Conceitos_Banco_de_Dados

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Conceitos de 
Banco de Dados 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autor: 
Luiz Antonio Junior
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 – INTRODUÇÃO 
 
 
Objetivos 
 
Introduzir conceitos básicos de Modelo de dados 
Introduzir conceitos básicos de Banco de dados 
Capacitar o aluno a construir o modelo físico de uma base de dados 
 
 
Banco de Dados 
 
É uma coleção de dados inter-relacionados, representando informações sobre um 
domínio específico. 
 
“É uma coleção de dados relacionados. Dados, por sua vez são uma coleção de fatos 
que podem ser guardados e que tem um significado implícito. Como exemplo, considere 
o nome, o endereço e o telefone das pessoas que você conhece. Você pode guardar esses 
dados num caderno de telefone, ou pode guardar num disquete usando um software 
como ACCESS ou EXCEL. Isto é uma coleção de dados relacionados com significado 
explicito” (Navathe, 1994) 
 
“É uma coleção organizada de fatos e informações” (Stair, 1996) 
 
“É uma coleção de fatos registrados que refletem o estado de certos aspectos de 
interesse do mundo real. “(Machado e Abreu, 1995) 
 
 
Exemplos: 
Lista Telefônica 
Fichas do acervo de uma biblioteca 
 
Sistema de Banco de Dados 
 
Consiste em uma coleção de dados inter-relacionados e uma coleção de programas para 
prover o acesso a esses dados. 
O objetivo principal de um sistema de banco de dados é possibilitar um ambiente que 
seja adequado e eficiente para uso na recuperação e armazenamento de informações. 
 
 
Sistema Gerenciador de Banco de Dados 
 
São softwares que permitem a definição de estruturas para armazenamento de 
informações e fornecimento de mecanismos para manipula-las. 
Exemplos: 
Access 
DB2 
Oracle 
 
 
Características de um SGBD 
 
Principais características que um SGBD deve prover: 
 
• Independência de Dados 
• Restrições de Acesso 
• Controle de Redundância 
• Restrições de Integridade 
• Compartilhamento de Dados 
• Mecanismos de Backup e Recuperação 
• Múltiplas Interfaces 
• Representação de Relacionamentos Complexos entre Dados 
• Tolerância a Falhas 
 
 
• Independência de Dados 
Consiste na capacidade de permitir que haja evolução na descrição dos dados da 
empresa, sem que os sistemas ou aplicações tenhas que ser alterados” 
“Imunidade das aplicações às mudanças na estrutura de armazenagem e 
estratégias de acesso” 
A independência dos dados em relação a aplicação representa o um avanço no 
sentido de tornar qualquer modificação das estruturas dos arquivos 
imperceptível para os programas. Desta forma, as mudanças na organização dos 
dados não gera qualquer necessidade de alteração dos programas que o 
manipulam. 
Exemplo: 
Inclusão de um novo campo (atributo) em um arquivo (tabela) é feita sem que 
sejam alterados os programas, pois nos programas não estão definidos as 
estruturas dos arquivos.“ 
 
• Controle de Redundância 
“Redundância é armazenar o mesmo dado várias vezes para atender diversas 
aplicações. Para manter a consistência do banco de dados, deve-se armazenar o 
dado uma única vez e em apenas um lugar no banco de dados. Isto permite 
manter a consistência, economizar espaço de armazenamento.” Em alguns caso, 
a redundância é necessária, porém ela deve ser controlada pelo sistema de 
gerenciamento de banco de dados. “ (Elmasri & Navathe, 1994) 
“É um conceito representado pelo controle centralizado dos dados 
compartilhados por diversas aplicações, reduzindo a repetição de dados a um 
mínimo justificável e aceita apenas por questão de desempenho.” (Cerícola, 
1991) 
Problemas da redundância de dados: 
• duplicação de esforço para manter os dados atualizados; 
• desperdício de espaço de armazenamento; 
• possibilidade de inconsistência dos dados 
 
 
• Compartilhamento de Dados 
Permitir a usuário diferentes a utilização simultânea de um mesmo dado. 
Exemplos: 
As informações sobre clientes podem ser acessadas pelo sistema de vendas, de 
contas a receber e faturamento simultaneamente. 
A mesma base de dados sobre empregados pode ser usada simultaneamente pelo 
sistema de recursos humanos e pelo sistema de vendas. No primeiro caso os 
dados serão utilizados no processo de pagamento e no segundo no processo de 
alocação dos vendedores às áreas de atendimento a cliente. 
 
