07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.1 13 Conception dans un contexte relationnel.

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.2 Réalisation de la persistance n Constantes du programme d ’application n Fichiers (API du SGF) n Librairies spécialisées (API de haut-niveau) n SGBD – souplesse, robustesse, intégrité,… – approche privilégiée dans ce chapitre n SGBD relationnel SQL centralisé

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.3 Forces du relationnel n Accessibilité large n Maturité de la technologie n Fondements théoriques solides n Norme répandue (SQL) n Support solide de l'intégrité n Outils de développement

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.6 Représentation UML : Data Modeling Profile n TABLE – classes stéréotypées « TABLE » n PRIMARY KEY – étiquette PK devant les colonnes – une opération stéréotypée « PK » n UNIQUE – opération stéréotypée « UNIQUE » n FOREIGN KEY : – une étiquette FK devant les colonnes – opération stéréotypée « FK » – association de un à plusieurs n association stéréotypée « Identifying » pour association identifiante n CHECK – opération stéréotypée « CHECK » n TRIGGER – opération stéréotypée « TRIGGER »

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.7 13.2 Représentation des contraintes d'intégrité en SQL n Voir chap. 6 pour syntaxe SQL n Deux catégories – Contrainte d'intégrité statique n respectée pour chacun des états de la BD – Contrainte d'intégrité dynamique n contrainte sur changements d'états

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.9 13.1.1Contraintes statiques n Mécanismes déclaratifs (à privilégier) – PRIMARY KEY, UNIQUE, NOT NULL, DOMAIN, FOREIGN KEY, CHECK, ASSERTION n Procédural – TRIGGER (SQL3) n plus complexe à coder – plus sujet à erreur n parfois plus performant n parfois inévitables (limite des mécanismes déclaratifs)

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.34 13.2 Conception du schéma relationnel au niveau externe n Ce que l ’utilisateur voit n Sécurité – utilisateurs, rôles, privilèges – partir des cas d ’utilisation n Tables virtuelles

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.35 13.2.1 Tables virtuelles n Mécanisme d ’encapsulation – isoler l ’utilisateur des détails du schéma – indépendance logique des données n Mécanisme de sécurité – privilège d ’accès à la table virtuelle seulement

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.38 13.2.2 Réalisation des contraintes de sécurité n Sécurité par les données – acteur associé à un authorizationID SQL n GRANT les privilèges nécessaires n sécurité appliquée de manière globale (indépendante de l’application) – traçabilité (audit au niveau SGBD) – pooling de connexion impossible avec les connexions JDBC normales n Sécurité par les traitements – identificateur d'utilisateur et mot de passe gérés par le programme d'application – indépendamment des mécanismes SQL – connexion avec authorizationID SQL omnipotent – danger accrue en cas de sécurité brisée – pas de traçabilité directe à l’acteur – Oracle : session légère et authentification proxy pour pooling

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.39 Sécurité avancée n Option Oracle Advanced Secutity – Cryptage bout en bout (réseau) – Authentification externe n Kerberos, SSL, certificats, biométrique,… n Single Sign-On (SSO) – par Oracle Internet Directory (LDAP v3) n Virtual private database – Plusieurs BD dans une DATABASE n Oracle Label Security – Étiquetage des lignes par niveaux de sécurité – e.g. public, secret, top-secret

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.40 Exemple par les données n Acteur (cas d ’utilisation) : ROLE SQL – ROLE RôleAdministrateurSystème n accès à tout – ROLE RôleCommisAuPrêt n tout en lecture (SELECT) n Membre, Utilisateur, PrêtEnCours, PrêtArchivé, Exemplaire en écriture (INSERT, DELETE, UPDATE) – ROLE RôleMembre –... n GRANT ROLE xxx to authorizationID n NB Pas de motDePasse dans table Utilisateur !

