10. Banco de Dados

8/7/2019 10. Banco de Dados

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BANCO DE DADOS

Sistemas de Computao


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INTRODUO

O que voc sabe sobre Banco de Dados?

Cite alguns exemplos de aplicaes que utilizamBanco de Dados.

Voc conhece algum Sistema Gerenciador de

Banco de Dados?


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CONTEXTO HISTRICO

Relembrando a programaoy Em programao e no desenvolvimento de sistemas, os

programas precisam manipular informaesy Qual seria uma primeira forma para tornar as informaes

persistentes? (Persistente: a informao permanece entre execues do sistema)

y Um primeira sada seria utilizar arquivos para armazenar asinformaes do sistema

Para vislumbrarmos melhor este cenrio, vamos imaginar:y Como seria implementar um sistema para gerenciar as Contas

a Pagar e a Receber de uma empresay Imaginemos que esta implementao deve ser feita por meio

de Sistemas de Arquivos em uma linguagem qualquer, em Cpor exemplo

y Este um cenrio tpico usado antigamente


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CONTEXTO HISTRICO

Avaliando a alternativa de implementao emarquivosy Quais problemas encontraramos nesta

implementao?

Problemas / Desvantagensy Redundncia e inconsistncia dos dadosy Dificuldade de acesso a dadosy Isolamento dos Dadosy Problemas de integridadey Segurana


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CONTEXTO HISTRICO

Problemas no armazenamento em arquivosy Redundncia e inconsistncia dos dados

Vrios pequenos programas/funes implementados pordiferentes programadores

Grande possibilidade de se tratar os mesmos dados emaplicaes diferentes e com inconsistncia entre eles Exemplo: Vendas tratada em um mdulo de vendas e Contas

a Receber em outro sem integrao entre eles

y Dificuldade de acesso a dados Imagine que o gerente da loja precise de um novo relatrio de

vendas com informaes diferentes de um relatrio j concebido Neste caso, para gerar o relatrio, uma nova rotina, com os

diversos loops e possivelmente com acesso a arquivosdiferentes, deve ser implementada

Isso pode demorar muito tempo o que compromete oatendimento demanda do cliente e o custo tambm maior


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CONTEXTO HISTRICO

Problemas no armazenamento em arquivosy Isolamento dos dados

Os dados esto armazenados em arquivos distintos, que nopossuem qualquer tipo de relacionamento direto, e ainda,

podem conter diferentes formatos para o mesmo dadoy Problemas de integridade

Como estabelecer regras sobre as informaes no sistema dearquivos?

Cada regra deve ser codificada no programa. uma

maneira mais complexa e sujeita a errosy Segurana

Para implementar segurana, funes especializadas devemser implementadas para garantir que usurios especficosacessem os dados


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CONTEXTO HISTRICO

Os problemas citados serviram de motivao paraa criao de um software especializado notratamento de dados

Atualmente difcil pensarmos em softwares ousistemas, sobretudo os empresariais, sem aexistncia de um sistema de banco de dados

Pare um pouco e pense?y Quais aplicaes voc utiliza hoje que envolve dados?y Como voc imagina que as informaes manipuladas

so tratadas pelo sistema?


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SISTEMA DE ARQUIVOS VERSUS SISTEMAS DEBANCO DE DADOS


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DEFINIO DE SGBD

Coleo de programas que permite aos usurioscriar e manter um Banco de Dados

Sistema de software de propsito geral que

facilita os processos de definio, construo,manipulao e compartilhamento de banco dedados entre vrios usurios e aplicaesy Definio: especificar os tipos de dados, as estruturas e as

restriesy

Construo: processo de armazenar os dados em algumamdia apropriada controlada pelo SGBDy Manipulao: funes de pesquisas, atualizaes e gerao de

relatriosy Compartilhamento: permite aos mltiplos usurios e

programas acessar, de forma concorrente, o BD


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DEFINIO DE SGBD

O gerenciamento de dados envolvey Definir estruturas para armazenamento de

informaoy Fornecer mecanismos para a manipulao de

informaes

Coleo de Dados + Programas para acesso


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OBJETIVOS

Objetivo principaly Fornecer uma maneira de recuperar informaes de banco

de dados que seja tanto conveniente como eficiente

Outros Objetivosy Disponibilizar dados integrados para usurios e aplicaes

atravs de interfaces amigveisy Garantir a privacidade dos dados atravs de medidas de

segurana como permisses, senhas de acesso e criptografiay Permitir compartilhamento dos dados de forma organizada,

mediando a comunicao entre aplicaes e banco de dados,administrando acessos concorrentes

y Possibilitar independncia dos dados e com isso poupar ousurio da necessidade de conhecer detalhes deimplementao interna


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ESTRUTURA GERAL

A estrutura geral de um SGBD envolve, emsntesey Mdulo responsvel pelo processamento de consultasy

Mdulo responsvel pela administrao doarmazenamento de dados

Relembrando definio:y SGBD = Programa + Dadosy Programa

Responsvel por receber, processar as consultas e enviar osresultados para o cliente

y Banco de Dados Onde os dados esto estruturados e armazenados


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Viso Geral

de um SGBD


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SGBD - LINGUAGENS DOS SISTEMAS

Linguagem de Definio de Dados Um esquema de dados especificado por um

conjunto de definies expressas por uma

linguagem especial chamada Linguagem deDefinio de Dados (do ingls Data-DefinitionLanguage DDL)

O resultado da compilao dosparmetros/comando DDL gera o dicionrio dedados (arquivo de metadados)


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SGBD - LINGUAGENS DOS SISTEMAS

Linguagem de Manipulao de Dados: Do ingls Data-Manipulation Language DML

a linguagem que viabiliza o acesso e amanipulao do dados.

