1 Witold Litwin 2008-09 ? 2 Gardarin, G. Bases de Données. Eyrolles Delmal, P. SQL2. De Boeck MsAccess 2007 cest facile (ou tout livre à titre similaire)

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2 1 Witold Litwin 2008-09 ?

3 2 Gardarin, G. Bases de Données. Eyrolles Delmal, P. SQL2. De Boeck MsAccess 2007 cest facile (ou tout livre à titre similaire) Gabillaud, J. SQL Server 2005. Edition ENI * Date, Ch. Introduction to Database Systems. Prentice Hall. Nombreux exercices et solutions. * Garcia, H., Ullman, J., Widom, J. A First Course in Database Syst. Prentice Hall, 468. (Cours de Stanford Univ.) * Tropashko, V. SQL Design Patterns. Rampant Livres de Support Niveau Introductif :

4 3 Visionneuse PPT libre sur le site Microsoft Les cours peuvent être imprimés par la visionneuse en plusieurs formats & en couleur Format recommandé : 3 diapos / page, Internet & Powerpoint http://ceria.dauphine.fr/cours98/BD-wl-98.html Support des Cours Polies N/B imprimées par la Fac pour les ayant droit

5 4 SGBD Support MsAccess 2007 Disponible à Dauphine par MSDN Voir M. G. Roé ? Vendu + que tous les autres SGBD ensemble 11M licences / mois = 132 M / an La plus amicale interface usager sur le marché Très complet 4 GL, SQL2, QBE, OLE, ODBC, Multimédia, Multibase, « Web-enabled »… 1er SGBD pour tout un chacun

6 5 Contrôle de connaissances Selon le cours Examen ? Projet Après le vote populaire au 1èr cours Questions ? Witold.Litwin@dauphine.fr Bureau B019 http://ceria.dauphine.fr

7 Base de Données 6

8 7 Une collection de données qui supporte les définitions de –Données de la base Structure intégrée –Ex. prix de base toujours exprimé en et HT Liens sémantiques Contraintes dintégrité Contraintes de sécurité –Vues de la base

9 Vue dune Base de Données (Magritte) 8

10 9 Base de Données Une collection de données qui supporte les manipulations de –Recherche de données Interactive Assertionnelle 4-GL Logiquement et physiquement performante –Insertion, Mise à jour, Suppression de données Cohérente Partagée Fiable

11 10 SGBD Système de Gestion de Base de Données (SGBD) –Système logiciel gérant une BD Peut avoir des composantes matériel –Mono ou multiordinateur –En général, peut gérer plusieurs BDs –Peux aussi accéder aux BDs dautres SGBDs

12 11 SGBD Tout SGBD populaire aujourdhui est relationnel –Données sont structurées en relations dites tables –Elles sont manipulables par un langage relationellement complet SQL en général au moins

13 12 SGBD SGBDs populaire aujourdhui MsAccess, SQL Server Oracle MySQL DB2 Postgres Sybase SQL Anywhere OpenOfficeBase, TimesTen, DBLibrary, Adabas, SAS, Monet, Vertica, Sedna…

14 13

15 14

16 15 MsAccess 95

17 16 Une autre vue de Nancy (à partir de MsAccess 2003)

18 17 Une autre vue des employés A travers une requête SQL Select * From Employes

19 Retour sur Magritte 18

20 19 Pourquoi une Base de Données ? Intégration de données –Moins de duplications Partage de données Fiabilité de données –Transactions, Reprises sur pannes, Tolérance de pannes Sécurité de données Langages assertionnels de requêtes –SQL, QBE Interfaces conviviales –4-GL & Web

21 20 Pourquoi une Base de Données ? En pratique, il est impossible de concevoir ces fonctions soi-même –Théorie complexe Conception dune BD –Formes normales… Langages de définition et de manipulation dune BD Optimisation de requêtes assertionnelles Transactions et partage de données …. –Logiciel complexe des centaines de milliers ou des millions de lignes de programmation

22 BDs et Actuariat 21

23 BDs et Actuariat 22

24 BDs et Actuariat 23

25 BDs et ISF Nombreuses fonctions statistiques et financières Standard et selon SGBD (MsAccess 2007 ici) Divers graphiques... Pas dISF ou dActuariat sans compétence en BDs

26 25 Différentes BDs Il y en a pour tous les goûts BDs personnelles –MsAccess etc. –100 KO – 100 MO sans multimédia BDs professionnelles typiques – 100 MO – 1 TO BDs professionnelles très grandes –Very Large Databases (VLDB) > 1 TO, on sachemine vers 1 PO

