Introduction aux bases de données - ISIMA

Introduction aux bases de
données

Références bibliographiques
   Jeff Ullman,Jennifer Widom, « A First Course in Database
    systems », Prentice-Hall, 3rd Edition, 2008
   Hector Garcia-Molina, Jeff Ullman, Jennifer Widom, « Database
    Systems: The Complete Book », Prentice-Hall, 2nd Edition, 2008
    Raghu Ramakrishnan, « Database Management Systems »,
    McGraw-Hill, Second Edition, 936 pages, 1999.
   S.Abiteboul, R.Hull, V.Vianu, « Foundations of Databases »,
    Addison-Wesley, 685 pages, 1995.
   C. Delobel,``Bases de Données et Systèmes Relationnels",
    Dunod, 468 pages, 1983.

Intervenants
   Cours
      Farouk Toumani
    ftoumani_at_univ-bpclermont.fr
   TD/TP
       Vincent Limouzy
       Issam Rabhi
       Baptiste Charmette
   Matériel supplémentaire :
    http://www.isima.fr/~ftoumani/enseignement/intro-BD/

Objectifs et applications
                      « business today is data »
   Gestion de gros volumes de données
       Domaines d’application très variés
   Système de Gestion de Bases de Données (SGBD)
       Stockage persistant des données
       Interrogation/mise à jour des données
       Gestion des transactions
       Sécurité des données
       ..
   SGBD vs. SGF (Systèmes de gestion fichiers)

Approche SGF
          Fichier : /usr/db/Flights
                001#Paris#Milano
Gestion des vols002#Clermont-Ferrand#Sydney
                                    …

                                                   Comptabilité

                            Réservation Passager

Limites de l’approche SGF
   Redondance des informations
   Organisation des données sur le disque
    inadéquate
   Coût de la recherche élevé
   Processus « naïf » de traitement des requêtes
   « bufferisation » des données en mémoire
    centrale impossible
   Pas de contrôle de la concurrence
   Système peu robuste et peu sécurisé

Qu’est qu’une BD ?
 « Une base de données est une collection de
 représentations de la réalité sous forme
 de données inter-reliées aussi
 cohérentes que possible, mémorisées avec
 une redondance calculée, structurées de
 manière à faciliter leur exploitation pour
 satisfaire une grande variété de demandes de
 renseignements exprimées par de nombreux
 utilisateurs simultanés ayant des
 exigences de temps de réponse
 compatibles avec leurs conditions de travail »

BD vs. gestion de fichiers
Appli1            Appli2            AppliN
                                                      SGF

         Appli1            Appli2            AppliN

                           SGBD                       BD

Qu’est qu’un SGBD
 « A DBMS is a complex set of software
  programs that controls the organization
 , storage, management, and retrieval of
 data in a database. DBMS are
 categorized according to their data
 structures or types. It is a set of
 prewritten programs that are used to
 store, update and retrieve a Database »
 Wikipedia

Industrie des BDs
   Bases de données relationnelles
    fondements théoriques solides + grand succès
    commercial
   Domaines d’application très variés
   Marché important et en constante évolution
   Top 3 des éditeurs de SGBDs : parmi les plus
    grandes entreprises d’informatique

Industrie des BDs (cont.)

Principales fonctionnalités d’un SGBD
   Gestion du stockage des données
   Modèles de données abstraits
   Langage d’interrogation et de manipulation
    de données de haut niveau (déclaratif)
    Traitement efficace des requêtes
   Gestion des transactions
   Résistance aux pannes
   Interface avec les langages de
    programmation
   Gestion de la sécurité des données

Composants d’un SGBD

      User/Application                                            DBA
                                  Transaction commands
       Queries,
                                                                        DDL commands
       updates

                   Query                      Transaction           DDL
                  compiler     Metadata,       manager            compiler
                               statistics
                                                                                       Metadata
               Query
                plan

                 Execution                   Logging and         Concurrency
                  engine                      recovery             control
 Index, file
 and record
  requests

           Index/file/record
                                                          Log
              manager               Data,                pages     Lock table
                                 metadata,
  Page                            indexes
commands
                   Buffer                       Buffer
                  manager

                  Storage
                                             Storage
                  manager

Objectifs des SGBDs
   Optimisation des accès aux données
   Réduction du temps de développement
    des applications
   Garantir l’intégrité et la sécurité des
    données
   Faciliter l’administration des données
   Accès concurrent et reprise après
    pannes

Notion d’indépendance des
données
    « Immunité de l'application par rapport
    aux changements des structures de
    stockage et des stratégies d'accès des
    données qu'elle utilise »

   Exemple
       Séparation logique/physique

Description des données
   Notion de modèle de données
       Représentation mathématique des données
            Exemples
modèle relationnel : relation= table
modèle semistructuré : arbres/graphes
       Opération pour la manipulation des données
       Contraintes pour la spécification/vérification de la
        cohérence des données
   Niveaux de descriptions
       Niveaux d’abstraction

Niveaux de description
   Niveau Interne
correspond à la structure de stockage des données
  (modèle physique du SGBD)
   Niveau Conceptuel
       Structure canonique des données de l'entreprise
       Capte la sémantique de l'entreprise sans souci
        d'implantation
   Niveau Externe
    décrit une partie des données présentant un intérêt
    pour un utilisateur ou un groupe d'utilisateurs (Vue
    externe)

Panorama des modèles
   Niveau logique
       Modèle   hiérarchique
       Modèle   réseau
       Modèle   relationnel
       Modèle   Objet
   Niveau Conceptuel
       Modèle Entité-Association
   Niveau physique
       Dépendant du SGBD

Enseignement des BDs
           Fondements
  M1
               Théorie des bases de données (relationnelles)
   L3
           Analyse et conception
               Modèles, Méthodes
               Outils informatiques

   L2
           Développement
               Interrogation, mise à jour
               Programmation
L3 (op)  Implémentation des SGBDs
    M2  Administration des bases de données

Contenu du cours
   Eléments de la théorie des bases de
    données : modèle relationnel
   Manipulation des données : SQL
   Programmation : PL/SQL
   Gestion des transactions
   Travaux pratiques : SGBD Oracle
   Oracle via la WiFi
          http://sciora.univ-bpclermont.fr:5560/isqlplus