9 Introduction INT Management. 10 Introduction Notion de bases de donnéesslide 11 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les

1

Introduction

INT Management

2

Introduction

Notion de bases de données slide 11 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines d’application

Les modèles de données pour BD slide 31 Architecture de référence slide 44 Qu’est-ce qu’un SGBD ? slide 49

3

Structure en mémoire centrale (MC) Fichiers Bases de données

Notion de bases de donnéesContexte techniqueContexte technique BD

4

Structure en MC

Principes Stockage des données dans la mémoire volatile d’un ordinateur

Problèmes Stockage temporaire «Petits» volumes de données Langages de programmation Contexte mono-processus (mono-utilisateur en général)

Notion de bases de donnéesContexte technique

5

Fichiers

Stockage persistant sur disque «Gros» volumes de données Langages de programmation et SGF Contexte mono-utilisateur (en général)


6

Approche fichier avec PCs

Bibliothèque Service social

AppliEn Cobol

Applien Java

Applien C

Fichiers Elèveset UVs

Fichiers Elèves et Livres

Fichiers Elèves et Chambres

Direction des études


7

Approche fichiers + SGF

Application bibliothèque

SGF

Fichier Elèves


* 2

Description du fichier des Elèves

Edition du fichier Elèves par ordre alpha

Programme 1

Description du fichier des Elèves

Mise à jour du fichier Elèves via nom élève

Programme 2

8

Problèmes de l’approche 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


9

Bases de données

Stockage persistant sur disque «Très gros» volumes de données Langage de requêtes et langages de

programmation SGBD Contexte multi-utilisateurs


10

Approche centralisée

Terminaux

PC Windows

PC Linux

PC NT

Appli C

Appli JavaAppli Cobol

SGBD

ElèvesUvsLivresChambres

DescriptionBD

BD


11

Approche client/serveur

PC Windows

PC Linux

PC NT

Appli C

Appli Java

Appli Cobol ElèvesUvsLivresChambres

DescriptionBD

BD

SGBD


12

Apport d’une approche BD

Intégration : Description unique et globale des données Eviter les redondances Eviter les incohérences

Indépendance : Indépendance entre données et traitements Séparation entre les descriptions logiques et

physiques des données

Notion de bases de donnéesApport BD

13

Apport d’une approche BD (2)

Sécurité : Contrôle sémantique des données Protection contre les accès non autorisés Protection contre les pannes

Facilités pour l’utilisateur : Partage des données Vision « haut niveau » et « personnalisée » des données Manipulation « aisée » des données Accès efficaces aux données Répartition des données et des traitements

Notion de bases de donnéesApport BD

14

Terminologie BD Données Modèle de données BD SGBD Schéma d’une BD Instance d’une BD Contraintes d’intégrité Métabase

Notion de bases de donnéesTerminologie BD

15

Données Une structure

Simple: prix, nom, date Complexe: personne, document, image

Une sémantique Le solde d’un compte courant Une photo de Paris réalisée par le satellite SPOT

Un propriétaire Responsable de la création d’une donnée Définit les règles pour son identification et son intégrité:

« La température de l’air est comprise entre -30° et +40°C » « Le salaire de l’année n est supérieur au salaire de l’année n-1 »

Accorde des droits d’utilisation


16

Données (2)

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 »


17

Modèle de données

Ensemble de concepts pour décrire : Les données du monde réel Les liens entre les données La sémantique des données

Ensemble d’opérations pour manipuler les données


18

BD ET SGBD

BD : Collection de données décrites selon un certain

modèle SGBD :

Système logiciel gérant les données d’une BD, selon un modèle fixé

Un SGBD doit permettre la définition, la manipulation et le contrôle des données


19

Schéma et instance d’une BD

Schéma (intention) : Description des données de la base, conformément à un modèle Schéma réseau, schéma relationnel, ... Statique en général.

Instance (extension) : Collection de données de la base écrite selon un certain modèle Instance du schéma Dynamique


20

CI et Métabase

Contrainte d’intégrité (CI): Règle spécifiée sur les données, pour définir un état

cohérent de la base Le salaire d’un employé doit être supérieur au SMIC

Métabase (dictionnaire de données - DD): Collection des données qui décrivent la BD « Valeur du schéma »


21

Domaines d’application

Comme élément central : Banques de données (professionnelles, grand public) Systèmes transactionnels (banques, assurances,…) Systèmes d’aide à la décision (tableaux de bord, analyse statistique,…)

Comme élément essentiel : Systèmes d’information et de communication (entreprise,

administration,…) Systèmes de surveillance et de contrôle (télécoms, production,…)

Comme élément auxiliaire : Systèmes de recherche documentaire (textes,sons, graphiques, …) Systèmes XAO (CAO,PAO,EAO,…) Systèmes experts

Notion de bases de donnéesDomaines d’application

22

Classification Notion de bases de donnéesDomaines d’application

Volume de données

Complexité des traitements

Intensité du service

Applications transactionnelles

Go Interrogation + Mise à jour

Temps de réponse < 2 s.

