Bancos de Dados

Bancos de Dados
Mestrado em Engenharia de Computação
área de concentração Geomática
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© Oscar Luiz Monteiro de Farias
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Bibliografia
• [1] ELMASRI, R., NAVATHE, S. B. - Fundamentals of Database
Systems, Redwood City: Benjamin/Cummings Publishing
Company, Inc., 1994.
• [2] KORTH, H., SILBERSCHATZ, A. - Sistema de Bancos de
Dados, São Paulo: Makron Books, 1998.
• [3] COUGO, PAULO - Modelagem Conceitual e Projeto de
Bancos de Dados, Rio de Janeiro: Editora Campus, 1997.
• Manuais de SGBDs (DBMSs) específicos.
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Conceitos fundamentais...
• Banco de Dados
• Dados
• SGBD (DBMS)
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Conceitos fundamentais...
• Bancos de Dados (BD) - Coleção de dados
relacionados
• Dados - fatos conhecidos que podem ser
registrados e que possuem um significado
implícito
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Propriedades implícitas de um Banco de Dados...
i) Um BD representa algum aspecto do mundo real
(miniworld ou Universo do Discurso). Mudanças no
miniworld são refletidas no BD.
ii) Um BD é uma coleção logicamente coerente de
dados com algum significado inerente.
iii) Um BD é projetado, construído e alimentado com
dados para um propósito específico. Possui um grupo
intencionado de usuários e algumas aplicações préconcebidas, de interesse destes usuários.
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Propriedades implícitas de um Banco de Dados...
iv) Um Banco de Dados tem alguma fonte, de onde
seus dados são derivados, algum grau de interação
com eventos do mundo real e alguma audiência que
está ativamente interessada no conteúdo dos seus
dados.
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Bancos de Dados - Aplicações
• Caderninho (agenda) de telefones
• InfoLand - Comércio de Computadores
• Empresa DI que constrói e comercializa
imóveis
• DETRAN
• Sistema SABRE
• Projetos SIVAM e ZEE-RJ
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Agenda de telefones
• Controle manual
• normalmente os dados são de interesse de um único
usuário
• consultas por índices
• número limitado de entradas e de ítens por entrada
• operações de inclusão, exclusão e alteração fáceis
de realizar
• a perda dos dados pode trazer sérios transtornos
(falta de backup)
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InfoLand - Comércio de Computadores
• Universitário que monta micros e os revende
• único usuário do sistema
• clientes sofisticados, requerendo
configurações sob-medida
• monta 8 micros/mês
• dificuldade em lembrar-se das configurações
• pretende expandir os negócios
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InfoLand - Requisitos do Sistema...
• Mala direta para os clientes com ofertas
• Controle das configurações instaladas
• Ofertas sob medida para cada cliente, tendo
em vista a sua configuração
• abatimentos e/ou brindes em função do
número de clientes recomendados
• financiamento das vendas (em dólar)
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Empresa DI - Imóveis...
• Possui 2000 imóveis para comercializar
• patrimônio imobiliário (terrenos, aps,
salas...) no valor de US$ 8 bi
• desenvolve espaços urbanos
• Atividades principais:
– comercialização de imóveis
– administração imobiliária
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DI Imóveis - Requisitos do Sistema
•
•
•
•
•
•
Sistema Integrado de Informações
ambiente de rede (Intranet/Internet)
Posição instantânea da situação do imóvel
Posição financeira de cada cliente
Relatórios gerenciais diversos
Usuários não especializados
– uso intensivo de formulários e relatórios préfabricados
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Empresa DI - Imóveis...
Servidor de BD
Stand de Vendas
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Gerências
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Público
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DETRAN
• Emite carteiras de motoristas, certificados
de registro e licenciamento de veículos
• Controle de cobrança das multas
• Controle de cobrança de impostos
• Milhares de usuários
• Permite consultas via rede bancária e
Internet
• consultas por RENAVAM, motorista
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SABRE (www.sabre.com)
•
•
•
•
Sistema de Reservas (viagens aéreas, etc.)
mais de 140.000 consultas diárias
mais de 40% das reservas das viagens efetuadas no mundo
oferece serviços para mais de 440 Cias aéreas e 47.000
hotéis
• tempo de resposta médio <= 3 seg
• 210.000 terminais interconectados
• Tulsa Data Center => 30 mainframes capacidade de 14,337
MIPS e 60 terabytes de armazenamento (equivalente a 15
bilhões de páginas de informação)
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Projetos: i) SIVAM; ii) ZEE-RJ
• Vários atores envolvidos
• Multi-disciplinaridade
• Ambiente distribuído
• BDs e SIGs
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Comparação
Microcomputadores
Redes de
Computadores
Mainframes
Aplicações
Aplicações Pessoais/PME
Pessoais/PME
Infoland
Aplicações
Aplicações Cliente-Servidor
Cliente-Servidor DI Imóveis
OLTP
OLTP
Detran / SABRE
Bancos de
de Dados
Dados Distribuídos
DistribuídosProjeto SIVAM / ZEE
Integração Ampla Bancos
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Sistema Gerenciador de Banco de Dados
(SGBD)...
Um SGBD - DBMS (Data Base Magement
System) é uma coleção de programas que
capacita os usuários a definir, criar,
manipular e manter Bancos de Dados.
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Sistema Gerenciador de Banco de Dados
(SGBD)...
