Cours de Base de données relationnelles 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB.

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1 Cours de Base de données relationnelles 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

2 Bibliographie  Connolly T., Begg C.: Database systems, A practical approach to design, Implementation and Management, Addison Wesley, 2005  Elmasri R., Navathe S.: Fundamentals of Database Systems, Fourth Edition, Pearson, Addison Wesley, 2003  Garcia-Molina H, Ullman JD, Widom J: Database Systems the Complete Book, Prentice Hall, 2002  Gardarin G.: Bases de données, Eyrolles, 2003  Miranda S.: Bases de données, Architectures, modèles relationnels et objets, SQL3 Dunod/01 Informatique, 2002  Ullmann J.D., Widom J.: A First Course in Database Systems, Prentice Hall, 1997 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

3 Objectifs  Les caractéristiques des systèmes basés sur les fichiers  Les problèmes liés à l'approche basée sur les fichiers  Les avantages de l'approche de base de données  La signification de la base de données des termes, des systèmes de base de données, du système de gestion de base de données (SGBD)  Les fonctions typiques d'un SGBD  Les avantages et les inconvénients des SGBD 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

4 Objectifs  Principales composantes de l'environnement SGBD  Personnel impliqué dans l'environnement SGBD  Différence entre l'administration des données et l'administration de la base de données  Types de systèmes de base de données  Les buts et l'origine de l'architecture de base de données à 3 niveaux  Concepts et types de modèles de données  Fonctions et composants d'un SGBD 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

5 Qu’est qu’une Information, une donnée  Une information est un renseignement qui accroit la connaissance concernant un objet ou un événement déterminé, L’information peut être : objective, quand elle reflète un ensemble de données porteur de sens; Subjective, quand elle résulte de l’interprétation d’un ensemble de données  Une donnée ne devient une information que quand elle trouve sons sens par rapport à un référentiel(un contexte, un système de valeurs, un problème à résoudre). Les données utilisées dans les organisations se situent dans un référentiel stable. Elles échappent en grande partie à l’interprétation et fournissent alors sans ambiguïté de l’information. Dans les systèmes informatiques, la donnée est la traduction codée d’une information. Dans ce contexte donnée et information sont sysnonymes. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

6 Où se trouve la base de données? La base de données (DB) est maintenant une partie intégrante de notre vie quotidienne que nous ne savons pas souvent que nous utilisons une.  Ex: supermarché, carte de crédit, agent de voyage, bibliothèque, assurance, systèmes de sécurité, université. Premières applications axées sur les tâches administratives  Les demandes d'informations ont rapidement suivi  Les systèmes de fichiers développés pour répondre aux besoins  Données organisées selon l'utilisation prévue  Systèmes de fichiers manuels informatisés de traitement de données 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

7 Types de bases de données et applications  Applications traditionnelles: Bases de données numériques et textuelles  Plus d'applications récentes: Bases de données multimédia Systèmes d'information géographique (SIG) Data Warehouses Bases de données actives et actives Plusieurs autres applications 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

8 Base de données approche fichiers 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

9 Les fichiers Solutions des 1er SI informatisés Les organisation ont eu recours aux fichiers pour constituer leurs bases de données. Un ensemble de fichiers ne présentant qu’une complexité assez faible. Malheureusement l’utilisation directe de fichiers soulève de très gros problèmes : 1. Lourdeur d’accès aux données. En pratique, pour chaque accès, même le plus simples, il faudrait écrire un programme. 2. Manque de sécurité. Si tout programmeur peut accéder directement aux fichiers, il est impossible de garantir la sécurité et l’intégrité des données. 3. Pas de contrôle de concurrence. Dans un environnement où plusieurs utilisateurs accèdent aux même fichiers, des problèmes de concurrence d’accès se posent. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

10 Les fichiers  La redondance des données dans les fichiers qui conduit très souvent à des incohérences dues au fait que les copies multiples d’une donnée peuvent ne pas avoir la même valeur  Les problems liés à l’utilisation des fichiers ont amené l’idée de recourir à un logiciel chargé de gérer les fichiers constituant une base de données, de prendre en charge les fonctionnalités de protection et de sécurité et de fournir les différents types d’interface né-cessaires à l’accès aux données. Ce logiciel (le SGBD) est très complexe et fournit le sujet principal de ce cours. En particulier, une des tâches principales du SGBD est de masquer à l’utilisateur les détails complexes et fastidieux liés à la gestion de fichiers. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

