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Principes des Bases de Données Relationnelles du 29 au 31 mai 2000 INT, Evry.

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1 Principes des Bases de Données Relationnelles du 29 au 31 mai 2000 INT, Evry

2 © INTEvry, mai Programme Introduction aux BD et aux SGBD Le modèle relationnel Le langage de requête SQL La conception dune BD relationnelle Protection des informations Perspectives des BD

3 © INTEvry, mai Objectifs du cours Montrer lintérêt dune approche BD Présenter le modèle relationnel Proposer une démarche de conception Présenter les SGBD relationnels et les outils associés Faire le point sur les différentes architectures de mise en œuvre des SGBD relationnels Evoquer les évolutions des bases de données

4 © INTEvry, mai Programme +Introduction aux BD et aux SGBD Le modèle relationnel Le langage de requête SQL La conception dune BD relationnelle Protection des informations Perspectives des BD

5 © INTEvry, mai Bases de données et SI BD: support technique pour la gestion des SI BD: environnement de développement des SI BD: élément stratégique dans larchitecture des SI (fonctionnalités, évolution, fiabilité, sécurité)

6 © INTEvry, mai Contexte technique BD Structure en mémoire centrale (MC) Fichiers Bases de données

7 © INTEvry, mai Structure en MC Principes –Stockage des données dans la mémoire volatile dun ordinateur Problèmes –Stockage temporaire –«Petits» volumes de données –Langages de programmation –Contexte mono-utilisateur

8 © INTEvry, mai Fichiers Stockage persistant sur disque «Gros» volumes de données Langages de programmation et SGF Contexte mono-utilisateur (en général)

9 © INTEvry, mai Approche fichier avec PCs

10 © INTEvry, mai Approche fichiers + SGF

11 © INTEvry, mai Problèmes de lapproche fichier Difficulté à saisir les liens entre les données Pas de partage de données entre les utilisateurs Pas de vision globale des données Redondance des données Risque d'incohérence des données Pas d'indépendance entre les données et les traitements Problème de gestion de la sécurité des données Multiplicité des traitements, des langages, des matériels

12 © INTEvry, mai Bases de données Stockage persistant sur disque «Très gros» volumes de données Langage de requêtes et langages de programmation et SGBD Contexte multi-utilisateurs

13 © INTEvry, mai Approche centralisée

14 © INTEvry, mai Approche client/serveur

15 © INTEvry, mai Notions de base Les données Modèle de données Schéma dune BD Instance dune BD Contraintes dintégrité Système de gestion de bases de données Métabase

16 © INTEvry, mai Les données Une structure –Simple: prix, nom, date –Complexe: personne, document, image Une sémantique –Le solde dun compte courant –Une photo de Paris réalisée par le satellite SPOT

17 © INTEvry, mai Les données (suite) Un propriétaire –Responsable de la création dune donnée –Définit les règles pour son identification et son intégrité: « La température de lair est comprise entre -30° et +40°C » « Le salaire de lannée n est supérieur au salaire de lannée n-1 » –Accorde des droits dutilisation

18 © INTEvry, mai Les données (suite) Des utilisateurs –Interrogent les données « Quelle était la température à Paris le 1er Janvier 1997 ? » –Mettent à jour les données « Créditer le compte de M. Monet de 1000 F »

19 © INTEvry, mai Modèle de données Ensemble de concepts pour décrire: –les données du monde réel –les liens entre les données –la sémantique des données Ensemble dopérations pour manipuler les données

20 © INTEvry, mai Schéma dune BD Description des données de la base, conformément à un modèle Schéma réseau, schéma relationnel,... Statique en général

21 © INTEvry, mai Instance dune BD Collection de données de la base écrite selon un certain modèle Instance du schéma Dynamique

22 © INTEvry, mai Contraintes dintégrité Règle spécifiée sur les données, pour définir un état cohérent de la base « Le salaire dun employé doit être supérieur au SMIC »

23 © INTEvry, mai Système de gestion de bases de données Système logiciel gérant les données dune BD, selon un modèle fixé Un SGBD doit permettre la définition, la manipulation et le contrôle des données

24 © INTEvry, mai Métabase Collection des données qui décrivent la BD « Valeur du schéma »

25 © INTEvry, mai Apport dune approche BD Intégration Indépendance Sécurité Facilités pour lutilisateur

