Aula 2-Banco de Dados

Prévia do material em texto

1
Banco de Dados 
Conceitos
Prof Msc. Allan Costa
2
Banco de Dados 
Banco de Dados
 Aplicações de banco de dados
 Tradicionais (textual e numérica);
 Novas aplicações de banco de dados 
permitem armazenar imagens, clipes de 
aúdio e stream de vídeos, ditos banco de 
dados multimídia
 Sistemas de informações geográficas (GIS –
Geographic Information Systems)
3
4
Definições de Banco de Dados
 Definições bastante genéricas;
 Propriedades implícitas:
 Representa alguns aspecto do mundo real, às 
vezes chamado de minimundo ou de universo 
de discurso (UoD – Universe of Discourse). 
Mudanças no minimundo São refletidas no 
banco de dados;
 Coleção logicamente coerente de dados com 
algum significado inerente;
Definições de Banco de Dados
 Um banco de dados é projetado, 
construído e populado com dados para 
uma finalidade específica.
5
Sistema de Gerência de Banco 
de Dados
 Coleção de programas que permite aos 
usuários criar e manter um banco de dados 
(NAVATHE, 2011);
 Outros conceitos:
 Software que trata de todo o acesso ao banco de 
dados.(DATE, 2000);
 Software que incorpora as funções de definição, 
recuperação e alteração de dados em um banco de 
dados. (HEUSER, 1999).
6
7
Sistema de Gerência de Banco de 
Dados
 Em outras palavras: SGBD é um sistema de 
software de uso geral;
 Facilita o processo de definição, construção, 
manipulação, proteção e compartilhamento;
 É necessário utilizar SGBD de uso geral para 
implementar um banco de dados?
 Exemplos : Postgresql, Oracle, Interbase, etc..
 Sistema de Banco de dados = BD + SGBD
 Principais componentes : dados,hardware,software e 
usuários.
8
Abordagem SGBD x Processamento 
de Arquivos Tradicional
 Suportado por sistema operacional 
convencional
 Registros permanentes são guardados em 
diversos arquivos;
 São desenvolvidos programas aplicativos 
para manipular os registros
9
Processamento de Arquivos 
Tradicional: desvantagens
 Redundância e inconsistência de dados
 Dificuldade no acesso aos dados
 Dificuldades no isolamento de dados: 
quando a estrutura do BD é modificada, o programa 
que o acessa também deve ser mudado;
 Problemas de segurança
 Problemas de integridade
10
Característica fundamental de 
SGBDs
 SGBDs contém o BD mais uma definição completa do BD 
armazenada no CATÁLOGO
 Catálogo ou dicionário de dados contém META DADOS:
 informação sobre a estrutura de cada arquivo
 formato de armazenamento
 tipo de cada item de dados
 restrições sobre os dados
 No proc. De arquivos tradicional, a definição dos dados 
faz parte do programa de aplicação.
Exemplo
11
RELACOES
Nome_Relacao Numero_de_colunas
Aluno 4
Disciplina 4
Turma 5
Historico_escolar 3
Pre_requisito 2
COLUNAS
Nome_coluna Tipo_de_Dados Pertence_a_relacao
Nome Caractere (30) Aluno
Numero_aluno Caractere (4) Aluno
Tipo_aluno Inteiro (1) Aluno
Curso Tipo_curso Disciplina
Nome_disciplina Caractere (10) Disciplina
… … …
… … …
… … …
Numero_pre_requisito XXXXXNNNNN Pre_requisito
Característica fundamental de 
SGBDs
 Suporte para múltiplas visões dos 
dados;
 Compartilhamento de dados e 
processamento de transação 
multiusuário.
12
Vantagens de usar a 
abordagem SGBD
 Controlando a redundância;
 Restringindo acesso não autorizado;
 Oferecendo armazenamento persistente para 
objetos do programa
 “Problema de divergência de impedância”
 Estruturas de armazenamento e técnicas de 
pesquisa para o processamento efieciente de 
consulta;
13
Vantagens de usar a 
abordagem SGBD
 Backup e Recuperação;
 Múltiplas interfaces do usuário;
 Representando relacionamentos complexos 
entre dados;
 Impondo restrições de integridade;
 Permitindo dedução e ações usando regras 
(no modelo relacional -> triggers ou stored
procedures)
 Sistemas de banco de dados dedutivos 14
Vantagens de usar a 
abordagem SGBD
 Implicações adicionais do uso da 
abordagem de banco de dados:
 Potencial para garantir padrões;
 Tempo reduzido para desenvolvimento de 
aplicações;
 Flexibilidade;
 Disponibilidade de informações 
atualizadas;
 Economia de escalas.
