Por Ceça  Introdução aos SGBDs  Alguns aspectos de SGBDs  Motivação, Funções, Vantagens 15/4/2015Ceça Moraes 2.

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1 Por Ceça cecafac@gmail.com

2  Introdução aos SGBDs  Alguns aspectos de SGBDs  Motivação, Funções, Vantagens 15/4/2015Ceça Moraes 2

3  Banco de dados:  Conjunto de dados inter-relacionados que objetivam atender as necessidades de um conjunto de usuários  Sistema de Gerenciamento do BD (SGBD):  Software que auxilia na definição, carga, atualização e manutenção de um banco de dados 15/4/2015Ceça Moraes 3

4  As boas decisões exigem boa informação derivada de fatos brutos  Os dados são gerenciados de forma mais eficiente quando armazenados em um banco de dados  As base de dados evoluíram a partir de sistemas de arquivo de computador 4

5  Banco de dados: estrutura computacional compartilhada e integrada que armazena:  um conjunto de dados do usuário final, ou seja, fatos brutos de interesse para esse usuário  metadados, ou, dados sobre dados ▪ Os metadados fornecem uma descrição das características dos dados e do conjunto de relacionamentos entre os dados do BD 5

6  O sistema de gerenciamento de bancos de dados (SGBD)  conjunto de programas que gerenciam a estrutura do banco de dados e controlam o acesso aos dados armazenados 15/4/2015Ceça Moraes 6

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8  Podem ser classificados de acordo com:  Número de usuários  Localização(ões)  Tipo e extensão do uso esperado 8

9  Bancos de dados monousuario – suporte a apenas um usuário por vez  Banco de dados de desktop – bd monousuário executado em um computador pessoal  Banco de dados multiusuario dá suporte a vários usuários simultaneamente  Banco de dados de grupo de trabalho: número relativamente pequeno de usuários  Banco de dados empresarial: utilizado por uma organização inteira, com suporte a muitos usuários 9

10  Banco de dados centralizado:  dados localizados em um único local  Banco de dados distribuído:  dados distribuídos por vários locais diferentes 10

11  Banco de dados operacional:  suporte às operações diárias de uma empresa  Data warehouses (armazém de dados):  dados utilizados para gerar informações necessárias à tomada de decisões 11

12  Dados estruturados são resultado da formatação de dados não estruturados  A estrutura é aplicada com base no tipo de processamento que se deseja executar nos dados  Dados semi-estruturados já foram parcialmente processados  Nem totalmente sem estrutura nem estritamente tipados  XML (Extensible Markup Language) 12

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14  Documentos (dados) em arquivos físicos em pastas e armários  1ª. Evolução: especialista em processamento de dados (PD)  conversão de um sistema de arquivos manual para um sistema de arquivos computadorizado ▪ criava as estruturas de arquivos computacionais necessárias  Escrevia o software que gerenciava os dados dentro dessas estruturas 14

15  Conforme o número de arquivos aumentava no pequeno sistema de arquivos:  Cada arquivo no sistema utilizava seu próprio aplicativo para armazenar, recuperar e modificar dados  Cada arquivo era de propriedade do indivíduo ou do departamento encarregado pela sua criação  A atividade do grupo de PD era programação 15

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18  Dependência de dados: quando houver qualquer mudança nas características de armazenamento de dados do arquivo  Independência de dados: alterações nas características de armazenamento de dados sem afetar a capacidade dos aplicativos 18

19  O significado prático da dependência é a diferença entre o formato de dados lógicos e físicos  Formato de dados lógicos: os seres humanos visualizam os dados  Formato de dados físicos: como o computador deve trabalhar com os dados  Os programas continham:  Detalhes de abertura de arquivo, especificação de registros e definições de campo 19

20  Imunidade das aplicações a alterações na representação física e nas técnicas de acesso  Representação  Lógica (aplicação)  Física (armazenamento)  Que alterações podem ser feitas???  Campos: nome, salario  Registros: (“Jose Carlos”, 5000.00)  Arquivos: FUNCIONARIO