26 © INTEvry, mai Intégration Description unique et globale des données Eviter les redondances Eviter les incohérences

27 © INTEvry, mai Indépendance Indépendance entre données et traitements Séparation entre les descriptions logiques et physiques des données

28 © INTEvry, mai Sécurité Contrôle sémantique des données Protection contre les accès non autorisés Protection contre les pannes

29 © INTEvry, mai Facilités pour lutilisateur Partage des données Vision « haut niveau » et « personnalisée » des données Manipulation « aisée » des données Accès efficaces aux données Répartition des données et des traitements

30 © INTEvry, mai Une architecture de référence pour les SGBD Description des données Exemple Conséquences Conception dune BD Niveau conceptuel Niveau interne Niveau externe

31 © INTEvry, mai Description des données Trois niveaux de description selon le groupe ANSI/X3/SPARC (1975)

32 © INTEvry, mai Exemple

33 © INTEvry, mai Conséquences Indépendance physique –Indépendance entre les structures de stockage et les structures de données –Pourvoir modifier l'organisation physique sans modifier les programmes dapplication –Exemple: ajouter un index Indépendance logique –Pouvoir modifier le schéma conceptuel sans modifier les programmes dapplication –Exemple: ajouter un attribut.

34 © INTEvry, mai Conception dune BD

35 © INTEvry, mai Niveau conceptuel (suite) Quoi ?

36 © INTEvry, mai Niveau conceptuel (suite) Comment ?

37 © INTEvry, mai Niveau conceptuel (suite) Principes de construction –La BD est vue comme une représentation de lunivers du discours –Distinction entre instance et type

38 © INTEvry, mai Niveau conceptuel (suite) Principes de construction (suite) –Distinction entre entités et association: Entité: élément concret ou abstrait du domaine dapplication qui a une existence intrinsèque. Association: lien entre deux ou plusieurs entités.

39 © INTEvry, mai Niveau interne Structure de stockage supportant les données = niveau physique. Dépendant du SGBD Les données sont organisées en fichiers Un fichier est composé denregistrements Un enregistrement est composé de champs Les données sont accédées par des index, des chaînages,... La conception ne prend pas en compte les problèmes de performance

40 © INTEvry, mai Niveau externe Une vue particulière de la BD par un utilisateur ou un groupe Vue = Sous-schéma = schéma externe En général, une vue = un sous-ensemble du schéma conceptuel Indépendance logique Sécurité, confidentialité Facilité de manipulation La définition dune vue décrit les règles de passage entre les éléments du schéma conceptuel et les éléments de la vue

41 © INTEvry, mai Modélisation et modèles pour les bases de données Modélisation des données Les modèles pour les bases de données

42 © INTEvry, mai Modélisation des données Modèle de données –Ensemble de concepts pour décrire: Les données Les liens entre les données La sémantique des données –En général, un ensemble dopérations est associé pour manipuler les données

43 © INTEvry, mai Modélisation des données (suite) Modèle BD –Modèle permettant la description et la manipulation des données –Modèle implanté via un SGBD Formalisme de description –Textuel –Graphique –Mathématique

44 © INTEvry, mai Modélisation des données (suite) Exemples de modèles –Entité/Association –Hiérarchique, Réseau –Relationnel

45 © INTEvry, mai Modèle Entité/Association [Chen 7] Exemple de modèle

46 © INTEvry, mai Critique du modèle Entité/Association Avantages +Sémantique riche +Extension aux concepts objets (héritage,...) +Aspect visuel +Modèle de conception de BD Inconvénients -Uniquement un modèle de description de données -Pas de langage de manipulation associé -Pas de SGBD E/A -Pas un modèle dimplantation de BD

47 © INTEvry, mai Modèle relationnel [CODD 70] « A Relational Model for Large Shared Data Banks » Exemple –Employé(No_ss, Nom, Adresse, Age, salaire) –Projet(No, Libellé, Chef_projet) –Travaille_sur(No_employé, No_projet)

48 © INTEvry, mai Modèle relationnel (suite) Schéma BD –Structure de relation BD –Ensemble denregistrements reliés par des valeurs Langage de manipulation –Ensembliste –Déclaratif –Standard international [ SQL 8, 89]

49 © INTEvry, mai Modèle relationnel (suite) Prototypes de recherche –System/R chez IBM (1976) –Ingres à Berkeley (1976) Systèmes commerciaux –SQL/DS et DB2 dIBM (1982) –Oracle (1983) –Ingres (1983) –Informix (1981) –Sybase (1984)

