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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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, ...
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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
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11. Quelques principes
SCHEMA
MANIPULATION
...
PROGRAMME 1
PROGRAMME 2
PROGRAMME 3
BASEdeDONNEES
SGBD
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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25. Conception et d´eveloppement it´eratifs d’applications
ANALYSE des BESOINS
DESCRIPTION CONCEPTUELLE
DESCRIPTION LOGIQUE
DESCRIPTION PHYSIQUE
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26. Plan du cours :
A FAIRE
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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.
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