• Restrições de Acesso 
“Um SGBD deve prover controles de segurança e autorização, que são 
utilizados para criar contas e seus respectivos direitos de acesso quando 
múltiplos usuários compartilham um banco de dados.” (Navathe,1994) 
“ Os controles de segurança abrangem conceitos tais como: procedimentos de 
validação e controle, garantia de integridade e controle de acesso, que visam 
resguardar o banco de dados de uma possível perda ou destruição de dados seja 
por falha de programa ou por falha de equipamento” (Cerícola, 1991) 
Exemplos: 
O sistema de pagamento poderá atualizar o cargo ocupado pelo empregado 
enquanto o sistema de vendas poderá apensa consultar qual o cargo de um 
determinado empregado. 
O sistema de controle de material poderá incluir um novo material no cadastro 
existente enquanto a área de compras consultará as informações sobre os 
materiais necessários para o processo de produção. 
 
 
• Restrições de Acesso (cont) 
Segurança e autorização 
• senhas para usuários e para grupos de usuários; 
• restrição de acesso a parte do banco de dados; 
• proibição de executar certas operações; 
• acesso restrito apenas a transações “enlatadas”; 
• proibição de uso de software privilegiado, como o software de criação de 
contas. 
 
 
• Restrições de Integridade 
“A maioria dos SGBD provem certas restrições de integridade que devem ser 
aplicadas aos dados. O SGBD deve ter mecanismos para possibilitar a definição 
das restrições e assegurar o respeito a estas. Um exemplo de restrição de 
integridade é a definição de um tipo de dado (data type) para cada item de dado. 
Exemplo: 
Ao definir o tipo cores como: azul, vermelho, amarelo e verde. E em seguida 
definir um atributo cor_parede como do tipo cores. O SGBD aceitará apenas os 
tipos definidos ou seja azul, vermelho, amarelo e verde como válidos para este 
atributo. 
Pergunta: o que aconteceria se o usuário informasse a cor branco para o tributo 
cor a parede? 
 
• Mecanismos de Backup e Recuperação 
“Um SGBD deve prover facilidades para recuperação de falhas do hardware ou 
software. 
Estes mecanismo evitam que cada aplicação tenha que projetar e desenvolver 
seus próprios controles contra a perda de dados. 
Exemplo: 
Se o sistema falha no meio de um programa de alteração complexo, o 
mecanismo de recuperação é responsável por assegurar que o banco de dados 
será restaurado para o estágio que ele se encontrava antes do início da execução 
do programa. 
 
 
• Múltiplas Interfaces 
• Linguagens de consulta para usuários casuais; 
• Linguagens de programação para programadores de aplicações; 
• Interfaces gráficas com formulários (telas) e menus para usuários paramétricos; 
• Interfaces para administração do banco de dados; 
• Linguagem natural. 
 
• Representação de Relacionamentos Complexos entre Dados 
Um banco de dados pode incluir uma variedade de dados que estão 
interrelacionados de várias formas. Um SGBD deve fornecer recursos para se 
representar uma grande variedade de relacionamentos entre os dados, bem como, 
recuperar e atualizar os dados de maneira prática e eficiente. 
 
• Tolerância a Falhas 
Um SGBD deve fornecer recursos para recuperação de falhas tanto de software 
quanto de hardware. 
 
 
Quando não Utilizar um SGBD 
 
Em algumas situações, o uso de um SGBD pode representar uma carga desnecessária 
aos custos quando comparado à abordagem processamento tradicional de arquivos como 
por exemplo: 
• alto investimentoinicial na compra de software e hardware adicionais; 
• generalidade que um SGBD fornece na definição e processamento de dados; 
• sobrecarga na provisão de controle de segurança, controle de concorrência, 
recuperação e integração de funções. 
 
