UNIVERSIDADE ZAMBEZE - UNIZAMBEZE

UNIVERSIDADE ZAMBEZE - UNIZAMBEZETema1 Sistemas de base de dados

Docente: Alcamate Daial Doss

20151.1. Introduo e conceitos gerais ObjectivosConhecer os fundamentos gerais sobre sistemas de base de dadosSumrio1.1. Introduo1.2. Modelo de dados.1.3. Conceitos Gerais.1.4. Abordagem banco de dados vs processamento tradicional de arquivos1.5. Usurios e actividades envolvidas1.6. Vantagens de um SGBD1.7. Quando no usar SGBD1.8. Arquitectura e independencia de dados de SGBD1.1. Introduo O primeiro Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD) comercial surgio no final de 1960, com base nos primitivos sistemas de arquivos disponveis na poca, os quais no controlavam o acesso concorrente por usurios ou processos. Anos depois os SGBD passaram a usar diferentes formas de representao, ou modelos de dados, para descrever a estrutura de das informaes contidas em suas base de dados.1.2. Modelo de dados1.2.1. Modelo hierrquicoO primeiro a ser reconhecido como modelo de dados.Os dados so estruturados em hierarquia ou rvores.Os nos das hierarquias contem contem ocorrncias dos registos, onde cada registo uma coleco de campos (atributos), cada um contendo apenas uma informao.O registo da hierarquia que precede a outros o registo pai, os outros registos so chamados de registos -filhos.

1.2. Modelo de dadosUma ligao uma associao entre dois registos. O relacionamento entre um registo-pai e vrios registos-filhos possui cardinalidade 1:N.Para ter acesso aos dados organizados segundo este modelo segue-se uma sequncia hierrquica com uma navegao do topo para as folhas e da esquerda para a direita. Um registo pode estar associado a vrios registos diferentes, desde que seja replicado. A replicao possui duas grandes desvantagens: pode causar inconsistncia de dados quando houver actualizao e o desperdcio de espao inevitvel.1.2. Modelo de dados1.2.2. Modelo em redeO modelo em redes surgiu como uma extenso ao modelo hierrquico, eliminando o conceito de hierarquia e permitindo que um mesmo registo estivesse envolvido em vrias associaes.No modelo em rede, os registos so organizados em grafos onde aparece um nico tipo de associao (set) que define uma relao 1:N entre 2 tipos de registos: proprietrio e membro. Desta maneira, dados dois relacionamentos 1:N entre os registos A e D e entre os registos C e D possvel construir um relacionamento M:N entre A e D.1.2. Modelo de dadosUma norma foi estabelecida para este modelo de banco de dados, com linguagem prpria para definio e manipulao de dados.Os dados tinham uma forma limitada de independncia fsica. Tambm foram definidas as sintaxes para dois aspectos chaves dos sistemas gerenciadores de dados: concorrncia e segurana.Concorrncia : fornecia uma facilidade na qual parte do banco de dados (ou rea) pudesse ser bloqueada para prevenir acessos simultneos, quando necessrio. Segurana: permitia que uma senha fosse associada a cada objecto descrito no esquema. Ao contrrio do Modelo Hierrquico, em que qualquer acesso aos dados passa pela raiz, o modelo em rede possibilita acesso a qualquer n da rede sem passar pela raiz.O modelo hierrquico e em rede so orientados a registo, isto , qualquer acesso a base de dados feito em cada registo.1.2. Modelo de dados1.2.3. Modelo RelacionalEste modelo apareceu devido s seguintes necessidades: Aumentar a independncia de dados nos sistemas gerenciadores de banco de dados; Prover um conjunto de funes apoiadas em lgebra relacional para armazenamento e recuperao de dados; Permitir processamento ad hoc.O Modelo relacional revelou-se ser o mais flexvel e adequado ao solucionar os vrios problemas que se colocam no nvel da concepo e implementao da base de dados. A estrutura fundamental do modelo relacional a relao (tabela). Uma relao constituda por um ou mais atributos (campos) que traduzem o tipo de dados a armazenar. Cada instncia do esquema (linha) chamada de tupla (registo). O modelo relacional no tem caminhos pr-definidos para se fazer acesso aos dados como nos modelos que o precederam. O modelo relacional implementa estruturas de dados organizadas em relaes. Porm, para trabalhar com essas tabelas, algumas restries precisaram ser impostas para evitar aspectos indesejveis, como: Repetio de informao, incapacidade de representar parte da informao e perda de informao.1.2. Modelo de dadosModelo Orientado a ObjectosOs bancos de dados orientados a objecto comearam a se tornar comercialmente viveis em meados de 1980.A motivao para seu surgimento est em funo dos limites de armazenamento e representao semntica impostas no modelo relacional. Quando os bancos de dados orientados a objectos foram introduzidos, algumas das falhas perceptveis do modelo relacional pareceram ter sido solucionadas com esta tecnologia e acreditava-se que tais bancos de dados ganhariam grande parcela do mercado. Hoje, porm, acredita-se que os Bancos de Dados Orientados a Objectos sero usados em aplicaes especializadas, enquanto os sistemas relacionais continuaro a sustentar os negcios tradicionais, onde as estruturas de dados baseadas em relaes so suficientes.1.3 Conceitos geraisBase de dadosColeco de dados devidamente relacionado.DadosFactos que podem ser armazenados e possuem um significado implcito. Matria prima para obteno de informao.Informao Dados compilados e processados de acordo com a solicitao de consultas e analises.Sistema de Base de Dados o conjunto composto pela base de dados e o software de gerenciamento de base de dados.