> 100 tps

Application d’aide à la décision

Datewarehouse

Datamining

To Interrogation

Temps de réponse en mn ou h

Notion de tpm

TPC (Transaction Processing Council) Benchmarks systèmes transactionnels

23

Les modèles de données pour les BD Modélisation des données Modèles

Modèle entité/association [Chen 76] Modèle hiérarchique Modèle réseau Modèle relationnel

Modèles BD

24

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 d’opérations est associé pour manipuler les données Formalisme de description :

Textuel Graphique Mathématique

Exemples de modèles : Entité/association Hiérarchique/réseau Relationnel Objet, relationnel-objet

Modèles BD

25

Modèle Entité/Association [Chen 76]

Modèles BD

code nbH coord

UV

S’inscrire

Élèvenom

age

note

adresse

num

datePrêt

ChambreLivreno

prix

côte

titre

Emprunter Louer

1,n

3,n

0,n

0,1

0,1

1,1

26

Modèle Entité/Association - 2

1,1

0,1

0,1

0,n

3,n1,n

UV

codenbHcoord

Eleve

numnomageadresse

Livre

cotetitre

Chambre

noprix

S’inscrire

note

Emprunter

datePret

Louer

27

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 d’implantation de BD

Modèles BD

28

Modèle hiérarchique

Système IMS d’IBM conçu à la fin des années 60 pour le programme Appolo (NASA)

Exemple

UV

Élève

ChambreLivre Elève

UV

Modèles BD

29

Modèle hiérarchique (suite) Schéma BD

Structure arborescente (forêt) BD

Collection d’enregistrements reliés par des pointeurs Langage de manipulation

Navigationnel et procédural Utilisation de pointeurs (Exemple du langage DL/1 du système IMS)

Problèmes : Pas d’indépendance logique/physique Redondance des données, risques d’incohérence

Modèles BD

30

Modèle réseau

Modèle défini par le groupe DBTG du comité CODASYL en 1971 (revu en 1978)

Exemple

Modèles BD

Chambre

Élève

InscritLivre

UV

31

Modèle réseau (suite) Schéma BD

Structure de graphe orienté acyclique (DAG) BD

Collection d’enregistrements reliés par des pointeurs Langage de manipulation

Navigationnel et procédural Utilisation de pointeurs Standard CODASYL 71, 78

Systèmes IDS2 d’Honeywell (1975), Total de Cincom (1974), Adabas de Soft.

Ag (1978) Problèmes

Pas d’indépendance logique/physique

Modèles BD

32

Modèle relationnel

[CODD 70] « A Relational Model for Large Shared Data Banks »

ExempleÉlève(num, nom, adresse, age)UV(code, nbH, coord)Inscrit(numElève, codeUV, note)Livre(côte, titre, numElève, datePrêt)Chambre(no, prix, numElève)

Modèles BD

33

Modèle relationnel (2)« MLD » Ecole

UV

CODENBHCOORD

ELEVE

NUMNONOMAGEADRESSE

LIVRE

COTENUMTITREDATEPRET

CHAMBRE

NONUMPRIX

INSCRIT

CODENUMNOTE

Modèles BD

34

Modèle relationnel (3) Schéma BD

Structure de relation BD

Ensemble d’enregistrements reliés par des valeurs Langage de manipulation

Ensembliste Déclaratif Standard international [ SQL 86, 89, 92 ou SQL2]

Prototypes de recherche System/R chez IBM (1976), Ingres à Berkeley (1976)

Systèmes commerciaux SQL/DS et DB2 d’IBM (1982), Oracle (1983), Ingres (1983), Informix (1981),

Sybase (1984), SqlServer (1998) MySQL (1995) Access

Modèles BD

35

Modèle relationnel (suite)

Avantages Indépendance logique/physique Langage de manipulation simple Basé sur une théorie mathématique solide Standard

Modèles BD

36

Une architecture de référence pour les SGBD Description des données : 3 niveaux

d’abstraction Exemple Conséquences Conception d’une BD

Architecture de référence

37

Description des données : 3 niveaux d’abstraction Groupe ANSI/X3/SPARC (1975)

Schéma externe 1 Schéma externe n

Schéma conceptuel

Schéma physique

….


