dependente funcionalmente de outro. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 69

70 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 70

71 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 71

72 ABREVIANDO O PROCESSO Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 72

73 Assim que você identificar suas tabelas relacionais, aplique as três formas normais a cada uma das tabelas. Ou seja, verifique se cada tabela está em conformidade com os requisitos da 3FN. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 73

74 Resumo Se sua tabela possui campos multivalorados, ela viola a 1FN Ex: Campo Endereço Se sua tabela possui campos que não são integralmente dependentes da chave primária, está violando a 2FN Se sua tabela possui campos (nãochave) que dependam de outros campos (não-chave), viola a 3FN Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 74

75 DESNORMALIZANDO DADOS Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 75

76 A extrema normalização de dados pode acarretar 2 problemas: 1º - Ex: Criação da tabela Estado Consulta Durante a normalização, dividimos as tabelas em tabelas menores relacionadas. Pode ocorrer que durante a consulta seja necessário juntar dados de mais tabelas para obter um único resultado. Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 76

77 FIM DA AULA 2 Administração de Banco de Dados: MSc. Daniele Oliveira 77