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1Graduação
Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados
Fernando Castor
A partir de slides elaborados por Fernando Fonseca & Robson Fidalgo
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2
Sistemas de arquivosPrincipal característica é a replicação e isolamento de dados (ilhas de informações)
Aplicações eram escritas para um determinado arquivo
Para cada nova aplicação criava-se um novo arquivo
(redundância descontrolada)
Arquivos possuíam formatos diferentes
Sexo = M ou F e Sexo = 0 ou 1
Nome CHAR (50) e Nome CHAR (40)
Sistemas de Arquivos
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3Graduação
Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD)
Consistem em uma coleção de dados inter-relacionados e em um conjunto de programas para acessá-los
Coleção de DadosContém informaçõessobre um empreendi-mento particular
Banco de Dados
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4Graduação
Banco de Dados
Coleção de dados inter-relacionados
Conjunto de dados estruturados que são confiáveis, coerentes e compartilhados por usuários que têm necessidade de informações diferentes
Banco de Dados <> Bando de Dados!
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5Graduação
Estrutura de um BD
Instância => Os dados
Coleção de dados armazenados no Banco de Dados em um determinado instante (Extensão)
Esquema => Estrutura dos dados
É o projeto geral do BD (Intenção)
COD NOME GERENTE
DEPARTAMENTO
1 Informática José2 Matemática João
Esquema
Instâncias
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6Graduação
SGBD
Conjunto de Programas
Descrever
Armazenar
Manipular
Consultar
Tratar
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7Graduação
SGBD
Objetivo dos SGBD
Prover um ambiente que seja conveniente e eficiente para recuperar e armazenar informações de Bancos de Dados
Eliminar ou Reduzir
Redundância e inconsistência de dados
Dificuldade no acesso aos dados
Isolamento dos dados
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8Graduação
SGBD
Eliminar ou reduzir (Cont.)
Anomalias de acesso concorrente
Problemas de segurança
Abstração de dados
Simplifica a interação do usuário com o Sistema
Modelo de DadosModelo de Dados
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9
Vantagens do uso de SGBDs
Controle de redundância
Controle de acesso
Processamento eficiente de consultas
Backup e restauração
Relações complexas entre dados
Restrições de integridade
Graduação
http://www.misa.com.vn/Uploads/Images/Metal_Money_Box_Safe_Bank.jpg
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10Graduação
Modelo de Dados
• Coleção de ferramentas conceituais para descrição de dados, seus relacionamentos, sua semântica e restrições de consistência
ConceituaisEspecialista no domínio, usuário “padrão”
LógicoProjetista do BD, usuário especialista
FísicosDesenvolvedor do SGBD
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11
SGBD
Modelos Conceituais
Entidades, Atributos e Relacionamentos
Entidades: Funcionário, Estudante
Atributos: Nome, CPF
Relacionamentos: DisciplinasCursadas
Não são implementados em SGBD
Entidade-Relacionamento (E-R)
UML
Graduação
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12
SGBD
Modelos lógicos
São implementados em SGBD
Baseados em registros
Hierárquico
Em Rede
Relacional
Baseados em objetos
Graduação
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13Graduação
Linguagens para SGBDs
Linguagem de definição de dados
Especifica o esquema do BD - Data Definition Language (DDL)
Linguagem de manipulação de dados
Manipulação dos dados como organizados pelo modelo de dados apropriado - Data Manipulation Language (DML)
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14Graduação
Linguagem de consulta
Porção da linguagem de manipulação que envolve o resgate de informações - Query Language
Ex. select * from alunos where nota = 10
Linguagem de 4a geração: combina estruturas de controle de linguagens de programação com estruturas para manipulação de elementos de um Banco de Dados
Linguagens para SGBDs
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15
Interfaces para Bancos de Dados
Graduação
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16Graduação
RealidadeNebulosa
Modelo ConceitualDefine
ABD
Observação
Organiza Idéias
Minimundo
Descreve
ModeloLógico
ModeloFísico
Cria
Descreve Estado
Atu
aliz
a V
alor
es
BD
SGBD
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17Graduação
Arquitetura ANSI/SPARC para SGBDNível Externo
NívelConceitual
NívelInterno
EsquemaExterno 1
EsquemaExterno 2 . . .