27 26 VLDB-05 par taille http://www.wintercorp.com/VLDB/2005_TopTen_Survey/TopTenWinners_2005.asp

28 27 VLDB-05 par taille http://www.wintercorp.com/VLDB/2005_TopTen_Survey/TopTenWinners_2005.asp

29 28 VLDB-05 par taille http://www.wintercorp.com/VLDB/2005_TopTen_Survey/TopTenWinners_2005.asp

30 29 VLDB-98 par taille UPS contient aussi 6 TB d indexes

31 30 VLDB-98 par nombre de tuples

32 31 Composantes dune BD Logiciel SGBD –Gère le niveau logique et physique de la base Selon larchitecture ANSI-SPARC Les outils frontaux (4-GL) –Générateurs : de formes, de rapports, des applications –Intégrés au SGBD ou externes Powerbuilder, Borland… –Interfaces WEB : HTML, XML… –Interfaces OLAP & Data Mining Intelligent Data Miner (IBM) Utilitaires: chargement, statistiques, aide à la conception…

33 32 Types de SGBD Par capacité « Mainframe ou cluster de mainframes» –DB2, Adabas… Machine base de données –Teradata Serveurs Unix & Windows 2000 –DB2, Interbase, Oracle, Sybase, MySQL, Postgres, SQL Server, MsAccess… Personnels –MsAccess, OpenOfficeBase… Carte de Crédit –CQL

34 33 SGBD Relationnel et sa Base Max.: 64 KO Carte Vital ? Dossier Personnel Monnaie Électronique ….

35 34 Composantes dune BD Matériel Ordinateur générique –avec son CPU, RAM, disque pour la BD, bandes pour la sauvegarde –RAM est considéré traditionnellement trop petite pour une BD Ce nest plus toujours vrai –Problème classique dorganisation dE/S pour une BD

36 35 Composantes dune BD Matériel Machine spécialisée (MBD) – Ne supporte que la BD –En général multiprocesseur à partage de rien Teradata avec jusquau 1024 Pentiums –Les applications sont sur dautres ordinateurs –Liaison par LAN

37 36 Usagers Interactifs (ad-hoc) –Cherchent les infos, sans connaître la BD –Interfaces visuelles: 4-GL, Web… –A la rigueur peuvent utiliser le langage QBE Programmeurs dapplication –Construisent les interfaces pour les usagers interactifs –Spécialistes de SQL DBA –Définit et maintient la BD –A la priorité sur tous les autres usagers –Peut être payé en France 120 K/an

38 37 Types de SGBD Par modèle de données 1ère génération 1950 – 65 –SGF, SGF généralisés avec les langages booléens de manip. 2ème génération 1965 - 70 –SGBD navigationnel Hierarchique (IMS), Réseau (Codasyl), Pseudo-relationnel 3ème génération 1969 - … –SGBD relationnel (DB2, Oracle, Sybase, MsAcess… SGBD OO 1990 - 1999 –En pratique : une impasse (O2, Objectstore, Objectivity..) O2 a fait faillite en 1999

39 38 Types de SGBD Par modèle de données SGBD relationnel 1969 - … –Proposé par E. Codd (IBM) SGBD relationnel – objet (RO) 1995 - … SGBD relationnel – XML … –Évolution probable de tout SGBD relationnel Autres –Documentaires, –XML ?

40 39 Architecture ANSI-SPARC ES CS IS

41 40 Architecture ANSI-SPARC Un standard pour tout SGBD digne de ce nom Proposé vers 1965 ans par Charles Bachman –Auteur du concept de la BD –Concepteur de IDMS-2 Le 1er SGBD moderne –Créateur du modèle de données réseau (Codasyl) –Plus tard de larchitecture Open System Interconnection (OSI) –Prix Turing La plus haute récompense scientifique en informatique en USA

42 41 Architecture ANSI-SPARC Schéma Conceptuel (CS) Dune manière abstraite: un modèle conceptuel de lunivers réel de la BD –Dit aussi entreprise LUniversité Paris 9 Au Printemps Mes vins préférés Dieux et Démons chez les Grecs Lanalyse du réel est le domaine des méthodes de conception de la BD –Rôle pionnier de Prof. Colette Rolland (Sorbonne) ES CS IS

43 42 Architecture ANSI-SPARC Schéma Conceptuel (CS) Dune manière appliquée : la définition logique de la BD –Une et une seule –Les données logiques, leurs structures et types Relations, attributs, domains Entités… Objets, Types, Classes –Leur manipulations procédures, fonctions, méthodes… ES CS IS

