INTRODUCTION AUX BASES de DONNEES
´Equipe Bases de Donn´ees
LRI-Universit´e Paris XI, Orsay
Universit´e Paris Sud Ann´ee 2...
SGBD : Fonctionnalit´es et Principes
• Qu’est qu’une base de donn´ees ?
• Un Syst`eme de Gestion de Base de donn´ees (SGBD...
Base de donn´ees et SGBD
• Base de donn´ees : Database
grande masse de donn´ees (Giga octets = 109
octets)
m´emoire second...
Usage des bases de donn´ees – Les applications dites “classiques”
Applications de gestion
Banque - Finance - Assurance
Ges...
Fonctionnalit´es d’un SGBD
• Gestion du stockage en m´emoire secondaire
Acc`es efficaces aux donn´ees
Gestion des transferts...
Fonctionnalit´es d’un SGBD
• Coh´erence – Int´egrit´e (fiabilit´e)
donn´ees = informations
donn´ees + propri´et´es = repr´e...
Pourquoi ne pas utiliser un SG de Fichiers ?
Description des
Donnees
Description des
Donnees
Description des
Donnees
Progr...
Pourquoi ne pas utiliser un SG de Fichiers ?
• Structure des donn´ees dans les programmes
• probl`emes :
duplication de l’...
Pourquoi ne pas utiliser un SG de Fichiers ?
• les probl`emes (suite) :
exploitation des donn´ees
1 traitement = 1 program...
Quelques principes
• rapport DTBG de CODASYL – rapport ANSI/SPARC
• sch´ema versus instance
sch´ema = description centrali...
Quelques principes
SCHEMA
MANIPULATION
...
PROGRAMME 1
PROGRAMME 2
PROGRAMME 3
BASEdeDONNEES
SGBD
11
Quelques principes
• Trois Niveaux d’Abstraction
Niveau physique (interne)
organisation et stockage des donn´ees en m´emoi...
Trois niveaux d’abstraction
Schema 1
EXTERNE
Schema n
EXTERNE
. . .
INTERFACE UTILISATEUR
INTERFACE
EXTERNE CONCEPTUEL
SCH...
Principes d’ind´ependance
• Ind´ependance physique
Programmes d’application invariants
Struture Physique modifi´ee
• Ind´ep...
Architecture Fonctionnelle
PRECOMPILATEUR
GENERATEUR SORTIES
MODULE
MISE A JOUR
TRAITEMENT
des REQUETES
VERIFICATION
INTEG...
Historique
60–70 SGBD R´eseau
IDS (General Electric), APL, DMS 1100, ...,
ADABAS (Software AG)
60–70 SGBD Hi´erarchique
IS...
Historique
• Mod`ele relationnel (conceptuel)
parmi ses p`eres : Ted Codd (1970)
un mod`ele simple decription = table
un m...
Historique
70–80 SGBD Relationnel :
System R (San Jos´e), Ingres, ...
Informix Informix
Oracle Oracle www.oracle.com
DB2 I...
Historique
70–80 SGBD Relationnel
sur micros : Access (Microsoft), Paradox (Corel? Borland),
Visual Dbase (Borland) ...
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Historique
90–00 SGBD Orient´e Objet
Matisse ADB
Object Store Object Design Fr.
Gemstone Gemstone Syst. Inc. www.gemstone....
Evolution
• Les machines:
1960 : Stocker un giga-octet −→ plusieurs disques.
SGBD −→ syst`eme complexe + coˆuteux +
SGBD −...
Evolution
• Les besoins
1960 : Un Giga octet −→ ´enorme
M´emoire coˆuteux
Applications gestion, stock
Donn´ees type alphan...
Petits Avertissements
Un SGBD est un syst`eme complexe !
• La sp´ecificit´e d’un SGBD
3 niveaux d’abstration
fiabilit´e
conc...
Petits Avertissements
Un SGBD est un syst`eme difficile `a bien utiliser !
• M´ethodes de d´eveloppement et maintenance
anal...
Conception et d´eveloppement it´eratifs d’applications
ANALYSE des BESOINS
DESCRIPTION CONCEPTUELLE
DESCRIPTION LOGIQUE
DE...
Plan du cours :
A FAIRE
26
Une Petite Bibliographie
Bases de donn´ees (objet & relationnel), G. Gardarin,
Editions Eyrolles.
Syst`eme de gestion des ...