EsquemaExterno n
(Subesquema)
Esquema Conceitual
Esquema Físico
Arquitetura de SGBD
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18Graduação
Independência de Dados
Habilidade de modificar a definição de um esquema em um nível sem afetar a definição do esquema em um nível mais alto
Independência física de dados
Independência lógica de dadosEx. Adição do RG do aluno ao modelo conceitual
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19Graduação
Disco de Armazenamento
Usuários
Sistema Gerenciador de BD
ABD
Esquemade BD
Compiladorde DDL
Especialistas
Consultas
Processadorde Consulta
Gerenciadorde BD
Gerenciador de Arquivos
Prog. de Aplicações
Programa de Aplic.
Pré-Compilador DML
Interfacesdos Aplic.
Arquivosde dados Dicionário
de Dados
Arquitetura dos SGBD
Não-Especial.
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20
Arquitetura Cliente-Servidor
Graduação
Clientes(aplicação que
usa o BD)
Rede Local
SGBD(processamento de consultas e
transações)
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21
Arquitetura Cliente-Servidor na Web
Graduação
Clientes web (Safari, Firefox,
IE, etc.)
Servidor WEBRede Local
SGBD
Internet
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22Graduação
Sistemas de Arquivos SGBD Hierárquicos SGBD em Rede
SGBD Relacionais
SGBD Orientados a Objetos
SGBD Objeto-Relacional
. . .
Evolução dos SGBD
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23Graduação
Evolução dos SGBD
Sistemas de Arquivos
Replicação
Isolamento
Utilização de linguagens de programação como COBOL, PL/I
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24
Evolução dos SGBD
Sis. de Produção
Sis. de Vendas
Sis. de Compras
Banco de dados
ProdutoProduto ...
SGBDSGBD
X
Sis. de Produção
Sis. de Vendas
Sis. de Compras
Arq . de Produção
ProdutoProduto ...
Arq . de Vendas
...
Arq . de Compras
...
Sistemas de ArquivosSistemas de Arquivos
ProdutoProduto ProdutoProduto
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25Graduação
Evolução dos SGBD
Sistemas baseados no Modelo Hierárquico
Representar hierarquias
Exemplo: IMS, UNIVAC 1100, CDC 6000, CYBER 70 e 170
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26Graduação
Evolução dos SGBD
Pai
Filho
Hierarquia
Departamento
Funcionário
Modelo Hierárquico
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27Graduação
Evolução dos SGBD
Modelo Hierárquico
1234 55,00
1333 600,00
5512 350,00
7556 3.000,00
7556 3.000,00
Mário Av . S.Carlos S.P.
Rui Rua XV S.Carlos
Silvia Av .D.Pedro Itu
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28Graduação
Evolução dos SGBD
Sistemas baseados no Modelo em Rede
Reconhece a natureza geral de dados como não-hierárquica
Construídos a partir de um modelo definido
Exemplos: DBMS10, IDS II, DMS II, IMAGE
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29Graduação
Evolução dos SGBD
Departamento
Funcionário
Proprietário
Membro
Conjunto CODASYL
Sistemas baseados no modelo em Rede
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30Graduação
Evolução dos SGBD
Sistemas baseados no modelo em Rede
1234 55,00
1333 600,00
5512 350,00
7556 3.000,00
Mário Av. S.Carlos S.P.