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.42 13.3 Niveau interne du schéma relationnel : conception physique n Input – schéma (niveau conceptuel) initial – estimations des volumes de données – architecture n contraintes SGBD n contraintes plate-forme – charge de travail n exigences de performance n Output – le « meilleur » schéma interne n solution approchée

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.44 Organisation primaire n Fichiers et paramètres d'allocation d'espace – quel disque/site n architectures RAID – taille de bloc – taille de fichier n fixe n allocation dynamique – taille des granules

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.45 Organisation primaire (suite) n Paramètres d'allocation d'espace aux tables – quels fichiers ? – taille des granules – homogène / hétérogène – colonne externe ? (multimédia) n chemin vers fichier externe n URL

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.46 Organisation primaire (suite) n Paramètres du mécanisme d'allocation d'espace aux lignes – position dans le fichier n allocation sérielle, grappe, index primaire, hachage n réservation d ’espace n paramètres spécifiques à l ’organisation – enregistrements n taille fixe/variable n chevauchant ou non n compression n cryptage – gestion des identifiants d ’enregistrement (IDE)

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.47 Organisations secondaires n Chemins d ’accès supplémentaires – référence par IDE n Index secondaire n Organisation multidimensionnelle n Listes – SGBD réseau n Collections de références – SGBD objet

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.48 13.3.2 Le processus de conception n Intrants – schéma relationnel au niveau conceptuel – volume des tables n estimation difficile – charge de travail n partir des cas d ’utilisation n Sortie – schéma interne « optimal »

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.49 Problème d ’optimisation complexe n Enjeux conflictuels – lecture/écriture, espace/temps n Grande quantité de paramètres n Mesures approximatives n Evolution des paramètres n Solution approchée – heuristiques n Surveillance et mise au point

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.50 13.3.3 Heuristiques de conception n Sous-ensemble des opérations – en ordre d ’ importance n Négliger le coût des mises à jour n Négliger le coût en espace mémoire n Méthode gloutonne

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.51 Méthode gloutonne n Initialiser schémaInterne – e.g. organisation sérielle pour chacune des tables n Pour chacune des opération i (en ordre de priorité) – trouver meilleur plan P pour opération i selon schémaInterne – chercher amélioration de schémaInterne n qui permet de produire un meilleur plan P ’ n sans pénaliser opération 1 … opération i-1 – si P ’ meilleur que P n schémaInterne := schémaInterne amélioré n Comment améliorer ? – heuristiques d ’amélioration

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.52 13.3.4 Sélection par égalité n SELECT... n FROM T n WHERE X = uneValeurDeX n Heuristique – Si n bonne sélectivité de X n volume de données suffisant – 1. Hachage sur X – 2. Index primaire ou index groupant sur X – 3. Index secondaire sur X – N.B. Conditions particulières

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.53 Exemple glouton n >>> sélectivité de ISBN n >>> volume de données n TempsES (S=H) = 10,1ms – volume assez stable n TempsES (S=IP) = 40,4ms – sélection par intervalle non pertinente n TempsES (S=IS) = 50,5ms

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.54 Exemple n Meilleur plan P avec schéma interne précédent – TempsES (BAL) > 50 010ms (meilleur cas) n sélectivité de code = 1/4000 n volume de données suffisant n TempsES (S=H) = 131,3ms – conflit avec hachage sur ISBN n TempsES (S=IP) = 222,2ms – conflit... n TempsES (S=IS) = 2595,7ms – seule possibilité pour éviter de pénaliser 1

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.55 Glouton : temps moyen sous-optimal n Hypothèse – sélection par ISBN : 50 fois par jour – sélection par code : 30 fois par jour – moyenne : (50*10,1 + 30*2 595,7)/80 = 1 979,7 ms n Pénaliser un peu opération 1… – moyenne : (50*50,5 + 30*131,3)/80 = 80,8 ms

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.56 n Meilleur plan P avec schéma interne précédent – TempsES (S=IS sur code) = 2 595,7ms n TempsES ( S=IS sur la clé composée {code, annéeParution} ) = 90,9ms n N.B. Index sur {code, annéeParution} utilisé pour :

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.58 n Meilleur plan P avec schéma interne précédent – 505 000 ms (pire cas) > TempsES (BAL) > 5 010 ms (meilleur cas) n TempsES ( S=IS sur annéeParution ) = 102 565,5 ms