11 Approche bases de données 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

12 Introduction  Définition 1 : Une Base de données est un gros ensemble d’informations structurées mémorisées sur un support permanent. Une organisation consistant à stocker un ou plusieurs fichiers dans un mémoire secondaires est conforme à cette définition. L’utilisation directe des fichiers soulève des problèmes: 1. Lourdeur d’accès aux données. En pratique, pour chaque accès, même le plus simples, il faudrait écrire un programme. 2. Manque de sécurité. Si tout programmeur peut accéder directement aux fichiers, il est impossible de garantir la sécurité et l’intégrité des données. 3. Pas de contrôle de concurrence. Dans un environnement où plusieurs utilisateurs accèdent aux même fichiers, des problèmes de concurrence d’accès se posent. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

13 Introduction  Afin de palier aux problèmes pré citer il faut nécessairement utiliser un logiciel chargé de gérer les fichiers constituant une base de données, de prendre en charge les fonctionnalités de protection et de sécurité et de fournir les différents types d’interface nécessaires à l’accès aux données.  Ce logiciel (le SGBD) est très complexe et fournit le sujet principal de ce cours. En particulier, une des tâches principales du SGBD est de masquer à l’utilisateur les details complexes et fastidieux liés à la gestion de fichiers. D’où la définition  Definition 2: Un Système de Gestion de Bases de Données (SGBD) est un logiciel de haut niveau qui permet de manipuler les informations stockées dans une base de données. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

14 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  Les outils de manipulation des données Le but : Mettre à la disposition du développeur des outils pour ajouter, MAJ et interroger la BD (i.e. un Langage de Manipulation des Données - LMD). Les LMD doivent en particulier permettre d’accéder aux données au moyen de langages déclaratifs (non procéduraux) de haut niveau que l’on appelle langages de requêtes. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

15 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  Les outils de description des données Le but : Mettre à la disposition du développeur un outil (i.e. un Langage de Définition des Données - LDD) pouvant lui permettre de définir le schéma de la BD. Le LDD contient des instructions qui permettent de décrire :  le schéma logique ;  le schéma externe ;  le schéma physique (organisation physique des données sur les supports physiques de stockage et méthodes d’accès à utiliser). 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

16 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  Les outils de description des données La tâche de définition du schéma de la BD incombe à l’administrateur des données et à l’administrateur de la BD. Ils ont la responsabilité de :  construire les schémas conceptuel et logique ;  construire les schémas externes ;  définir l’organisation physique des données ;  définir les droits d’accès ;  définir et mettre en œuvre les procédures de sécurité de la BD ;  d’optimiser les performances de la BD. Pour cela, ils peuvent avoir à leur disposition des outils qui permettent de passer automatiquement ou de façon sémi-automatique du schéma conceptuel au schéma logique et au schéma physique 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

17 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  L’indépendance des données Le but : Donner la possibilité de modifier la structure et l’organisation des données sans que cela n’ait de répercussion sur les applications existantes Le niveau externe permet d’accroître l’indépendance des données. Le schéma global d’une BD peut évoluer, afin de prendre en compte de nouveaux besoins sans perturber le fonctionnement des applications existantes, si les vues sont préservées. Indépendance logique des données L’évolution de la structure d'une partie des données n'influe pas sur l'ensemble des données. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

18 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  L’intégrité des données Le but : Donner la possibilité de maintenir à tout moment l’intégrité des données à partir de règles définies par l’utilisateur ces règles appelées « contraintes d’intégrité » sont en général des règles de gestion, définies comme des propriétés qui doivent être vérifiées dans la BD quelles que soient les valeurs enregistrées. On parle aussi de cohérence des données par rapport au monde réel. Les contraintes d’intégrité sont en général identifiées lors de l’analyse effectuée pour l’élaboration du modèle conceptuel des données. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

19 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  La confidentialité des données Le but : Lorsqu’une BD est partagée par plusieurs personnes ou applications, faire en sorte que chaque information dans la BD ne soit accessible que par les utilisateurs autorisés, Les fonctionnalités des SGBD liées à la confidentialité permettent de définir et de contrôler les droits d’accès des utilisateurs. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