Problemas adicionais podem surgir caso os projetistas de banco de dados ou os 
administradores de banco de dados não elaborem os projetos corretamente ou se as 
aplicações não são implementadas de forma apropriada. Se o DBA não administrar o 
banco de dados de forma apropriada, tanto a segurança quanto a integridade dos 
sistemas podem ser comprometidas. A sobrecarga causada pelo uso de um SGBD e a 
má administração justificam a utilização da abordagem processamento tradicional de 
arquivos em casos como: 
• o banco de dados e as aplicações são simples, bem definidas e não se espera 
mudanças no projeto; 
• a necessidade de processamento em tempo real de certas aplicações, que são 
terrivelmente prejudicadas pela sobrecarga causada pelo uso de um SGBD; 
• não haverá múltiplo acesso ao banco de dados. 
 
 
SGBD X Sistemas de Gerenciamento de Arquivos 
 
Sistemas de Gerenciamento de Arquivos: 
A melhor maneira de entender a natureza geral e as características dos bancos de dados 
de hoje é olhar para as características dos sistemas que antecederam o uso da tecnologia 
de banco de dados: 
Cada usuário define e implementa os arquivos necessários para uma aplicação 
específica, acarretando repetição dos dados gerando inconsistência nas informações. 
O acesso aos dados está escrito nos programas que o manipulam, subordinando os 
programas aos arquivos. 
A manipulação dos dados contidos nos arquivos pelas aplicações específicas dificulta o 
desenvolvimento de novos sistemas e torna a manutenção dos aplicativos difícil e cara. 
Tomemos como exemplo a necessidade de inclusão de um novo campo em um arquivo, 
esta alteração implica na alteração de todos os programas que utilizam este arquivo. 
dados separados e isolados; 
O sistema possibilita uma redundância não controlada de dados e inconsistência ao 
permitir que em um sistema um dado seja alterado e esse mesmo dado não seja alterado 
em outro. 
A responsabilidade sobre os procedimentos de backup e recuperação esta a cargo da 
aplicação. 
 
SGBD – Sistema Gerenciador de Banco de Dados 
Um arquivo (tabela) é definido uma única vez e atende a várias aplicações. 
 
Armazena-se junto com os dados toda as informações referentes à forma como foram 
estruturados os dados e onde eles estão armazenados fisicamente. Essas informações 
estão armazenadas em um catálogo que é chamado de meta-data. 
 
Há separação entre programas e dados. No SGBD os acessos são escritos no banco de 
dados e os programas enviam comandos solicitando o acesso aos dados. Esse conceito é 
chamado de abstração de dados, que caracteriza-se por uma independência entre 
programas e dados e entre programas e operações de manipulação de dados. 
 
São permitidas visões diferenciadas sobre a mesma base de dados para aplicações 
diferentes. 
 
É permitido acesso simultâneo de vários usuários ao mesmo dado. 
Essa simultaneidade é tratada através do gerenciamento da concorrência. 
 
 
 
 
 
 
2 - ARQUITETURA PARA SISTEMAS DE BANCO DE DADOS 
 
Conceitos básicos 
 
Dados 
 
Dado: 
Conjunto de símbolos “arranjados” a fim de representar a informação fora da mente 
humana. 
Elemento de Dado: 
Subconjunto de símbolos que compõem um dado com significado específico, mas não 
representa a informação completa. 
No exemplo: 
O número de alunos matriculados na disciplina mate01 no 
primeiro semestre / 97 é 57. 
 
Quais são os elementos de dados? 
Disciplina: mate01 
Período: primeiro semestre /97 
Matriculados : 57 
 
 
Principais Objetos de um SGBD 
 
1. Tabelas 
2. Visões 
3. Índices 
 
Tabelas 
Objeto criado para armazenar os dados fisicamente 
Os dados são armazenados em linhas (registros) e colunas (campos) 
Os dados de uma tabela normalmente descrevem um assunto tal como clientes, vendas, 
etc. 
 
 
Chave Primária 
Permite a classificação única de cada registro de uma tabela 
Exemplos de chave primária: 
RG 
CPF 
Matrícula 
RA 
 
 
Visões 
Tabela lógica de um banco de Dados, não contém dados. 
 
 
Tipos de Visão 
 
• Visão Idêntica: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice 
 
É uma ferramenta usada pelo gerenciador de Banco de Dados para facilitar a busca de 
linhas dentro de uma tabela 
Índice Único 
Índice criado a partir da chave primária, não permite a inclusão de linhas duplicadas 
Índice de Performance 
Facilita a busca de linhas na tabela 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Modelo de Dados 
 
 
 
Níveis de Abstração