Podem ser:y Procedurais: o usurio especifica procedimentos para

recuperar os dados que necessitay No-procedurais: o usurio descreve os dados que

necessita

Manipulao de dados = recuperao deinformaes, insero, remoo e alterao dedados no banco de dados


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ESTRUTURA GERAL

Processador de Consultasy Compilador DML

Traduz comandos DML em instrues de baixo nvel,entendidos pelo componente de execuo de consultas. Almdisso, otimiza a solicitao do usurio

y Pr-compilador para comandos DML inseridos emprogramas de aplicao Convertem comandos DML em chamadas de procedimentos

normais da linguagem hospedeira. Interage com ocompilador DML de modo a gerar o cdigo apropriado

y Componentes para tratamento de consultas Executa instrues de baixo nvel geradas pelo compilador

DML

y Interpretador DDL Interpreta comandos DDL e registra-os no dicionrio de

dados


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ESTRUTURA GERAL

Gerenciador de Memria/Armazenamentoy Gerenciamento de autorizaes e integridade

Testa o cumprimento das regras de integridade e apermisso ao usurio no acesso ao dado

y Gerenciamento de Transaes A manipulao dos dados ocorrem por meio de transaes

que so gerenciadas por esta parte

y Gerenciamento de buffer Responsvel pela intermediao de dados do disco para a

memria principal e pela deciso de quais dados colocar em

memria auxiliary Gerenciamento de arquivos

Gerencia a alocao de espao no armazenamento em discoe as estruturas de dados usadas para representar estasinformaes armazenadas em disco


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ESTRUTURA GERAL

Armazenamento em Discoy Arquivos de dados

Armazena os dados. o banco de dados propriamente dito

y Dicionrio de dados Tambm chamado de catlogo de dados, contm osmetadados, isto , as informaes a respeito dos

componentes do banco de dados: tabelas, ndices,procedimentos, restries e outros.

y ndices So estruturas que permitem um acesso mais eficiente aos

dadosy Dados Estatsticos

armazena informaes estatsticas relativas aos dadoscontidos no banco de dados. Essas informaes so usadaspelo processador de consultas para seleo de meioseficientes para execuo de consultas


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USURIOS

Usurio comum

y Acessa o SGBD indiretamente, a partir dasaplicaes que utiliza

y No tem conhecimento algum sobre o banco dedados e as tecnologias envolvidas

Usurio avanado

y Tem algum conhecimento das tecnologiasenvolvidas em bancos de dados, sabendo construir

consultas atravs de aplicaes visuais ou temconhecimento de SQLy Utiliza, alm das aplicaes usuais, front-ends

para acessar diretamente o SGBD, ou ferramentaspara consultas, como geradores de relatrios


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USURIOS

Desenvolvedory Conhece a linguagem de acesso ao SGBD (SQL e seus

dialetos, na maioria dos casos), e sabe como utiliz-ladentro das aplicaes em desenvolvimento

y Conhece os mecanismos de acesso aos SGBDs emaplicaes, como APIs e drivers

y Utiliza front-ends para testar e construir os bancos dedados, bem como testar as queries antes de colocar nosprogramas


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USURIOS

Administrador (DBA)y Conhece a linguagem de manipulao de bancos de

dados, e seu uso a fundoy Conhece ferramentas para anlise de desempenho e

performance de bancos de dados, e consultasy Utiliza front-ends e, eventualmente, interfaces console

para acessar diretamente o banco de dadosy Sabe instalar, configurar e manter em funcionamento o

SGBDy a principal fonte de consulta para fazer otimizao de

operaes nos BDsy Responsvel pelos backups


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ARQUITETURA DE SISTEMAS DE BD

A arquitetura de Sistemas de Banco de Dados influenciada por aspectos de arquitetura decomputador como redes, paralelismo edistribuio

Da, podem ser identificadas as seguintesarquiteturasy Sistemas Centralizadosy Sistemas Cliente-Servidory Sistemas Paralelosy Sistemas Distribudos


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Sistemas Centralizadosy Em geral, baseados em mainframesy O processamento e a interface com o usurio

processada no sistema centralizado. A interface

enviada para um terminal burro onde visualizadapelo usurioy O terminal no realiza nenhum processamento,

apenas apresenta informaes ao usurio. como sefosse uma extenso do monitor de vdeo plugado emum computador central

y O sistema gerenciador do banco de dados instaladono sistema central, onde tanto o processamento(back-end) como a interface (front-end) executadaneste computador


