Extração da estrutura dos dados - Projetos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO: TECNOLÓGICO
DEPARTAMENTO: INFORMÁTICA E ESTATÍSTICA
DISCIPLINA: PROJETOS I
ALUNOS: MICHEL LEITE DE ÁVILA
RESUMO DE ARTIGO
NOME: Extracting Entity Relationship Diagram from a Table-based Legacy
Database
ANO: 2005
AUTOR: Dowming Yeh, Yuwen Li
INSTITUIÇÃO: National Kaohsiung Normal University
LINK: www.inf.ufsc.br/~mlavila/EntityRelationship.pdf
Índice
ÍNDICE ......................................................................................................................................... 2
TEMA PRINCIPAL DO ARTIGO ............................................................................................. 3
RESUMO ...................................................................................................................................... 4
A ENGENHARIA REVERSA DE BANCOS DE DADOS ...................................................................... 4
O CASO DE ESTUDO .................................................................................................................... 5
PREPARAÇÃO DO PROJETO ......................................................................................................... 5
EXTRAÇÃO DA ESTRUTURA DOS DADOS ..................................................................................... 5
EXTRAÇÃO DAS CHAVES............................................................................................................. 6
EXTRAÇÃO DAS RESTRIÇÕES ...................................................................................................... 6
CONCEITUALIZAÇÃO DA ESTRUTURA DOS DADOS ...................................................................... 7
TRABALHOS RELACIONADOS ..................................................................................................... 7
CONCLUSÕES ............................................................................................................................ 9
Tema principal do artigo
O artigo propõe um processo de extração de um ER de um banco de
dados com pouca informação sobre os campos, e nenhuma informações sobre
as chaves, já que pesquisas recentes sobre engenharia reversa de bancos de
dados presumem a disponibilidade de informações completas sobre os
atributos e chaves primárias e estrangeiras do esquema. Este processo se
utiliza das próprias tabelas do banco de dados e de telas de formulários do
sistema.
Resumo
A Engenharia Reversa de Bancos de Dados
O processo de engenharia reversa de bancos de dados concentra seus
esforços na construção de um modelo ER, que representa os relacionamentos
entre as entidades persistidas. No entanto, a descoberta de alguns desses
relacionamentos exige conhecimento a respeito do domínio do sistema, bem
como a análise de seu código fonte.
Costuma-se dividir o processo de engenharia reversa de bancos de
dados, doravante ERBD, nos passos abaixo descritos:

Preparação do projeto: Coleta e organização de todo o conjunto de dados
do banco;

Nome, domínio e tamanho dos campos;

Chaves primárias e estrangeiras;

Restrições na estrutura dos dados;

Extração da estrutura dos dados: Extração do esquema do banco de dados;

DDL, se disponível, é de grande valia;

Análise dos dados;

Formulários do sistema;

Código fonte;

Conceitualização da estrutura dos dados: Transformação do esquema
lógico dos dados em conceitual, representado por um ER;

Conceitualização básica: Extração dos conceitos relevantes do esquema;