21 Ceça Moraes21  Dois ou mais registros podem ser combinados em um só  O registro lógico de uma aplicação é um subconjunto apropriado do registro armazenado Num_ peçaCor_peçaNum_ peçaPeso_peça Num_ peçaCor_peçaPeso_peça

22 Ceça Moraes22  Um registro pode ser dividido em vários  Partes utilizadas com menos freqüência poderia ser armazenadas em dispositivos mais lentos Num_ peçaCor_peçaPeso_peça Num_ peçaCor_peçaNum_ peçaPeso_peça

23  A estrutura do sistema de arquivos dificulta a combinação de dados a partir de várias fontes  A estrutura organizacional realiza o armazenamento dos mesmos dados básicos em locais diferentes (Ilhas de informação)  É improvável que os dados armazenados em locais diferentes sejam sempre atualizados de modo consistente  Redundância de dados: ocorre quando os mesmos dados são armazenados de forma desnecessária em locais diferentes 23

24  Inconsistência de dados: quando versões diferentes e conflitantes dos mesmos dados aparecem em locais diferentes  Anomalias de dados: quando nem todas as alterações necessárias nos dados redundantes são realizadas com sucesso  Anomalias de atualização  Anomalias de inserção  Anomalias de exclusão 24

25  O sistema de banco de dados consiste de dados relacionados logicamente e armazenados em um único repositório de dados lógicos  Pode ser fisicamente distribuído em vários locais  O SGBD elimina a maioria dos problemas de inconsistência, dependência e anomalia de dados 25

26  O SGBD armazena não apenas as estruturas de dados, mas também os relacionamentos entre essas estruturas e os caminhos de acesso a elas  Se há redundância, é controlada  Cuida também da definição, armazenamento e gerenciamento de todos os caminhos de acesso necessários a esses componentes 26

27  Exige programação extensiva  Não é capaz de executar consultas ad hoc  A administração do sistema pode ser complexa e difícil  É difícil fazer alterações nas estruturas existentes  Os recursos de segurança provavelmente serão inadequados 27

28  Simplificar o desenvolvimento de aplicações caracterizadas por uso intensivo de DADOS  COMO?  Provendo serviços que diminuem o tempo de desenvolvimento  Através de ferramentas o usuário pode: ▪ realizar entrada de dados ▪ examinar dados ▪ manipular dados de acordo com a aplicação 28

29  Dados e Metadados na base  Os dados e a descrição correspondente são armazenadas na base e gerenciadas pelo SGBD  Independência de Dados-Programas  Modificações como inclusão de um novo campo não afetam os programas  Abstração de Dados  Representação conceitual através de um modelo de dados baseado em conceitos lógicos  Múltiplas Visões 29

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32  O termo SGBD refere-se a uma organização de componentes que  define e regula a coleta, o armazenamento, o gerenciamento e a utilização de dados em um ambiente de banco de dados  o SGBD é composto de 5 partes principais:  Hardware  Software  Pessoas  Procedimentos  Dados 32

33  Hardware: dispositivos físicos do sistema  Software – três tipos: sistema operacional; O SGBD; Os aplicativos e utilitários  Pessoas:  Os administradores de sistema  Os administradores de banco de dados  Os projetistas  Os programadores e analistas de sistemas  Os usuários finais 33

34  Procedimentos: instruções e regras que orientam o projeto e a utilização do SGBD  Dados: conjunto de fatos armazenados no banco de dados  As soluções de BD devem ser efetivas em relação a custos-benefícios e a fatores táticos e estratégicos  É provável que a tecnologia de BD já em uso afete a seleção de um sistema 34

35  Sistemas multiusuários  Dados do banco são:  Integrados ▪ BD é um conjunto de vários arquivos de dados relacionados ▪ Exemplo: Empregado(CPF, Nome, Depto, Salario) e Matricula(CPF,Curso) 15/4/2015Ceça Moraes 35