1.3 Conceitos geraisSistema Gerenciador de Base de Dados uma coleco de programas que permitem aos usurios criarem e manipularem uma base de dados. Um SGBD , assim, um sistema de software de propsito geral que facilita o processo de definir, construir e manipular bases de dados de diversas aplicaes.Definir Envolve a especificao de tipo de dados a serem armazenados.Construir Envolve a o processo de armazenar os dados em algum meio que possa ser controlado pelo SGBDManipular Envolve a utilizao de funes como a de consulta e de modificao.

1.3. Conceitos geraisPropriedades das bases de dadosUma base de dados uma coleco de dados logicamente relacionado, com algum significado. Associaes aleatrias de dados no podem ser chamadas de base de dados.Uma base de dados projectada, construda e preenchida (instanciada) com dados para um propsito especfico. Ela tem um grupo de usurios e algumas aplicaes pr-concebidas para atend-los;Uma base de dados representa algum aspecto do mundo real, algumas vezes chamado de minimundo. Mudanas no minimundo provocam mudanas na base de dados.Uma base de dados tem alguma fonte de dados, algum grau de interaco com eventos do mundo real e uma audincia que est activamente interessada no seu contedo.1.4. Abordagem base da dados vs Sistema gerenciador de arquivoNatureza da auto-descrio de Sistema de Banco de DadosUma caracterstica importante da abordagem Banco de Dados que o SGBD mantm no somente os dados mas tambm a forma como os mesmos so armazenados, contendo uma descrio completa do banco de dados. Estas informaes so armazenadas no catlogo do SGBD, o qual contm informaes como a estrutura de cada arquivo, o tipo e o formato de armazenamento de cada tipo de dado, restries, etc. A informao armazenada no catlogo chamada de Meta Dados. No processamento tradicional de arquivos, o programa que ir manipular os dados deve conter este tipo de informao, ficando limitado a manipular as informaes que o mesmo conhece. Utilizando a abordagem banco de dados, a aplicao pode manipular muitas bases de dados diferentes.1.4. Abordagem base da dados vs Sistema gerenciador de arquivoSeparao entre Programas e DadosNo processamento tradicional de arquivos, a estrutura dos dados est incorporada ao programa de acesso. Desta forma, qualquer alterao na estrutura de arquivos implica na alterao no cdigo fonte de todos os programas. J na abordagem banco de dados, a estrutura alterada apenas no catlogo, no alterando os programas.1.4. Abordagem base da dados vs Sistema gerenciador de arquivoAbstrao de DadosO SGBD deve fornecer ao usurio uma representao conceitual dos dados, sem fornecer muitos detalhes de como as informaes so armazenadas. Um modelo de dados uma abstrao de dados que utilizada para fornecer esta representao conceitual utilizando conceitos lgicos como objetos, suas propriedades e seus relacionamentos.A estrutura detalhada e a organizao de cada arquivo so descritas no catlogo.1.4. Abordagem base da dados vs Sistema gerenciador de arquivoMltiplas Vises de DadosComo um conjunto de informaes pode ser utilizada por um conjunto diferente de usurios, importante que estes usurios possam ter vises diferentes da banco de dados. Uma viso definida como um subconjunto de um banco de dados, formando deste modo, um conjunto virtual de informaes.