• Definir um banco de dados envolve
especificar as estruturas (tabelas), tipos de
dados e restrições relativas aos dados
armazenados no banco de dados.
• Construir um banco de dados é o processo de
armazenar os dados em algum meio de
armazenamento que seja controlado pelo
SGBD.
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Sistema Gerenciador de Banco de Dados
(SGBD)...
• Manipular um banco de dados compreende
funções como consultá-lo (query) para recuperar
(recovery) determinados dados, atualizá-lo para
refletir as mudanças no mini-mundo e gerar
relatórios.
• Database System = software + database
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Exemplo: Banco de Dados Acadêmico
• Definição:
– especificar a estrutura dos registros de cada arquivo e os
diferentes tipos de elementos de dados a serem
armazenados em cada registro.
– especificar um tipo de dados para cada elemento de dado
a ser armazenado no registro.
• Construção:
– armazenar os dados que representam cada estudante,
curso, seção, grau, e pré-requisito nos arquivos (tabelas)
correspondentes
• Manipulação: envolve consultas e atualizações
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Sistema Tradicional de Arquivos
Emissão Histórico Escolar
Matrícula
Student
Course
Students
Section
Course
Grade
Reports
Prerequisite
Section
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Limitações do Sistema Tradicional ...
• Cada usuário define e implementa os arquivos
necessários para a sua aplicação específica
– Dados isolados e em diferentes arquivos
– Registros incompatíveis
– Duplicação de dados (redundância)
• Programas dependentes dos dados
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A Abordagem de Banco de Dados...
• Um único repositório de dados é definido
uma única vez, posteriormente é atualizado
e consultado por vários usuários.
• O Sistema de Banco de Dados contém a
base de dados e a descrição da base de
dados (catálogo ).
• Meta-dados: informação armazenada no
catálogo.
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Arquivo do Usuário
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Meta-Dados
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Metadados
SysTables
Table Name
Employee
SysColumns
Number
of Columns
10
Primary Key
Column
Name
Table
Name
Data
Type
Length
Ssn
Fname
Employee
Text
15
Department
4
Dnumber
Minit
Employee
Text
1
Project
3
Pnumber
Lname
Employee
Text
15
...
...
...
...
...
...
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...
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A Abordagem de Banco de Dados...
• Independência programas-dados
• Independência programa-operação
operação = funtion member = método
[assinatura (interface) + implementação]
• abstração de dados = independência
programas-dados + programa-operação
• representação conceitual
• modelo de dados
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Múltiplas visões dos dados
BD
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Exemplos de visões
TRANSCRIPT StudentName
Smith
Brown
PREREQUISITES
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CourseNumber
COSC1310
MATH2410
MATH2410
COSC1310
COSC3320
COSC3380
StudentTranscript
Grade
Semester
C
Fall
B
Fall
A
Fall
A
Fall
B
Spring
A
Fall
CourseName
Database
CourseNumber
3380
Data Structures
3320
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Year
92
92
91
91
92
92
Sectionld
119
112
85
92
102
135
Prerequisites
COSC3320
MATH2410
COSC1310
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A Abordagem de Banco de Dados...
• Suporte a múltiplas visões dos dados
Uma visão pode ser um subconjunto do
banco de dados ou ela pode conter dados
virtuais que são derivados de arquivos do
bd, mas não explicitamente armazenados.
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A Abordagem de Banco de Dados...
• Compartilhamento da Base de Dados
– Controle de concorrência
ex.: reserva de passagens aéreas
– OLTP - On Line Transaction Processing
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Um ambiente simplificado de Sistema de
Banco de Dados
Usuários/programadores
Queries/programas de aplicação
Sistema de
Banco de Dados
Software para processar queries/programas
Software
SGBD
Software para acesso aos dados
Meta-dados
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Atores em Cena
• Administradores de Bancos de Dados
• Projetistas de Bancos de Dados
• Usuários Finais
• Analistas de Sistemas e Programadores
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Tipos de Usuários Finais
• Casuais
• Naive ou paramétricos
• Sofisticados
• Stand-alone
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Uso Intencional de um SGBD...
• Controle de Redundância
– multiplicação de esforços na entrada de dados
– economia de espaço
– consistência dos dados
• Restrições a acessos não autorizados
(subsistema de autorização e segurança)
– controles similares se aplicam ao software de
SGBD (ex.: criação de novas contas)
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Uso Intencional de um SGBD...
• Armazenamento persistente para estruturas de
dados e objetos (bancos de dados orientados a
objetos - oodb)
• Uso de regras de dedução para inferir novas
informações (sistemas de bancos de dados
dedutivos)
• Múltiplas interfaces para os usuários
– linguagens de consulta (query languages), linguagens
de programação, formulários, menus, linguagens
naturais
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Uso Intencional de um SGBD...
• Representação de complexas relações entre os
dados
• Imposição de Restrições de Integridade
– especificação de um tipo de dados para cada ítem de
dados
– relacionar um registro em um arquivo com registros em
outros arquivos
– unicidade de valores para ítens de dados (chaves)
• Backup and Recovery
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Implicações da abordagem de Banco de
Dados
• Potencial para disseminar padrões
• Redução do tempo de desenvolvimento de
aplicações
• Flexibilidade
• Informação sempre atualizada (up-to-date)
• Economias de escala
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