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Sistemas Cliente-Servidory Surgiu a partir do advento das redesy Neste caso existe um servidor responsvel pelo

processamento das consultas e transaes (back-end)y Existe um computador cliente (front-end) responsvel

por enviar as consultas e mostrar os resultadosobtidos do servidor

y O computador cliente precisa ter instalado uma parte

da tecnologia do SGBD responsvel por fazer acomunicao com o servidor


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Sistemas Paralelosy Permite que atividades do SBD sejam realizadas com mais

rapidez, reduzindo o tempo de resposta das transaesy Vale destacar dois tipos:

Paralelismo com alguns processadores (granularidade grossa) Paralelismo com vrias unidades de processamento(granularidade fina)

y Computadores com alguns processadores Permitem que consultas que cheguem ao servidor sejam

roteadas para cada unidade de processamento A consulta em si no dividida, ela realizada por um nico

processador O que se consegue distribuir as consultas entre os diversos

processadores Este o cenrio mais comum de ser encontrado


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Sistemas Paralelosy Computadores com vrias unidades de

processamento Este um cenrio mais especfico Neste caso as consultas so divididas em pedaos de

trabalho menores que so paralelizadas entre os diversosprocessadores

empregado em banco de dados que precisam processargrandes volumes de dados (Terabytes)


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Sistemas Distribudosy Neste caso os dados so distribudos em diversos

computadores, geralmente separadosgeograficamente

y Por exemplo, imagine uma rede de lojas em que cadafilial e a matriz apresentem seus bancos de dadoscontendo informaes de catlogo de produtos evendas


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MODELO DE DADOS

Um modelo de dados uma coleo de mecanismos paradescrever dados, relaes de dados, semntica de dados erestries de consistncia

Modelo Conceitual

y Tipo de modelo onde os conceitos esto perto do modoque os usurios percebem os dados (entidades, atributos,relacionamentos) Modelos ER e UML

Modelo Fsico

y Tipo de modelo que descreve como os dados estoorganizados e guardados no computador Formato dos registros, ordem dos registros, caminhos para

acesso aos dados


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MODELO DE DADOS

Em bancos de dados, alguns modelos empregadosso:y Modelo relacionaly Modelo de entidade e relacionamentoy Modelo de dados baseado em objetos

Antigamente, estudavam-se tambmy Modelo de dados em redey Modelo de dados hierrquicosy Atualmente estes modelos no esto mais em uso


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MODELO DE DADOS

Modelo de Dado Relacionaly Utiliza tabelas para representar os dados e as

relaes entre os dados

Modelo de entidade e relacionamentoy Empregado para mapear elementos do mundo realem um nvel mais alto

y Representa os objetos do mundo como entidades esuas relaes

Modelo de dados baseado em objetosy Uma extenso do modelo de entidade e

relacionamento que trata aspectos de Orientao aObjetos


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MODELO CONCEITUAL

pertence


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MODELO FSICO


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EVOLUO EM DIREO AO SGBD

1950-1960

Uso de fitas magnticas que foram desenvolvidas paraarmazenamento de dados. As tarefas deprocessamento de dados eram automatizadas com

dados armazenados em fitas. O processamento consistia em ler dados de um ou

mais fitas e escrev-los em uma nova fita. Os dadospodiam ser inseridos por decks de carto perfurado eenviados para sada em impressoras.

As fitas ou decks de carto podiam ser lidas apenassequencialmente, e os tamanhos de dados erammuitos maiores do que a memria principal, logo osprogramas de processamento de dados eramobrigados a processar dados em uma ordem especfica,lendo e mesclando dados e decks de carto.


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1960-1970

Uso dos discos rgidos no final da dcada de 1960.Permitiam acesso direto aos dados, pondo fim anecessidade de acesso sequencial dos dados.

Em 1970, surgiu o documento de Edgar Frank Codd(IBM) que definiu o modelo relacional e os mtodosprocedurais de consultar dados no modelo relacional,dando origem aos banco de dados relacionais.

Inicialmente a IBM no quis investir no modelo de

Codd, que se juntou a C J Date e fundou umaconsultoria que desenvolveu a idia. A simplicidade do modelo relacional e a possibilidade

de ocultar completamente os detalhes deimplementao do programador eram tentadoras.


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1990- 2000

A linguagem SQL tornou-se padro paraqualquer sistema de banco de dados.

Muitos fornecedores de banco de dadosintroduziram suporte relacional de objetos a seusbanco de dados.

Com crescimento da WEB os sistemas de bancode dados foram obrigados em aceitar altas taxasde processamento de transaes, se tornar cadavez mais confiveis e ter disponibilidade 24x7.

2000 ...

No perodo inicial vimos o surgimento da XML elinguagem de consulta associada.


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EXEMPLOS

Alguns exemplos:y Linha de software livre

MySQL PostGree

y Linha comercial Microsoft SQL Server Microsoft Access Oracle IBM DB2 SyBase

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