1.5. Usurios e Atividades envolvidasAdministrador de Banco de Dados (DBA)Em um ambiente de banco de dados, o recurso primrio o banco de dados por si s e o recurso secundrio o SGBD e os softwares relacionados. A administrao destes recursos cabe ao Administrador de Banco de Dados, o qual responsvel pela autorizao de acesso a banco de dados e pela coordenao e monitorao de seu uso.1.5. Usurios e Atividades envolvidasProjetista de Banco de DadosO Projetista de Banco de Dados responsvel pela identificao dos dados que devem ser armazenados nobanco de dados, escolhendo a estrutura correta para representar e armazenar dados. Muitas vezes, os projetistas de banco de dados atuam como staff do DBA, assumindo outras responsabilidades aps a construo do banco de dados. funo do projetista tambm avaliar as necessidades de cada grupo de usurios para definir as vises que sero necessrias, integrando-as, fazendo com que o banco de dados seja capaz de atender todas as necessidades dos usurios.1.5. Usurios e Atividades envolvidasUsurios FinaisExistem basicamente trs categorias de usurios finais que so os usurios finais de banco de dados, fazendo consultas, atualizaes e gerando documentos:usurios casuais: acessam o banco de dados casualmente, mas que podem necessitar de diferentes informaes a cada acesso; utilizam sofisticadas linguagens de consulta para especificar suas necessidades;usurios novatos ou paramtricos: utilizam pores pr-definidas do banco de dados, utilizando consultas pr- estabelecidas que j foram exaustivamente testadas;usurios sofisticados: so usurios que esto familiarizados com o SGBD e realizam consultas complexas.1.5. Usurios e Atividades envolvidasAnalistas de Sistemas e Programadores de AplicaesOs analistas determinam os requisitos dos usurios finais e desenvolvem especificaes para transaes que atendam estes requisitos, e os programadores implementam estas especificaes como programas, testando, depurando, documentando e dando manuteno no mesmo. importante que, tanto analistas quanto programadores, estejam a par dos recursos oferecidos pelo SGBD.

1.6. Vantagens de um SGBDControle de RedundnciaNo processamento tradicional de arquivos, cada grupo de usurios deve manter seu prprio conjunto de arquivos e dados. Desta forma, acaba ocorrendo redundncias que prejudicam o sistema com problemas como:Toda vez que for necessrio atualizar um arquivo de um grupo, ento todos os grupos devem ser atualizados para manter a integridade dos dados no ambiente como um todo;A redundncia desnecessria de dados levam ao armazenamento excessivo de informaes, ocupando espao que poderia estar sendo utilizado com outras informaes.

1.6. Vantagens de um SGBDCompartilhamento de DadosUm SGBD multi-usurio deve permitir que mltiplos usurios acessem o banco de dados ao mesmo tempo. Este fator essencial para que mltiplas aplicaes integradas possam acessar o banco.O SGBD multi-usurio deve manter o controle de concorrncia para assegurar que o resultado de atualizaes sejam corretos. Um banco de dados multi-usurios deve fornecer recursos para a construo de mltiplas vises.