50 © INTEvry, mai Modèle relationnel (suite) Avantages –Indépendance logique/physique –Langage de manipulation simple –Basé sur une théorie mathématique solide –Standard

51 © INTEvry, mai Résumé sur les modèles

52 © INTEvry, mai Quest-ce quun SGBD ? But Moyen Fonctionnalités de base Autres fonctionnalités Langage de définition Langage de manipulation des données Interface avec un LPG Les utilisateurs dun SGBD Schéma global

53 © INTEvry, mai But Simplifier et faciliter laccès aux données de la base Assurer une grande sécurité du système d'information

54 © INTEvry, mai Moyen En offrant une vision de « haut niveau » des données, via un modèle logique des données En se chargeant de faire la correspondance avec la vision de « bas niveau » des données (structures de stockage et méthodes daccès)

55 © INTEvry, mai Fonctionnalités de base Langage de définition et de manipulation des données (LDD + LMD) Gestion de lintégrité Définition des CI, Trigger Gestion de la persistance Structures de stockage et méthodes daccès Cluster, index Gestion de la concurrence transaction, verrouillage

56 © INTEvry, mai Fonctionnalités de base (suite) Gestion de la sécurité de fonctionnement transaction, journaux, mécanisme de reprise Gestion des droits identification, attribution de droits Optimisation algorithme, statistiques Interface avec les langages de programmation

57 © INTEvry, mai Autres fonctionnalités Gestion de versions Gestion de la répartition Gestion dobjets complexes (image, document,...) Gestion de connaissances, règles de déduction Environnement de développement (AGL)

58 © INTEvry, mai Langage de définition Définition logique des données –Schéma Conceptuel global –Schémas des vues utilisateur –Structure des données et liens entre les données Définition physique des données –Schéma physique des données –Méthodes de placements et daccès Contrôle des données –Contraintes dintégrité –Droits daccès

59 © INTEvry, mai Langage de manipulation des données Objectif –Interroger et mettre à jour les données extraire ajouter supprimer modifier

60 © INTEvry, mai Langage de manipulation des données (suite) Style déclaratif –Exprimer linformation souhaitée sans dire la façon dont on accède à linformation Modèle relationnel –Langage ensembliste –Indépendant du niveau physique –Norme SQL 8, 89, 92 –SQL « seul » et SQL « intégré » dans un LPG « classique »

61 © INTEvry, mai Interface avec un LPG Problème dun LMD –Uniquement interrogation et mise à jour des données –Pas de « calculs » sur les données

62 © INTEvry, mai Interface avec un LPG (suite) Solution –Interfacer le LMD avec un LPG –Diverses techniques dinterfaçage (précompilation,....) –2 approches langages hôtes: Par intégration d'un langage d'accès à la BD dans un langage de programmation –SEQUEL et le langage C –Embedded SQL –2 possibilités: »Précompilation des requêtes à la BD »Interprétation à l'exécution Par extension d'un langage de programmation –PASCAL R

63 © INTEvry, mai Interface avec un LPG (suite) Exemples –LMD réseau interface normalisée avec COBOL –LMD relationnel interfaces normalisées entre SQL et Cobol, Pascal, Fortran, PL/1 (1986) Ada, C (1989)

64 © INTEvry, mai Les utilisateurs dun SGBD L administrateur BD –Contexte de travail: les 3 niveaux. –Utilise LDD (définition de la BD avec le LDD) –Définit les schémas logiques et physiques (structures de stockage + stratégies daccès) –Définit les CI + droits daccès –Définit vues –Utilise le DD

65 © INTEvry, mai Les utilisateurs dun SGBD (suite) Le développeur dapplications –Contexte de travail: niveau externe –Utilise le LMD + LPG –Ecrit des programmes pour interroger, mettre à jour et traiter les données –Connaît les schémas logiques et physiques

66 © INTEvry, mai Les utilisateurs dun SGBD (suite) L utilisateur terminal –Contexte de travail: niveau externe –« Averti »: interroge la BD en utilisant LMD –« Naïf »: utilise les programmes dapplication

67 © INTEvry, mai Les utilisateurs dun SGBD (suite) Le concepteur –Contexte de travail: niveau conceptuel –Construction du schéma conceptuel avec un modèle de données

68 © INTEvry, mai Schéma global


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