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.59 Accès multidimensionnel n Ex: accès par titre, code, annéeParution et nomEditeur – seule ou en combinaison n Indexer toutes les combinaisons ? n Un index pour chacune des colonnes n Organisation multidimensionnelle n Index bitmap pour faible facteur de sélectivité

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.60 Maintenance des contraintes d ’intégrité n Contrainte PRIMARY KEY(ISBN) – hachage ou indexage sur ISBN n Heuristique – hachage ou indexage sur PRIMARY KEY et UNIQUE – Oracle : n index secondaire automatique

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.65 13.3.9 Jointure par égalité n Jointure sur la clé de jointure X – bonne sélectivité de X – volume de données suffisant n Heuristique – 1. Organisation hétérogène sur X n grappe, hachage ou index primaire (pré-jointure) – 2. Organisation homogène sur X n table interne ( boucle imbriquée )

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.67 Organisation homogène n Livre ou Catégorie ? – organisation sur code pour Livre n ne pénalise pas TempsES (BAL pour Catégorie) – organisation sur code pour Catégorie – faible sélectivité de la jointure...

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.69 13.3.10 Impact du plan d'exécution de l'optimiseur de requête n Heuristiques précédentes pas toujours pertinentes n Cas de requêtes complexes – plusieurs sélections, jointures,... n Tenter de prévoir le plan d ’exécution – utiliser modèles de coût

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.82 13.3.11 Techniques sophistiquées de conception et mise au point n Enjeu important n Simulation n Banc d ’essais n Dernier recours – surveillance – mise au point

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.83 13.3.12 Modification du schéma conceptuel n Dernier recours n Introduction de redondance – dénormaliser – introduction d ’éléments dérivés n Favoriser lecture (SELECT) n Pénaliser écriture – traitements de maintien de la cohérence

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.85 13.3.12.2 DÉNORMALISATION n Inclure Editeur dans Livre n Évite jointure coûteuse n Maintien de la cohérence – nomEditeur  ville dans Livre (modifiée) – ajout de TRIGGER

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.87 Oracle et Designer n Code Control Sequence de Designer – maximum dans une table Code Control – blocage du au verrouillage n SEQUENCE Oracle – CREATE SEQUENCE nomSequence... n INSERT INTO …(nomSequence.NEXTVAL,…) – série de valeurs en antémémoire n pas de blocage – problème de trous dans la SEQUENCE

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.88 13.3.12.4 FRAGMENTATION HORIZONTALE n Cas des données archivées – table pour données récentes (e.g. PrêtEnCours) – table pour historique (e.g. PrêtArchivé) – VIEW pour cacher la fragmentation n Oracle8 – fragmentation transparente de table n clause PARTITION – fragmentation d ’index

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.91 Caractéristiques n Entrepôt de données = redondance contrôlée n Requêtes d ’analyse de données (OLAP) – complexes – imprévisibles – grand volume n Relational OLAP - ROLAP – schéma en étoile n Multidimen s ion a l OLAP -MOLAP – cube de données n T able virtuelle matérialisée n P arallélisme n Organisations multidimensionnelles

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.93 13.4 Paramètres du mécanisme d'allocation d'espace : cas de Oracle n DATABASE – fichiers de données (DATAFILE) – fichiers de journalisation (REDO LOG) – fichiers de contrôle (control file) – utilisé par un serveur (instance)

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.94 Démarrage du serveur n Installation d'un serveur Oracle – DATABASE automatiquement créée n Démarrage d ’un serveur Oracle – ouvre fichier de configuration n e.g. C:\orawin\DATABASE\initorcl.ora (si SID = orcl) – ouvre fichier de contrôle n e.g. C:\orawin\DATABASE\ctl1orcl.ora – ouvre fichiers de données/journal – la DATABASE est montée (mounted)