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  1. 1. INTRODUCTION AUX BASES de DONNEES ´Equipe Bases de Donn´ees LRI-Universit´e Paris XI, Orsay Universit´e Paris Sud Ann´ee 2003– 2004 1
  2. 2. SGBD : Fonctionnalit´es et Principes • Qu’est qu’une base de donn´ees ? • Un Syst`eme de Gestion de Base de donn´ees (SGBD), Pourquoi faire ? • Pourquoi pas un Syst`eme de Gestion de Fichiers ? • Les grands principes et architecture fonctionnelle. • Historique et Evolution des SGBDs 2
  3. 3. Base de donn´ees et SGBD • Base de donn´ees : Database grande masse de donn´ees (Giga octets = 109 octets) m´emoire secondaire (disque, disque optique) liens abstraits/th´ematiques entre donn´ees long´evit´e des donn´ees (dizaines d’ann´ees) • SGBD : Database Management System (DBMS) gestion du stockage des donn´ees traitements des donn´ees * modification * interrogation, extraction * programmation d’applications 3
  4. 4. Usage des bases de donn´ees – Les applications dites “classiques” Applications de gestion Banque - Finance - Assurance Gestion du personnel / client d’une entreprise Gestion des stocks d’une entreprise commerciale Syst`eme d’information d’une entreprise Applications transactionnelles Gestion de r´eservations Transports passagers (train, avion, voiture, ...), Hotels, Spectacles consultations/modifications tr`es fr´equentes 4
  5. 5. Fonctionnalit´es d’un SGBD • Gestion du stockage en m´emoire secondaire Acc`es efficaces aux donn´ees Gestion des transferts m´emoires centrale - secondaire • Persistance les modifications sont ´ecrites en MS a priori • R´esistance aux pannes (fiabilit´e) pannes logicielles, pannes mat´erielles • Confidentialit´e (s´ecurit´e) utilisation malveillante 5
  6. 6. Fonctionnalit´es d’un SGBD • Coh´erence – Int´egrit´e (fiabilit´e) donn´ees = informations donn´ees + propri´et´es = repr´esentation d’informations • Partage des donn´ees – Concurrence (fiabilit´e) acc`es aux donn´ees est partag´e par de nombreux utilisateurs ! • Interface classes d’utilisateurs : administrateur , d´eveloppeur d’applications , secr´etariat, tout le monde langage sp´ecialis´e, interface graphique, formulaires, menus 6
  7. 7. Pourquoi ne pas utiliser un SG de Fichiers ? Description des Donnees Description des Donnees Description des Donnees Programme 1 Programme 2 Programme 3 DONNEESREDONDANTES FICHIER 1 FICHIER 2 FICHIER 3 7
  8. 8. Pourquoi ne pas utiliser un SG de Fichiers ? • Structure des donn´ees dans les programmes • probl`emes : duplication de l’information i.e. redondance accroissement de la masse de donn´ees coˆut d’acc`es aux donn´ees consistance des donn´ees maintenir des copies “conformes” d´et´erioration des performances 8
  9. 9. Pourquoi ne pas utiliser un SG de Fichiers ? • les probl`emes (suite) : exploitation des donn´ees 1 traitement = 1 programme pas d’environnement d´edi´e fonctionnalit´es “sgbd” coh´erence, concurrence, confidentialit´e pas de programmes g´en´erique d´eveloppement et maintenance sur des 10zaines d’ann´ees !!! difficile, peu sˆur coˆuteux en temps, ... 9
  10. 10. Quelques principes • rapport DTBG de CODASYL – rapport ANSI/SPARC • sch´ema versus instance sch´ema = description centralis´ee des donn´ees “la description des donn´ees est une donn´ee” stock´ee + modifiable + interrogeable instance = donn´ees “les donn´ees sont organis´ees en fonction du sch´ema” sch´ema = r´ecipient instance = contenu 10
  11. 11. Quelques principes SCHEMA MANIPULATION ... PROGRAMME 1 PROGRAMME 2 PROGRAMME 3 BASEdeDONNEES SGBD 11
  12. 12. Quelques principes • Trois Niveaux d’Abstraction Niveau physique (interne) organisation et stockage des donn´ees en m´emoire secondaire Niveau logique ou conceptuel description et manipulation abstraites des donn´ees Niveau externe (vues) description et manipulation des donn´ees d´edi´es `a un groupe d’utilisateurs 12
  13. 13. Trois niveaux d’abstraction Schema 1 EXTERNE Schema n EXTERNE . . . INTERFACE UTILISATEUR INTERFACE EXTERNE CONCEPTUEL SCHEMA INTERNE INTERFACE CONCEPTUEL INTERNE INTERFACE BASE de DONNEES BASE de DONNEES Groupe 1 Utilisateurs Groupe 2 Utilisateurs Utilisateurs Groupe n . . . SYSTEMEdeGESTIONdeBASEdeDONNEES SCHEMA CONCEPTUEL 13