44 43 La définition logique de la BD (suite) –Les liens sémantiques Données dun même objet réel –Les contraintes dintégrité Mono-valeur Référentielles Variées –Les contraintes de sécurité Qui peut manipuler quoi Architecture ANSI-SPARC Schéma Conceptuel (CS) ES CS IS

45 44

46 45 Le CS est définit par le DBA seul –Complexité –Sécurité Par lintégration de données des différentes applications de la BD –Plusieurs méthodes de conception, plus ou moins formelles UML Entité-Relations Normalisation relationnelle Objets & Fonctions Merise Architecture ANSI-SPARC Schéma Conceptuel (CS) ES CS IS

47 Base NABUCO 46 CS proposé par un de projets ISF 08 Simulation du système universitaire de comptabilité publique NABUCO réel nest pas une BD Doù beaucoup de problèmes

48 Base NABUCO 47

49 48 La BD (donc le CS) est définit en utilisant : –Le langage de définition de données –La BD est manipulée au niveau de CS à travers: –Le langage de manipulation de données Les deux sous-langages forment: –Le langage de base de données En général incomplet au sens de la machine de Turing SQL pour une BD relationnelle Architecture ANSI-SPARC Schéma Conceptuel (CS) ES CS IS

50 49 Architecture ANSI-SPARC Schémas Externes (ESs) Un ES = un sous-schéma dune BD Dérivé du CS –La dérivation est définie dans le ES Définit une vue de la BD –Une sous-base virtuelle En général partielle –Pour des usagers ad-hoc Vues 4-GL, orientés Web notamment (HTML, XML…) –Pour des programmeurs dapplication Vues SQL, pour SQL imbriqué ou Vbasic, ou procédures stockées… ES CS IS

51 50 Architecture ANSI-SPARC Schémas Externes (ESs) Une BD est en général munie de plusieurs différentes ESs Mais tous ont le CS comme racine commune –Donc tous doivent être accepté par le DBA Perte dautonomie de lusager ES CS IS

52 51

53 52 MsAccess 95

54 53 Une autre vue de Nancy (sous MsAccess 2000)

55 54 Une autre vue des employés A travers une requête SQL Select * From Employes Typiquement, pour les programmeurs d'application Schéma Externe

56 55 ES et BD relationnelles ES est en général une table, pas une BD virtuelle Une entorse à ANSI-SPARC En SQL Définie en SQL par les commandes Select dune requête nommée et stockée Create View Inopérante sous MsAccess 2007 En QBE En mode création de MsAccess

57 56 ES et BD relationnelles Linterface 4 GL peut définir ES présentant: Une table Sur un formulaire ou un rapport Une BD virtuelle Sur un formulaire Sur plusieurs formulaires enchaines par des boutons, onglets… Sous MsAccess, un formulaire permet de choisir entre plusieurs ESs et vues Menu Général Auto-lancé Un usager peut être autorisé de nutiliser quune seule vue

58 Retour sur Magritte 57

59 58 Architecture ANSI-SPARC Schéma Interne (IS) Définit la représentation interne de la BD –Niveau interne ou physique Les disques, fichiers hachés, arbres-B… contenant la BD La représentation physique de valeurs de données –Réel, entier, texte, OLE… –Encodage… Définit lapplication du CS sur le IS –Selon le principe de lindépendance de niveaux logique et physique ES CS IS Assez d ANSI-SPARC

60 59

61 60

62 61 Architecture Multibase ES MES ES CS IS ES CS IS MDL IDS

63 Architecture Multibase Nécessaire par la nécessité fréquente dutilisation de bases multiples et interopérables Schéma Externe Multibase (MES) –Présente plusieurs BDs comme une seule Langage de Manipulation Multibase (MDL) –Permet de référencer explicitement les données dans BDs différentes 62

64 Architecture Multibase Requête MBD en SQL de MsAccess La table S contient nos fournisseurs, dans notre base, présentement ouverte La table Customers contient les clients dune autre entreprise, dans « leur » base appelée nwind2.mdb On cherche nos fournisseurs et leur clients dans la même ville –Peut-être un petit espionnage industriel SELECT S.SName, C.[Contact Name], C.City FROM S, [nwind2.mdb].Customers AS C WHERE ((S.City= C.City)) Order by [contact name]; 63