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.95 TABLESPACE n DATABASE = ensemble de TABLESPACE – minimum 1 (SYSTEM TABLESPACE) n contient le dictionnaire de données – peut ajouter des TABLESPACE n TABLESPACE – espace pour TABLE (et autres objets) – = ensemble de DATAFILE

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.97 EXTENT, SEGMENT n EXTENT – granule d'allocation d'espace – ensemble de blocs contigus – dans un DATAFILE du TABLESPACE n Clause STORAGE de défaut n niveau TABLESPACE n niveau DATABASE n SEGMENT – ensemble de EXTENT d ’un objet n (DATA, INDEX, ROLLBACK, TEMPORARY SEGMENTS)

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.98 Conception des TABLESPACE n 1. Unité de base de prise de copie n 2. Sélectivement désactivés (offline) n 3. TABLESPACE sur des disques différents – réduire congestion n 4. EXTENT de même taille ensemble n 5. Limiter fragmentation n TABLESPACE de défaut – associé au authorizationID

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.99 Allocation sérielle par défaut n Enregistrements de taille variable – adressage structuré par bloc n ROWID – gestion des débordements par chaînage – voir volume 1, chap.2 n PCTFREE – réservé pour UPDATE n PCTUSED – seuil pour retour dans FREE LIST n INITRANS – entrée de transaction n MAXTRANS

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.100 Organisation par grappe (CLUSTER INDEX ou HASH) n Homogène ou hétérogène n Clé de grappe (CLUSTER KEY) n INDEX – index groupant n HASH – hachage satique

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.102 CLUSTER HASH n SIZE – taille d ’un paquet n HASHKEYS – nombre minimal de paquets – h(clé) = expression contenant la clé MOD HASHKEYS n arrondi à nombre premier n HASH IS – fonction de hachage

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.105 Partition des tables et des index n Fragmentation horizontale n Clé de partition n Clause PARTITION BY RANGE (clé) – partie->TABLESPACE n Partition d ’un index secondaire

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.106 Index secondaire n Arbre-B + secondaire – variante B* pour division n Entrée d ’une feuille – clé, ROWID – clés non uniques répétées n PCTFREE – taux de remplissage au chargement n PCTUSED – non applicable n INITRANS, MAXTRANS – idem table n La table peut contenir des données au moment du CREATE INDEX

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.109 Organisation RAM n System Global Area – espace mémoire partagé n Paramètres du fichier de configuration INITxxxx.ORA – Database Buffer Cache – Redo Log Buffer – Dictionary Cache – Shared Pool n un shared SQL area par opération SQL

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.110 Processus du SGBD n Processus serveur (dédié-Snnn ou multi-fils) n Database Writer (DBWn) n Log Writer (LGWR) n Checkpoint (CKPT) n System Monitor (SMON) n Process Monitor (PMON) n Archiver (ARCH) n Recoverer (RECO) n Dispatcher (Dnnn) n Lock (LCKn) n Job Queue (SNPn)

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.111 Configuration du journal n Nombre de ROLLBACK SEGMENT n Paramètre des ROLLBACK SEGMENT – INITIAL, NEXT, MINEXTENT, MAXEXTENT, OPTIMAL,… n Nombre de fichiers REDO LOG et taille des fichiers n Délai entre points de vérification n Nombre de groupes de REDO LOG

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.112 Oracle 10g n Automatisation accrue de la mise au point de la configuration – Mécanismes de surveillance et de mise au point intégrés – Basés sur connaissances d’experts de la mise au point

07/05/2015© Robert Godin. Tous droits réservés.113 13.6Choix de l'architecture et bancs d'essais TPC n Choix du matériel, réseau, système d’exploitation, SGBD, … – Difficulté : évolution rapide des technologies n Transaction Processing Performance Council (TPC) – http://www.tpc.org http://www.tpc.org – Comparaison de différentes architectures – Initialement TPC-A, TPC-B: OLTP n transactions par seconde (tps) n prix/tps – TPC-C remplace A et B n mélange de transactions plus réaliste n transactions par minute (tpmC) – TPC-H et TPC-R : OLAP – TPC-W : e-commerce n BD objet : OO7

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