  14. 14. Principes d’ind´ependance • Ind´ependance physique Programmes d’application invariants Struture Physique modifi´ee • Ind´ependance logique Programmes d’application invariants Struture Logique modifi´ee 14
  15. 15. Architecture Fonctionnelle PRECOMPILATEUR GENERATEUR SORTIES MODULE MISE A JOUR TRAITEMENT des REQUETES VERIFICATION INTEGRITE CODE EXECUTABLE GENERATEUR OPTIMISEUR GESTIONNAIRE TRANSACTION GESTIONNAIRE de REPRISES JOURNALISATION GESTIONNAIRE du DICTIONNAIRE GESTIONNAIRE des DONNEES CONTROLE AUTORISATION ANALYSEUR Entree/Sortie MODULE BASE de DONNEES BASE de DONNEES DICTIONNAIRE SCHEMAS EXTERNES SCHEMAS CONCEPTUELS SCHEMAS INTERNES 0 0 00 0 1 1 11 1 0 0 00 0 1 1 11 1 0 0 00 0 1 1 11 1 UTILISATEUR 0 00 0 1 11 1 15
  16. 16. Historique 60–70 SGBD R´eseau IDS (General Electric), APL, DMS 1100, ..., ADABAS (Software AG) 60–70 SGBD Hi´erarchique ISM IBM www.software.ibm.com System 2000 MRI gestion de pointeurs entre enregistrement probl`eme : pas d’ind´ependance physique 16
  17. 17. Historique • Mod`ele relationnel (conceptuel) parmi ses p`eres : Ted Codd (1970) un mod`ele simple decription = table un mod`ele math´ematique th´eorie des ensembles logique • SQL (Structured Query Language) un langage normalis´e !!! recherche ← 20 ans → syst`emes commerciaux 17
  18. 18. Historique 70–80 SGBD Relationnel : System R (San Jos´e), Ingres, ... Informix Informix Oracle Oracle www.oracle.com DB2 IBM www.software.ibm.com Sybase Sybase www.sybase.com SQL Server Microsoft www.microsoft.com 18
  19. 19. Historique 70–80 SGBD Relationnel sur micros : Access (Microsoft), Paradox (Corel? Borland), Visual Dbase (Borland) ... logiciels libres : MySQL web.tryc.on.ca.mysqk MSQL Hughes.com.au Postgres www.postgresql.org InstantDB www.instantdb.co.uk 19
  20. 20. Historique 90–00 SGBD Orient´e Objet Matisse ADB Object Store Object Design Fr. Gemstone Gemstone Syst. Inc. www.gemstone.com Poet Poet (LCI) Versant Versant Object Tech. www.versant.com 20
  21. 21. Evolution • Les machines: 1960 : Stocker un giga-octet −→ plusieurs disques. SGBD −→ syst`eme complexe + coˆuteux + SGBD −→ ordinateur puissant SGBD −→ machine base de donn´ees 2000 : Un giga-octet −→ c’est rien ! SGBD −→ installation sur un portable aussi commun qu’un traitement de texte ! ... parfois confondu avec les outils de bureautique ! SGBD −→ Client-Serveur 21
  22. 22. Evolution • Les besoins 1960 : Un Giga octet −→ ´enorme M´emoire coˆuteux Applications gestion, stock Donn´ees type alphanum´erique 2000: Un Giga octet −→ peu M´emoire bon march´e Applications CAO , Genome, Mulim´edia Donn´ees image, son, video Besoin Tera-octets (1000 Giga-octets= 1012 octets) 1 heure de video = 1 Giga octets images satellite = peta octets (1015 octets) 22
  23. 23. Petits Avertissements Un SGBD est un syst`eme complexe ! • La sp´ecificit´e d’un SGBD 3 niveaux d’abstration fiabilit´e concurrence stockage massif sur disque ! • Le prix `a payer les interfaces entre niveaux journalisation verrouillage techniques sp´ecialis´ees d’acc`es aux donn´ees sur disque 23
  24. 24. Petits Avertissements Un SGBD est un syst`eme difficile `a bien utiliser ! • M´ethodes de d´eveloppement et maintenance analyse des besoins de l’application conception du sch´ema conceptuel conception du sch´ema interne r´eglage (tuning) des applications 24
  25. 25. Conception et d´eveloppement it´eratifs d’applications ANALYSE des BESOINS DESCRIPTION CONCEPTUELLE DESCRIPTION LOGIQUE DESCRIPTION PHYSIQUE 25
  26. 26. Plan du cours : A FAIRE 26
  27. 27. Une Petite Bibliographie Bases de donn´ees (objet & relationnel), G. Gardarin, Editions Eyrolles. Syst`eme de gestion des bases de donn´ees , H. Korth et A. Silberschatz, ?? Internet/intranet et Bases de Donnes , G. Gardarin, Editions Eyrolles. A first course in Database System, J. Ullman et J. Widom, Prentice Hall. Database system implementation, H. Garcia-Molina, J. Ullman et J. Widom, Prentice Hall. Database Management Systems, R. Ramakrishnan, McGraw-Hill. 27

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