36  Compartilhados ▪ Porções de dados utilizadas por vários usuários inclusive ao mesmo tempo!! ▪ Exemplo: informações de EMPREGADO para usuários do departamento de pessoal e de educação  Persistentes  Uma vez aceitos pelo SGBD para entrada inicial no BD, só podem ser removidos do BD por alguma solicitação explícita ao SGBD 15/4/2015Ceça Moraes 36

37 Funções do SGBD 37

38 38  Gerenciamento do dicionários de dados  O SGBD armazena as definições de elementos de dados e seus relacionamentos (metadados) em um dicionario de dados  Quaisquer mudanças feitas na estrutura do banco de dados são registradas no dicionário de dados  Fornece abstração de dados e remove a dependência de dados do sistema

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40  Gerenciamento de armazenamento de dados  Cria e gerencia as estruturas complexas necessárias para o armazenamento de dados  Sintonização de desempenho: atividades que tornam o desempenho do banco de dados mais eficiente em termos de armazenamento e velocidade de acesso  O SGBD armazena o banco em vários arquivos de dados físicos 40

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42  Transformação e apresentação de dados  Transforma os dados inseridos em conformidade com as estruturas internas  Formata os dados recuperados fisicamente para as expectativas lógicas do usuário  Gerenciamento de segurança  Sistema de segurança que garante a segurança de usuário e a privacidade dos dados  Regras de segurança determinam: usuários que podem acessar o banco de dados, itens de dados que o usuário pode acessar e operações 42

43  Controle de acesso de multiusuário  Para fornecer integridade e consistência de dados, o SGBD utiliza algoritmos sofisticados  Gerenciamento de backup e recuperação  Fornece backup e recuperação de dados para garantir a segurança e a integridade dos dados  O gerenciamento de recuperação trata da recuperação do banco de dados após uma falha ▪ Recurso fundamental para preservar a integridade dos dados 43

44  Gerenciamento de integridade de dados  O SGBD promove e aplica regras de integridade ▪ Minimizando a redundância ▪ Maximizando a consistência  Os relacionamentos de dados armazenados no dicionário de dados são utilizados para garantir a integridade  Garantia importante em sistemas de bancos de dados orientados a transações 44

45  Linguagem de acesso a bancos de dados e interfaces de programação de aplicações  Fornece acesso aos dados por meio de uma linguagem de consulta  Linguagem Estruturada de Consulta (SQL) ▪ linguagem de consulta vigente e o padrão de acesso a dados suportado pela maioria dos fornecedores de SGBD 45

46  Usuários precisam:  Acrescentar estrutura  Inserir dados nas estruturas  Consultar dados  Alterar dados  Remover dados e suas estruturas 46 S Q L

47  A SQL é a linguagem padrão para interação com banco de dados relacionais e é reconhecida por quase todos os produtos de banco de dados hoje  Padrão ANSI (American National Stardard Institute) 15/4/2015Ceça Moraes 47

48  O Banco de Agencia de Automóveis (arquivo CARROS)CodigoMarcaModelo ANO_ MODELO PLACA ANO_ FABRICACAO 55Fiat Uno Mille 2007KHT33532007 123FiatIdea2009GGO00112009 989FiatFiorino1996KSF21341996 64GMCorsa2008MRR98772007 721VWPassat2010KLG35662009 15/4/2015Ceça Moraes48  Colunas Campos ou AtributosCampos ou Atributos  Linhas Registros (dados)Registros (dados)

49  Inserção de registro  INSERT  Modificação de registro  UPDATE  Remoção de registro  DELETE  Consulta  SELECT 15/4/2015Ceça Moraes 49

50  Selecionar os atributos MARCA, CODIGO e MODELO para os carros fabricados em 2007 SELECT MARCA, CODIGO, MODELO FROM CARROS WHERE ANO_FABRICACAO = 2007  Resultado:MarcaCodigoModeloFiat55 Uno Mille GM64Corsa 15/4/2015Ceça Moraes50