Normalização conceitual: Reestruturação do esquema conceitual em uma
forma mais simples e inteligível.
O caso de estudo
O sistema alvo foi desenvolvido em dBase III, cuja documentação
inadequada e desatualizada impede a construção de um novo modelo
relacional completo. Os dados originais são carregados no SQL Server,
possibilitando a análise através de comandos SQL. Os atributos são
comparados com os formulários do sistema, ou decompostos, no intuito de
extrair informações semânticas a respeito dos mesmos, o que é seguido pela
determinação de chaves primárias, estrangeiras e outras formas de restrição.
Finalmente, é gerado um esquema ER inicial, sobre o qual será aplicado
conhecimento sobre o domínio do sistema, originando a estrutura conceitual
completa.
Preparação do Projeto
A comparação entre formulários e atributos ajuda a compreender o
significado destes. No entanto, nem todos os atributos estão representados nos
formulários do sistema. Neste processo, dados são inseridos através do
sistema que os armazena em seu banco de dados legado. Posteriormente este
banco legado é carregado no SQL Server para análise.
Para automatizar o procedimento de extração, são criadas quatro
tabelas no SQL Server para armazenar informações sobre formulários, campos
de formulários, tabelas, e campos de tabelas do sistema legado.
Extração da estrutura dos dados
Neste passo, os campos dos formulários são comparados com os
campos das tabelas, no intuito de se descobrir o significado dos atributos do
banco legado. Como os campos dos formulários e os campos das tabelas
estão disponíveis nas tabelas criadas durante a etapa de preparação do
projeto, esta comparação é feita automaticamente, via SQL. Como nem todos
os campos dos formulários têm relação direta com campos das tabelas, uma
verificação mais minuciosa é necessária. Nestes casos, verifica-se se o
conteúdo de um determinado campo do formulário está dentro de algum dos
campos da tabela, ao invés de comparar os conteúdos integralmente. O
exemplo dado é do campo do formulário relativo a uma senha, que não foi
encontrada em nenhum campo das tabelas pela comparação integral do
conteúdo. Após a busca, descobriu-se um campo nas tabelas cujo conteúdo
continha a senha, dentre outras informações concatenadas.
Assim como existem campos de formulários que não são persistidos
diretamente em um campo de tabela, há campos nas tabelas que não recebem
seus conteúdos diretamente de formulários. Nestes casos, descobrir a origem
destes atributos requer a análise dos próprios dados e do código fonte.
Extração das chaves
A construção dos relacionamentos entre as entidades representadas nos
dados das tabelas requer a descoberta das chaves primárias e estrangeiras.
Sistemas dBase mantém os índices em arquivos separados, sendo a análise
destes o início do processo de eleição das chaves primárias e estrangeiras.
Arquivos de índice sem valores duplicados são definidos como chaves
candidatas. Em caso de mais de uma chave candidata, será escolhida a que
envolver o menor número de atributos. Para tabelas sem arquivo de índices, a
eleição de chaves é feita através da análise direta dos dados da tabela a
procura de campos, ou combinações de campos, cujos valores não se repitam.
Em seguida, todas as tabelas são percorridas para se descobrir quais delas
fazem referência às chaves primárias há pouco definidas, definindo assim as
chaves estrangeiras.
Extração das restrições
O primeiro objetivo na etapa de extração das restrições é a identificação
das cardinalidades entre as chaves primárias e estrangeiras. Se o valor de uma
chave primária "A" se relaciona apenas com um valor da chave estrangeira "B",
então diz-se que "A" e "B" têm uma cardinalidade um-para-um (1..1). Se o valor
da chave primária "A" se relacionar com mais de um valor da chave estrangeira
"B", então diz-se que "A" e "B" têm uma cardinalidade um-para-muitos (1..*).
Conceitualização da estrutura dos dados
Ao decorrer de um projeto de banco de dados, é comum a divisão de
uma entidade em várias tabelas. Atributos multi-valorados, por exemplo, são
separados de suas entidades para formar outra tabela, num processo chamado
divisão vertical. O mesmo ocorre quando entidades são especializadas ou
generalizadas em hierarquias, gerando tabelas diferentes. Esta última é
chamada divisão horizontal.
Relacionamentos
cuja
cardinalidade
é
muitos-para-muitos
são
transformados diretamente em tabelas, enquanto que relacionamentos cuja
cardinalidade é um-para-um ou um-para-muitos são representados nas
próprias tabelas das entidades relacionadas, via chaves estrangeiras.
A pista para fundir tabelas divididas verticalmente é a chave primária, que é a
mesma da entidade original. Após identificadas as tabelas com chaves
primárias iguais, a decisão por fusão ou não exige conhecimento sobre o
domínio dos dados.
A
pista
para
fundir
tabelas
divididas
horizontalmente
são
as
similaridades entre tabelas no que diz respeito a seus atributos e chave
primária. Entidades generalizadas ou especializadas geralmente dão origem a
tabelas com a mesma chave primária, vários atributos iguais e alguns atributos
particulares a cada tabela. Elencadas as tabelas similares, verifica-se se estas
foram divididas de acordo com alguma hierarquia.
O passo final no processo de conceitualização da estrutura dos dados
consiste na identificação de relacionamentos não descobertos nos passos
anteriores. Relacionamentos muitos-para-muitos são transformados em tabelas
cuja chave primária é composta pelas chaves primárias de cada entidade
relacionada. Logo, tabelas cuja chave primária é composta por chaves
estrangeiras de outras tabelas podem estar representando relacionamentos
escondidos.
Trabalhos Relacionados
Grande parte das pesquisas na área baseiam-se na utilização do
esquema relacional como entrada principal. No entanto, a manutenção de um
banco de dados depende do conhecimento que se tem sobre suas
características. A semântica de seus atributos é vital para a compreensão do
funcionamento do sistema, e geralmente é pobre ou até mesmo inexistente.
Tal fato justifica abordagens novas que utilizam a análise dos formulários do
sistema para ajudar na reconstrução de esquemas ER.
O trabalho de Alhajj aborda a ERBD pela extração do esquema ER do
esquema relacional, através de algoritmos que investigam características do
banco de dados legado para descobrir chaves candidatas e estrangeiras para
todas as tabelas. Nessa abordagem, o sistema pode utilizar informações
fornecidas pelo usuário, caso este as possua, ou trabalhar com o mínimo de
envolvimento do usuário.
No entanto, novas abordagens como a citada acima ainda requerem o
esquema relacional como entrada, ou então que as tabelas estejam na terceira
forma normal. A abordagem apresentada neste artigo não apresenta tais
limitações.
Conclusões
Este artigo propôs uma abordagem à ERBD capaz de extrair um
esquema ER de um banco de dados legado, não relacional, e baseado em
tabelas cujas chaves primárias não estão declaradas explicitamente.
Primeiramente os formulários do sistema foram analisados, ao que se seguiu
uma inserção de dados organizados no sistema legado. Após, estes dados
foram carregados em um SGBD relacional e submetidos a comandos SQL que
automatizaram a maior parte do trabalho de análise. A semântica dos atributos
é determinada pela comparação entre formulários e tabelas, análise dos dados
e do código fonte, seguida pela identificação de chaves primárias e
estrangeiras, e restrições de cardinalidade. Na fase de conceitualização,
entidades são determinadas através da fusão de tabelas. Finalmente, são
identificados relacionamentos, e o esquema ER é reconstruído.
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