1.6. Vantagens de um SGBDRestrio a Acesso no AutorizadoUm SGBD deve fornece um subsistema de autorizao e segurana, o qual utilizado pelo DBA para criar contas e especificar as restries destas contas; O controle de restries se aplica tanto ao acesso aos dados quanto ao uso de softwares inerentes ao SGBD.1.6. Vantagens de um SGBDRepresentao de Relacionamentos Complexos entre DadosUm banco de dados pode incluir uma variedade de dados que esto inter-relacionados de vrias 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 prtica e eficiente.1.6. Vantagens de um SGBDTolerncia a FalhasUm SGBD deve fornecer recursos para recuperao de falhas tanto de software quanto de hardware.1.7. Quando no Utilizar um SGBDEm algumas situaes, o uso de um SGBD pode representar uma carga desnecessria aos custos quando comparado abordagem processamento tradicional de arquivos como por exemplo:Alto investimento inicial na compra de software e hardware adicionais;Generalidade que um SGBD fornece na definio e processamento de dados;Sobrecarga na proviso de controle de segurana, controle de concorrncia, recuperao e integrao de funes.1.7. Quando no Utilizar um SGBDProblemas adicionais podem surgir caso os projetistas de banco de dados ou os administradores de banco de dados no elaborem os projetos corretamente ou se as aplicaes no so implementadas de forma apropriada. Se o DBA no administrar o banco de dados de forma apropriada, tanto a segurana quanto a integridade dos sistemas podem ser comprometidas.1.7. Quando no Utilizar um SGBDProblemas adicionais podem surgir caso os projetistas de banco de dados ou os administradores de banco de dados no elaborem os projetos corretamente ou se as aplicaes no so implementadas de forma apropriada. Se o DBA no administrar o banco de dados de forma apropriada, tanto a segurana quanto a integridade dos sistemas podem ser comprometidas.1.7. Quando no Utilizar um SGBDA sobrecarga causada pelo uso de um SGBD e a m administrao justificam a utilizao da abordagem processamento tradicional de arquivos em casos como:- O banco de dados e as aplicaes so simples, bem definidas e no se espera mudanas no projeto;- A necessidade de processamento em tempo real de certas aplicaes, que so terrivelmente prejudicadas pela sobrecarga causada pelo uso de um SGBD;- No haver mltiplo acesso ao banco de dados. 1.8. Arquitectura e independecia de dados de um SGBDA arquitectura mais difundida na literatura a three-schema, conhecida tambm por ANSI/SPARC.A meta desta arquitectura separar as aplicaes dos usurios da base de dados fsica.Nesta arquitectura os esquemas podem ser definidas em trs nveis:Interno, Conceitual e Externo.

1.8. Arquitectura e independecia de dados de um SGBDNvel interno: tem um esquema interno que descreve a estrutura de armazenamento fsico da base de dados. O esquema interno usa um modelo de dados fsico e descreve todos os detalhes de armazenamento de dados e caminhos de acesso base de dados;Nvel conceitual: tem um esquema conceitual que descreve a estrutura de toda a base de dados. O esquema conceitual uma descrio global da base de dados, que omite detalhes da estrutura de armazenamento fsico e se concentra na descrio de entidades, tipos de dados, relacionamentos e restries. Um modelo de dados de alto-nvel ou um modelo de dados de implementao podem ser utilizados neste nvel.Nvel externo ou viso: possui esquemas externos ou vises de usurios. Cada esquema externo descreve a viso da base de dados de um grupo de usurios da base de dados. Cada viso descreve, tipicamente, a parte da base de dados que um particular grupo de usurios est interessado e esconde deste o restante da base de dados. Um modelo de dados de alto-nvel ou um modelo de dados de implementao podem ser usados neste nvel.1.8. Arquitectura e independecia de dados de um SGBDMuitos SGBDs no separam os trs nveis completamente. Pode acontecer que alguns SGBDs incluam detalhes do nvel interno no esquema conceitual. Em muitos SGBDs que permitem vises, os esquemas externos so especificados com o mesmo modelo de dados usado no nvel conceitual. Note que os trs esquemas so apenas descries dos dados.A arquitetura three-schema pode ser utilizada para explicar conceitos de independncia de dados, que podem ser definidos como a capacidade de alterar o esquema de um nvel sem ter que alterar o esquema no prximo nvel superior. Dois tipos de independncia de dados podem ser definidos:Independncia Lgica de Dados: a capacidade de alterar o esquema conceitual sem ter que mudar os esquemas externos ou programas de aplicao. Pode-se mudar o esquema conceitual para expandir a base de dados, com a adio de novos tipos de registros (ou itens de dados), ou reduzir a base de dados removendo um tipo de registro. Neste ltimo caso, esquemas externos que se referem apenas aos dados remanescentes no devem ser afetados;Independncia Fsica de Dados: a capacidade de alterar o esquema interno sem ter que alterar o esquema conceitual externo. Mudanas no esquema interno podem ser necessrias devido a alguma reorganizao de arquivos fsicos para melhorar o desempenho nas recuperaes e/ou modificaes. Aps a reorganizao, se nenhum dado foi adicionado ou perdido, no haver necessidade de modificar o esquema conceitual.