65 Architecture Multibase Schéma de Dépendances Interbases (IDS) –Interopérabilité entre les CS –Distance en miles/pouces de base US MKSA de BD en GB –Important pour les requêtes MBD –Trop peu usité Labsence dun IDS pour les unités de distance a fait capoter la mission Explorer La sonde a loupé Mars Le chef du projet a perdu son emploi La NASA a perdu 200 M$ 64

66 Architecture Multibase Inventée dans les années 80 à lINRIA –Par le sous-signé & léquipe –Projet pilote SIRIUS Bases de Données Distribuées et Systèmes Multibases (sous-projet B A BA) Voir les articles sur le site CERIA –Notamment sur SIRIUS-DELTA MRDSM –1èr système multibase construit –Toujours référencé sur le site de Multics à MIT http://www.multicians.org/mgloss.html 65

67 66 Architecture fonctionnelle dun SGBD relationnel Gestionnaire de mémoires Base Requêtes SQL Requêtes QBE Requêtes 4-GL Requêtes algébriques Requêtes HTML JDBC, CGI Requêtes SQL ODBC Gestionnaire des transactions et de la concurrence Gestionnaire de reprises Requêtes XML XQuery XPath

68 67 Architecture BD Centralisée Mainframe Usagers

69 68 Architecture BD Personnelle

70 69 Architecture Client-Serveur LAN Serveur Client 2 Défauts majeurs

71 70 Architecture Client-Serveur LAN Serveur Client 2 Défauts majeurs

72 71 Architecture Client-Serveur LAN Serveur Client 2 Défauts majeurs

73 72 Architecture Client-Serveurs (Multiples) LAN Serveurs Clients

74 73 Base de Données Répartie ou Parallèle (BDR/BDP) –Une BD avec les fragments dans les SGBDs sur différents sites dun réseau –Si cest un réseau local et la répartition est une partition au niveau physique, alors cest une BD parallèle (BDP) Multibase –Une collection de bases de données munie dun langage multibase –Sur différents sites ou le même –On les appelle aussi BDs intéroperables –En général ces BDs sont autonomes et hétérogènes Architecture Client-Serveurs

75 74 Fragmentation type BDP –par hachage statique –par intervalles pré-définis dun attribut ordonné Serveur 1 : Ville = A*..D*, Serveur 2 Ville = E*..I* etc Fragmentation type BDR –par prédicat SQL Serveur 1: –SELECT * FROM HOTELS WHERE VILLE = PARIS AND CAT ** ; Serveur 2: –SELECT * FROM HOTELS WHERE VILLE = PARIS AND CAT = ** Fragmentation BDR est plus générale mais moins usitée Fragmentation BDP / BDR

76 75 Architecture BDR / BDP (exemples) SQL Server – 256 serveurs (2006) Sybase –64 serveurs DB2 –16 (gros ?) serveurs ? Oracle –parallèle non-BDR (CPUs partagent les disques)

77 76 Client App. Firefox IE WEB Architecture WEB DB Serveur de Cache Serveur de Cache Serveur Web SGBD HTML ODBC ou JDBC Scripts

78 77 Architecture WEB DB Client –Envoie et réceptionne les pages HTML et XML Notamment avec la balise FORM avec lattribut ACTION Qui indique le nom du fichier HTML à lancer sur le serveur –FORM ACTION = http://www....host/Achat Cache server –cache les pages souvent usitées Inktomi

79 78 Architecture WEB DB Web server –gère les données arrivant en HTML & XML –transforme les données et les requêtes CGI & PHP… SQL imbriqué les instruction du php sont dans les balises les instructions SQL sont imbriquées dans les messages ODBC ou JDBC ou.Net –distribue la charge Netscape, Inktomi... DBMS –contient la base DB2, SQL Server...

80 79 Architecture EWS Similaire à WEB DB Mais le protocoles sont + élaborés –Pour une meilleure sécurité etc. Extended Web Services SOAP, XML…. Outils génériques nouveaux –Sharepoint (MS)… –Portlet Containers Liferay –Hibernate, Ruby on Rails, … Applications Ouvertes –Sugar CRM…

81 80 Architecture BDS LAN

82 81 Base de Données Scalable La nombre de sites serveurs de la BDS croît dynamiquement avec sa taille –Dune manière transparente pour les applications En utilisant les ressources cumulées –TOs de RAM, POs de disques… Peut sétendre sur des milliers de sites (PCs & WSs) –En théorie pour linstant –Mais loffre commerciale pointe son nez –Désormais pour de bon Grande nouveauté 2008