38

ExempleArchitecture de référence

Schéma externe pour appli Bibliothèque - Elève- Livre

Schéma externe pour appli Direction des études - Elève- UV

Schéma externe pour appli Service social - Elève- Chambre

Schéma conceptuel

Schéma Physique

Comment les données sont vues par les « utilisateurs »Représentations logiqueMultiples

Globalité des donnéesReprésentation logiqueUnique

Globalité des donnéesReprésentation physique des données. Comment les données sont mémorisées (fichiers, index, …)Unique

39

Conséquences

Indépendance physique Indépendance entre les structures de stockage et les structures

de données Pouvoir modifier l'organisation physique sans modifier les

programmes d’application Exemple: ajouter un index

Indépendance logique Pouvoir modifier le schéma conceptuel sans modifier les

programmes d’application Exemple : ajouter un attribut


40

Conception d’une BDArchitecture de référence

41

Qu’est-ce qu’un SGBD ?

But Moyens mis en oeuvre Fonctionnalités Architecture Langage de définition des données (LDD) Langage de manipulation des données (LMD) Interface avec un LPG Java et les SGBD Transaction Les utilisateurs d’un SGBD


42

But et moyens

But : Simplifier et faciliter l’accès aux données de la base Assurer une grande sécurité du système d'information

Moyens : 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 d’accès)


43

Fonctionnalités Langage de définition et de manipulation des données (LDD +

LMD) Gestion de l’intégrité définition des CI, Trigger Gestion de la persistance Structures de stockage et méthodes d’accès cluster, index Gestion de la concurrence (transaction, verrouillage) Gestion de la sécurité de fonctionnement transaction, journaux,

mécanisme de reprise sur panne Gestion des droits identification, attribution de droits Optimisation algorithme, statistiques Interface avec les langages de programmation


44

Fonctionnalités (++)

Gestion de versions Gestion de la répartition Gestion d’objets complexes (image,

document, ...) Gestion de connaissances, règles de déduction Environnement de développement (AGL)


45

Architecture d’un SGBD Qu’est-ce qu’un SGBD ?

Définition des schémas de la BD

Manipulation de la BD

Programmeur d’applicationAdministrateur Utilisateur terminal

Traducteur LDD Traducteur LMD

Noyau SGBD

BDMétabase

46

LDD

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 d’accès

Contrôle des données Contraintes d’intégrité Droits d’accès


47

LMD Objectif

Interroger et mettre à jour les données (extraire, ajouter, supprimer, modifier ) Style procédural

Exprimer la séquence des opérations d’accès aux données pour obtenir le résultat Modèle hiérarchique et réseau Langage navigationnel Norme CODASYL 71, 78 pour modèle réseau Dépendant du niveau physique Intégration dans un LPG (Cobol pour modèle réseau)

Style déclaratif Exprimer l’information souhaitée sans dire la façon dont on accède à l’information Modèle relationnel Langage ensembliste Indépendant du niveau physique Norme SQL 86, 89, 92 SQL « seul » et SQL « intégré » dans un LPG « classique »


48

Interface avec un LPG Problème d’un LMD

Uniquement interrogation et mise à jour des données Pas de « calculs » sur les données

Solution Interfacer le LMD avec un LPG Diverses techniques d’interfaçage (précompilation, ....)

Exemples LMD réseau interface normalisée avec COBOL LMD relationnel interfaces normalisées entre SQL et

Cobol, Pascal, Fortran, PL/1 (1978) Ada, C (1989) Java (SQLJ)


49

Java et SGBD

JDBC : API de niveau SQL/CLI avec indépendance des SGBD cibles (pb de pilote)

SQLJ : embedded SQL pour Java Interface de gestion de la persistance des objets

Java (transformation automatique des objets java en structures relationnelles dans les 2 sens)


50

Notion de transaction

Séquence d’opération élémentaires (lire, écrire) sur la BD

Transaction retrait (noCompte, montant)Début

select solde into s from Comptes where numCompte = noCompte;si s > montant alors Update compte set solde = solde – montant where numCompte = noCompte;donnerArgent(montant);Valider();

SinonImprimer(‘opération impossible’);Annuler();

FinsiFin;


51

Propriétés des transactions

A : Atomicity C : Consistency I : Isolation D : Durability


52

Les utilisateurs d’un SGBD

Le concepteur Contexte de travail : niveau conceptuel Construction du schéma conceptuel avec un modèle de données

Administrateur BD Contexte de travail : les 3 niveaux. Définit et màj les schémas logiques Définit les CI + Vues + droits d’accès Définit les schémas physiques (structures de stockage +

stratégies d’accès) Utilise le LDD et DD


53

Les utilisateurs d’un SGBD (suite) Développeur d’applications

Contexte de travail : niveau externe et conceptuel Utilise le LMD + LPG Écrit des programmes pour interroger, mettre à jour et traiter les

données Connaît les schémas logiques et physiques

Utilisateur terminal Contexte de travail : niveau externe « Averti »: interroge la BD en utilisant un LMD « Naïf »: utilise les programmes d’application


Documents

9 Introduction INT Management. 10 Introduction Notion de bases de donnéesslide 11 Contexte technique Apport BD Terminologie BD Domaines dapplication Les