Rui Rua XV S.Carlos
Silvia Av.D.Pedro Itu
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31Graduação
Sistemas Relacionais
Dados representados segundo tabelas
Modelo formal apoiado na teoria dos conjuntos
Tecnologia relacional
Exemplos: DB/2, ORACLE, MySQL, MS SQL Server
Evolução dos SGBD
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32Graduação
Evolução dos SGBD
DEPARTAMENTO
COD NOME GERENTE
Sistemas Relacionais
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33Graduação
Evolução dos SGBD
Sistemas Relacionais
n o m erua cidade nro-conta
M á r i oAv. S.Carlos S.P. 1234
Rui Rua XV S.Carlos 1333
Rui Rua XV S.Carlos 7556
Silvia Av.D.Pedro Itu 5512
Silvia Av.D.Pedro Itu 7556
nro-conta saldo
1234 55,00
1333 600,00
5512 350,00
7556 3.000,00
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34Graduação
Evolução dos SGBD
Sistemas Orientados a ObjetosConceito mais especializado de detalhamento da realidade (Herança)Melhor ligação analista X usuárioDão suporte mais flexível a alterações na realidade
Possuem maior continuidade em todas as fases do ciclo de vida do projet
Eficiência
Forte acomplamento com a LP empregada
Base relacional já instalada
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35
SGBD Orientado a Objetos
EX: O2, OBJECTSTORE, IRIS
Mário, Av. S.Carlos, SP, [1234] Rui, Rua XV, S.Carlos, [1333, 7556]Silvia, Av. D. Pedro, Itu, [5512, 7556]
1234, 55,001333, 600,005512, 350,007556, 3.000,00
Evolução dos SGBD
ClienteA1,A2,...An
M1
Mn
M2
. . .
ContaA1,A2,...An
M1
Mn
M2
. . .
Troca deMensagens
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36Graduação
Evolução dos SGBD
Sistema Objeto-RelacionalExtensão de tipo básicoObjetos complexosHerança
em contexto SQL
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37Graduação
Evolução dos SGBD
Sistema Objeto-Relacional (Cont.)
Aplicações
Gerenciamento de acervos gráficos e de vídeo na indústria do entretenimento
Problemas de análise de séries de tempo no mercado financeiro
Bancos de dados científicos
Sistemas de informações geográficas
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38Graduação
Evolução dos SGBD
Aplicações (Cont.)
Dados multimídia freqüentemente acessados pela WWW
Exemplos
DB2/6000 C/S
PostgreSQL
ORACLE 8i / 9i/10g/11g
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39
Evolução dos SGBDSGBD Relacional-Objeto (ou Objeto-Relacional)
Usa de conceitos OO sobre estruturas relacionais
ClienteA1,A2,...An
M1
Mn
M2
. . .
ContaA1,A2,...An
M1
Mn
M2
. . .
Conceitosde OO
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40Graduação
Evolução dos SGBD
Classificação
Primeira geração (Fim dos anos 60)
Hierárquico
Rede
Segunda geração (Fim dos anos 70)
Relacional
BD ConvencionaisBD Convencionais
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41Graduação
Evolução dos SGBD
Características
Dados bem estruturados
Tipos de dados simples (Inteiros, Reais, Caracteres,...)
Transações simples e curtas
Acesso através de chaves
Exemplos de aplicações
Folha de pagamento
Controle de estoque
Contas a pagar
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42Graduação
Evolução dos SGBD
Classificação (Cont.)
Terceira geração (A partir do meio da década de 80)• Modelos semânticos• Orientação a objetos
• Objeto-relacionais
BD Não ConvencionaisBD Não Convencionais
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43Graduação
Evolução dos SGBD
• Características– Tipos de dados complexos (Textos, Gráficos,
Imagens, Sons)– Transações longas
– Controle de versões– Nível de abstração mais alto
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44Graduação
Evolução dos SGBD
• Exemplos de Aplicações– Automação de escritórios– Projeto assistido por computador (CAD)
– Engenharia de software (CASE)– Cartografia
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45Graduação
Conceitos, Métodos, Ferramentas e Sistemas
para o Gerenciamento
e Uso
de Bancos de Dados
durável :durável :confiável:confiável:
independente:independente:
vida de dados > vida processos
integridade, consistência, prevenção de perdas
independência mútua aplicação-BD
confortável:confortável:flexível:flexível:
interfaces de alto nívelacesso ad-hoc
grandes:grandes:
integrados:integrados:
multi-usuários:multi-usuários:
tamanho de dados > tamanho da memória
de/para múltiplas aplicações, redundância controlada
acessos paralelos
Tecnologia de Banco de Dados