83 82 Base de Données Scalable Jargon Commercial: P2P, « Grid Hosting», «Cloud Computing», « Elastic Computing », « Data Fabrics», Database as Service, SaaS… GemFire (Gemstone) Amazon EC Blue Cloud (IBM) Red Dog ? (MS) Enomaly http://www.enomalism.com/http://www.enomalism.com/ Google Apps Yahoo Pipes 3Tera http://www.dnseurope.net/http://www.dnseurope.net/

84 83 Multiordinateur Réseau Appelé aussi Paire à Paire (P2P) ou grille (grid) Peut contenir des milliers de sites (PCs & WSs) La BD utilise les ressources cumulées –GOs de RAM, TOs de disques Les données et les traitements de la BD se répartissent sur autant de sites quil faut La nombre de sites serveurs de la BD peut croître dynamiquement avec sa taille –Dune manière transparente pour les applications –La BD deviendrait scalable (BDS)

85 84 Structures de Données Distribuées et Scalables Partitionnement dynamique transparent au client –par hachage (LH*…) –par intervalles (RP*) : SDDS-2005 au B019 –multi-attribut (k-RP*…) –à tolérance de pannes (LH*sa) Accès par clé par le client –Peut subir des renvois entre les serveurs Idem pour laccès parallèle (scans) Voir les cours sur les SDDSs Une application récente : systèmes P2P structurés

86 85 SD-SQL Server 1 er SGBD Scalable Distribué Utilise le principe des SDDS Les tables relationnelles se répartissent automatiquement par éclatements sur autant de SD-SQL Servers quil faut La répartition est invisible aux applications –Proto visible au B017 ou sur le site CERIA (vidéo) –Thèse Doctorat de Soror Sahri (2006)

87 86 SD-SQL Server 1 er SGBD Scalable Distribué SD-SQL Server DémoSD-SQL Server Démo par Soror

88 87 BD Relationnelle Données structurées en relations (tables) Manipulations relationnelles, en général exprimées en SQL, transforment des tables en une table Algèbre Relationnelle

89 88 Le Rapport de Recherche qui a lancé les SGBDs Relationnels (publié uniquement en interne à IBM Almaden Research Center (CA) BD Relationnelle

90 89 BD Relationnelle Le Rapport de Recherche qui a lancé les SGBDs Relationnels (Résumé)

91 90 BD Relationnelle Le Rapport de Recherche qui a lancé les SGBDs Relationnels (Table des Matières)

92 91 SQL: Select S#, SNAME, STATUS FROM S WHERE CITY = Paris Algèbre relationnelle : (S WHERE CITY = 'Paris') [S#, SNAME, STATUS] S Exemple

93 92 Exemple de SGBD Relationnel MsAccess Le plus vendu au monde –Dizaines de millions de copies / mois Bases 3 GO –Limite dadressage en 32 bits de Windows En multibase : taille illimitée Langages SQL & QBE Excellente interfaces 4-GL & OLE notamment multimedia incluse Un langage de programmation BD –Visual Basic Adapté à larchitecture client-serveur –Gestion de concurrence et (limitée) de transactions –ODBC –Bonne compatibilité avec SQL Server

94 93 A partir du portable en cours –Ouverture de bases exemple –Analyse de schémas –Manipulations 4-GL –Manipulations QBE –Manipulations SQL Exemple dutilisation de MsAccess

95 94 Exercices 1.Définition du concept de BD 2.Avantages essentiels dune BD sur un fichier 3.Commentez le concept de schéma inté gré 4.Un exemple dune contrainte dintégrité dans une BD 5.Différence essentielle entre un langage assertionnel et un langage de programmation 6.Typologies de BDs 7.Expliquez larchitecture ANSI-SPARC 8.Limitations du concept de la vue dune BD (exemple) 9.Commentez les images de « Iceberg » et de Magritte

96 95 Exercices 10.Quoi et pourquoi de la rchitecture multibase 11.Quelles possibilités de larchitecture multibase existent sous MsAccess ? 12.Avantages et défauts de larchitecture client- serveur 13.Pourquoi larchitecture client-serveur(s) ? 14.Que signifient les concept : scalabilité, EWS, DbaS, SaaS…

97 Exercices suppl. Hors diaporama 10.Quelle est la caractéristique nouvelle et encore unique (2008) de SD-SQL Server 11.Auto-familiarisation avec MsAccess 2007 Disponible sous MSDN Dauphine et aux CRIOs Aussi téléchargement libre pour 60 jours chez MS Suffit pour le cours 17. Télécharger et essayer OpenOfficeBase

98 97 FIN