15
Quando não usar um SGBD
 Custos adicionais do uso de um SGBD:
 Alto investimento inicial em hardware, 
software e treinamento;
 A generalidade que um SGBD oferece para 
a definição e o processamento de dados;
 Esforço adicional para oferecer funções de 
segurança, controle de concorrência, 
recuperação e integridade.
16
Quando não usar um SGBD
 Utilização de arquivos:
 Aplicações de banco de dados simples e bem 
definidas para as quais não se espera muitas 
mudanças;
 Requisitos rigorosos, de tempo real, para alguns 
programas de aplicações;
 Sistemas embarcados com capacidade limitada;
 Nenhum acesso de múltiplos usuários aos 
dados.
17
18
Tipos de modelo de SGBDs
 1ª Geração Pré Relacional 
 Modelo Hierárquico 
 Modelo de Redes 
 2ª Geração Relacional
 Modelo Relacional 
 3ª Geração Pós - Relacional 
 Novos modelos 
19
Modelo Hierárquico 
 Dados organizados em hierarquias de 
arvores. 
 Grande desempenho no acesso 
seqüencial 
 Limitações no acesso aleatório 
 Manipulação do tipo record –
oriented , isto é , qualquer acesso a 
base de dados envolve apenas um 
registro de cada vez.
20
Classificação dos SGBDs
 Hierárquico: representa o BD como um 
conjunto de árvores
Maria A POA João B POA
647 500,00 900 55,00 556 10000,00 647 500,00
raiz
21
Modelo em Redes 
 Extensão do modelo hierárquico 
 Elimina o conceito de hierarquia, 
permitindo que um mesmo registro 
possua varias associações.
 Dados armazenado em grafos 
(representa as inter- relações entre os 
componentes de um sistema).
22
Classificação dos SGBDs
 Redes: Forma ampliada da estrutura 
hierárquica.
 representa o BD como um grafo
 Um registro pode ter qualquer número de pais
raiz
Maria A POA
João B POA
900 55,00
556 10000,00
647 500,00
23
Modelo Relacional 
 Surgiu em 1970, por E.F. Codd ,tendo por 
base a teoria dos conjuntos.
 Contribuiu decisivamente para a massificação 
da utilização da tecnologia de bases de dados.
24
Classificação dos SGBDs
 Relacional: representa o BD como uma 
coleção de tabelas
 Não usa ponteiros e elos - usa relações
nome rua cidade Conta_no.
Maria A POA 900
João B POA 556
João B POA 647
Maria A POA 647
número saldo
900 55
556 10000
647 500
25
Usuários de um sistema de BD
 Administrador do BD (DBA)
 Responsável por autorizar o acesso ao BD, 
coordenar e monitorar seu uso
 Projetista do BD
 Responsável por identificar os dados a serem 
armazenados no BD e escolher as estruturas 
apropriadas para representar e armazenar esses 
dados
 Programador de aplicações
 Usuário final
 Usa as aplicações feitas pelo programador de 
aplicações mais uma linguagem de consulta do 
BD (ex. SQL)
26
Estrutura de um sistema de 
BD
SGBD
Programa de Aplicação/
Consultas
Meta
Dados
Software para proc. de consultas
Banco de
Dados
Software para acessar dados armazenados
Sistema de BD
Usuários
27
Modelos de Dados
 Conjunto de conceitos que podem ser 
usados para descrever o BD.