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52  Esquema  A estrutura lógica do BD  Exemplo: informações sobre o conjunto de empregados, cursos e relacionamentos entre eles  Instância  O conteúdo atual do BD em um determinado instante de tempo (dados)  Exemplo: Antônio fez o curso de Oracle 15/4/2015Ceça Moraes 52

53  Coleção de ferramentas para descrever  Dados  Relacionamentos entre os dados  Semântica dos dados  Restrições dos dados  Modelo Entidade-Relacionamento (E-R)  Modelo Relacional 15/4/2015Ceça Moraes 53

54  Componentes “macro”  Entidades (objeto distinguível) ▪ Qualquer objeto sobre o qual desejamos registrar informações ( Funcionários, Projetos )  Relacionamento entre entidades (trabalha_em)  Amplamente usado para projeto de BD  Modelo E-R é usualmente convertido para um projeto do modelo relacional o qual é usado para armazenar e gerenciar os dados 15/4/2015Ceça Moraes 54

55  Propriedades  Informações que desejamos registrar ▪ Entidade Funcionários têm local de trabalho ▪ Entidade Projetos têm o tempo em que estão sendo executados  A tabela FUNCIONÁRIOS deve incluir o atributo CIDADE  A tabela PROJETOS deve incluir os atributos DATA_INICIO e DATA_FIM 15/4/2015Ceça Moraes 55

56  Uma empresa armazena informações sobre:  Os projetos em andamento;  As peças usadas nesses projetos;  Os fornecedores que fornecem as peças;  Os empregados que trabalham nos projetos.   Projetos, Peças, Fornecedores, Empregados são as Entidades básicas 15/4/2015Ceça Moraes 56

57  Relacionamentos entre entidades  Relacionamento Fornecedor/Peças – FP ▪ Fornecedores fornecem peças ▪ Peças são fornecidas por fornecedores  A partir do relacionamento FP  Dado um fornecedor, obter as peças fornecidas por ele  Dada uma peça, obter os fornecedores que fornecem essa peça 15/4/2015Ceça Moraes 57

58 15/4/2015Ceça Moraes 58 Peças FP FornecedoresProjetos Empregados PJ FPJ GJ PP EJ

59  Os relacionamentos fazem parte dos dados tanto quanto as entidades básicas  Precisam ser representados no banco de dados  Conversão para o modelo relacional  No modelo relacional as entidades os relacionamentos são representados por tabelas. 15/4/2015Ceça Moraes 59

60  Fornecedores, Peças e relacionamento FP 15/4/2015Ceça Moraes 60P#PNOMECORPESOP1PorcaVermelho12 P2PinoVerde17 P3ParafusoAzul12 P4ParafusoVermelho14 P5CameAzul12 P6TuboVermelho19 F#FNOMESTATUSCIDADEF1Smith20Londres F2Jones10Paris F3Blake30Paris F4Clark20Londres F5Adams30Atenas F P FPF#P#QTDF1P1300 F1P2200 F1P3400 F1P4200 F1P5100 F1P6100 F2P1300 F2P2400 F3P2200 F4P2200 F4P4300 F4P5400

61  Aprimoramento do compartilhamento de dados  Aprimoramento da segurança de dados  Melhoria na integração dos dados  Minimização da inconsistência dos dados  Aprimoramento do acesso aos dados  Aprimoramento da tomada de decisão  Aumento de produtividade do usuário final 61

62  Suporte a transações  Transferência de uma quantia de dinheiro de uma conta A para outra conta B  Envolve duas operações de atualização ▪ Uma para retirar o dinheiro da conta A ▪ Outra para adicionar o dinheiro na conta B  O sistema deve garantir que as duas operações devem ser realizadas ou nenhuma delas, mesmo na presença de falhas 15/4/2015Ceça Moraes 62

63  Aumento de custos  Complexidade de gerenciamento  Manutenção do banco de dados atualizado  Dependência do fornecedor  Ciclos frequentes de atualização/substituição 63

64  Rob & Coronel – Capítulo 1  Navathe – Capítulo 1 15/4/2015Ceça Moraes 64