20 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  La concurrence d’accès aux données Le but : Lorsqu’une BD est partagée par plusieurs personnes ou applications, faire en sorte que chaque information dans la BD ne soit accessible que par les utilisateurs autorisés, Les fonctionnalités des SGBD liées à la confidentialité permettent de définir et de contrôler les droits d’accès des utilisateurs. Par exemple, si deux guichetiers d’une banque tentent de mettre à jour un compte au même moment, le SGBD doit fournir les mécanismes pouvant permettre de détecter cette situation et de faire en sorte que les deux mises à jour n’entrainent pas des incohérences dans la base de données. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

21 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  La sécurité des données Le but : Donner la possibilité de protéger les BD contre tout incident (panne matérielles, erreur logiciel, etc.) ou toute action malveillante pouvant corrompre les données. 3 mécanismes sont utilisés pour cela :  les sauvegardes périodiques ;  la journalisation des modifications effectuées sur les données de la BD ;  la pose de points de reprise Lorsqu’un incident survient, ces mécanismes doivent permettre de défaire ou de refaire les mises à jours qui se sont mal déroulées. Les sauvegardes doivent aussi être mises à l’abri des catastrophes 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

22 Les principales fonctionnalités d’un SGBD  Les performances Le but :Donner la possibilité de gérer des volumes très importants de données tout en garantissant un temps d’accès à ces données acceptable pour l’utilisateur. Le SGBD doit offrir au programmeurs tous les moyens pouvant lui permettre de contrôler et d’optimiser l’organisation et le stockage des données ainsi que l’exécution des requêtes, afin d’atteindre cet objectif 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

23 Architecture à 3 niveau du système des BD objectifs  Tous les utilisateurs doivent pouvoir accéder à la base.  La vue d’un utilisateur est à l’abri des modifications apportées à d’autre vues.  Un utilisateur n’a pas besoin de savoir le stockage physique de la base de données.  DBA devrait pouvoir modifier les structures de stockage de la base de données sans affecter la vue des utilisateurs.  La structure interne de la base de données ne devrait pas être affectée par les modifications apportées aux aspects physique du stockage.  DBA devrait pouvoir modifier les structures conceptuelles de la base de données sans affecter tous les utilisateurs. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

24 Niveau d’abstraction KINDO - UNB/ESI 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

25 Différence entre les trois niveaux 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

26 Schéma conceptuel  Aussi appelé schéma logique  Décrit le stockage des données en terme de modèle de données des SGBD  En model relationnel décrit toutes les relations incluant entités et associations  Exemple : Etudiant(idEtu : charvar, nom : charvar, login : charvar, datenais : date) 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

27 Schéma Physique  Résume comment les relations décrites dans le schéma conceptuel sont effectivement stockées sur des périphériques de stockage secondaires tels que des disques et des bandes.  Exemple :  Les relations stockées sous forme de fichiers non ordonnées  La deuxième colonne de la table etudiant est indexé par un B-arbre 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

28 Schéma Externe  Une collection de un ou plusieurs vues  Permettre de personnaliser l’accès au données au niveau des utilisateurs individuels ou des groupes d’utilisateurs,  Les enregistrements des vues ne sont pas stockés explicitement, calculés au besoin.  Exemple: cours_info(cid : charvar, inscrit: entier) 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

29 Indépendance des données  Indépendance logique: Protection contre les modification de la structure logique des données  Indépendance physique: Protection contre les changements dans la structure physique des données. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

30 Requêtes dans un SGBD  Un utilisateur peut demander :  Quel est le nom de l’étudiant ayant le matricule 548254?  Combien d’étudiant compte l’université?  Les questions impliquant les données stockées dans un SGBD sont appelées des requêtes. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB

31 Requêtes dans un SGBD  Un langage de requête est utilisé pour poser des requêtes, Langage de requêtes structurelle ( SQL,qui prend en charge une classe de requête riche, a grandement contribué au succès des SGBDR.  L’algèbre relationnelle et le calcul relationnel sont deux langages de requêtes formelles qui fournissent des bases théoriques pour le SGBD relationnel. 16/06/2017KINDO A AZIZE/UNB