 Provêem conceitos próximos aos 
percebidos por muitos usuários, tais 
como entidades, atributos e 
relacionamentos
 Não informa quais os dados 
especificamente estão armazenados
28
Modelo de dados 
Níveis de Abstração 
 Modelo Conceitual 
 Modelo Lógico 
 Modelo Físico 
29
Modelo Conceitual 
 Independente de SGBD
 Registra
 Estrutura dos dados que podem aparecer 
no banco de dados 
 Não registra 
 Como estes dados estão armazenados a 
nível de SGBD 
30
Modelo Conceitual – Diagrama 
Entidade Relacionamento 
 Técnica mais difundida de modelagem 
conceitual 
 Exemplo DER
Produto
Código
nome
preço
Cliente 
Código
nome
endereço
fones
saláriocargo
31
Modelo Lógico
 Têm conceitos que podem ser 
entendidos pelos usuários e não estão 
distantes da organização física dos 
dados.Usados em SGBDs comerciais. 
Usam estruturas de registros
 Dependente do tipo particular de SGBD 
 Exemplos: modelo relacional, modelo 
hierárquico, modelo rede
32
Modelo Lógico
 SGBD relacional 
33
Modelo Físico 
 Descrevem como os dados são 
armazenados representando informação 
como formato de registros, ordenação de 
registros, métodos de acesso, etc.
 Detalhes que 
 Não tem influencia sobre a programação de 
aplicações no SGBD 
 Influenciam a performance da aplicação 
34
Esquemas e Instâncias
 Esquema:
 Definição do BD que é especificada durante 
projeto e em geral não muda freqüentemente
 fica armazenado no catálogo
 Funcionário (nome, cidade, salário)
 Instância:
 Dados armazenados no BD em um momento 
particular
 instâncias ficam armazenadas no BD
 Funcionário(José, Belém, 500,00)
35
Arquitetura de SBD: 3 níveis (ANSI/SPARC)
 Nível Interno:
 Mais próximo do armazenamento físico. Emprega-se o modelo de 
dados físico para descrever detalhes de armazenamento;
 Nível Conceitual:
 Descreve a estrutura completa do BD para a comunidade de 
usuários. É uma descrição global do BD que esconde detalhes da 
estrutura física de armazenamento (modelo de dados de alto nível 
ou de implementação)
 Nível Externo
 Mais próximo dos usuários. Formado por um conjunto de visões de 
usuários ou esquemas externos. Cada visão descreve a parte do BD 
que um grupo de usuários está interessado (modelo de alto nível ou 
de implementação)
36
Independência de Dados
 Uma aplicação depende dos dados quando
 é impossível modificar a estrutura de armazenamento ou 
a estratégia de acesso sem afetar a aplicação.
 Isto é indesejável pois:
 aplicações diferentes necessitam de visões diferentes dos 
mesmos dados
 O DBA deve ter autonomia para modificar a estrutura de 
armazenamento ou a estratégia de acesso sem mudar as 
aplicações existentes
 Definição de independência de dados:
 Imunidade das aplicações à estrutura de armazenamento 
e à estratégia de acesso do BD
37
Independência de Dados
 Independência Física
 Modificação no esquema físico sem reescrever os 
programas aplicativos ou o esquema conceitual 
(desempenho)
 Independência Lógica
 Modificação do esquema conceitual sem reescrever 
os programas aplicativos
 Independência de dados:
 Mudando o esquema em algum nível, pode-se 
deixar o esquema do nível superior inalterado e 
alterar apenas o mapeamento entre os dois níveis
 Arquitetura de 3 níveis
 mais fácil obter independência de dados
 aumenta o overhead
38
Classificação dos SGBDs
 Quanto ao número de usuários
 mono-usuário
 multi-usuário
 Quanto a distribuição dos dados e software
 centralizado
 distribuído:
 homogêneo
 heterogêneo (federados)
 obs: um BD centralizado pode suportar múltiplos 
usuários dispersos
39
BD distribuído e multiusuário
 Transparência em Sistemas distribuídos
 Cada usuário percebe o BD como se ele fosse 
monousuário e centralizado
40
Exercícios
 Diferencie processamento de arquivos 
tradicionais de um SGBD ?
 O que é instância ?
 O que é esquema ?
41
Bibliografia
 SILBERSCHATZ,A. Sistema de Banco de 
Dados. 1999 (Capitulo I)
 DATE,C.J. Introdução a Sistema de 
Banco de Dados. 2000 (Capitulo I)