- O documento apresenta os conceitos básicos de banco de dados e sistemas de gerenciamento de banco de dados, incluindo suas funções e componentes. - São descritas as vantagens de usar bancos de dados em sistemas de uma organização complexa, como uma universidade, evitando problemas como redundância e dificuldade de manutenção. - São explicadas as principais funções de um SGBD, como métodos de acesso, integridade, segurança, concorrência e independência.

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Banco de Dados I
Prof. Paulo Pires
UFRJ– IM– DCC
Site da disciplina
• Ubicomp.nce.ufrj.br/Atutor
– Criar conta e esperar a autorização

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Informações sobre a disciplina (1)
• Monitor: Wesley Serrano
Informações sobre a disciplina (2)
• Avaliação
– A avaliação constará de duas provas (P1 e P2), um trabalho (T),e um seminário (S). A média final
(MF) será calculada da seguinte forma:
– MP = (P1 + P2)/2;
– Se MP > 5 Então Média = (7*MP+2*TRAB+1*SEM)/10
– Senão Média = (8,5*MP+1*TRAB+0,5*SEM)/10
– Se Média >= 7,0 Então “Situação Aprovado”
– Senão Média = (PF + Média) / 2
– Se Média > = 5 Então Aprovado
– Senão Reprovado
• Livros
– ELMASRI, Ramez; NAVATHE, Shamkant B. Sistemas de banco de dados. São Paulo (SP):
Pearson Addison Wesley, 2011 (6 ed ou 5 ed ou 4 ed)
– SILBERSCHATZ, Abraham; KORTH, Henry F.; SUDARSHAN, S. . Sistema de banco de dados/
Abraham Silberschatz,m Henry F. Korth, S. Sudarshan.. Rio de Janeiro:Elsevier, 2006. 781p
(5. ed ou 4 ed ou 3 ed ou 2 ed).

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Primeira Aula
Sumário
• Introdução
• Conceitos básicos
– Banco de dados
– Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados

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Introdução
• O armazenamento de dados pode ser feito através
de arquivos manipulados diretamente pelas
aplicações.
• Problemas com essa abordagem?
Porque Usar BDs
• Considere sistemas de uma grande organização (sem BDs)
– Exemplo: domínio da Universidade
• várias divisões gerenciais (com suas aplicações)
• grande volume de dados
• aplicações manipulam dados comuns
• Cada aplicação descreve os seus dados
• nomes e formatos próprios
• dados são particulares de cada aplicação (isolamento)
• Gerenciamento local
• procedimentos de manipulação de dados
• implementados pela própria aplicação
• implementados por softwares de gerenciamento de arquivos

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Problemas com esse contexto
• Redundância não-controlada
• Difícil manutenção
– Inclusão professor; Alteração disciplina
• Falta de padronização
– Dificulta integração e reutilização de programas
• Formas restritas de acesso
– Novas operações de manipulação de dados
• Exigem mudança no código da aplicação
• Problemas de segurança
– Controle de acesso sobre dados x operações
• Problemas de acesso ao Dado
– Acesso concorrente?
Utilização de BDs
• Evita (ou minimiza) estes problemas!
• • Um BD é definido em mais detalhes como:
“Uma coleção de dados operacionais
inter-relacionados e persistentes. Estes dados são
gerenciados de forma independente dos
programas que os utilizam, servindo assim a
múltiplas aplicações de uma Organização.

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BD para sistemas de uma Universidade
Vantagens do uso de BDs
• Dados armazenados em um único local
– evitam-se redefinições; minimiza-se redundância
• Dados compartilhados pelas aplicações
– facilita integração de aplicações; evita redefinição de
dados
• Dados mais independentes das aplicações
– novas operações de manipulação de dados não
requerem modificação “pesada” no código da aplicação
– aplicações não se preocupam mais com o
gerenciamento dos dados
• Maior flexibilidade e otimização de acesso
– linguagens específicas de BDs

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Quando não usar BDs
• Quando a aplicação é simples
– lida com poucos dados operacionais
• podem ser mantidos em um ou poucos arquivos
• Quando a aplicação faz processamento pesado
mas não requer gerenciamento de dados
operacionais
– exemplo: algumas aplicações científicas
• Quando o custo para instalação e administração de
um SGBD é muito alto
– equipamento, pessoal, treinamento, ...
BD x SGBD
• Banco de Dados (BDs)
– coleção de dados inter-relacionados e persistentes que
representa um subconjunto dos fatos presentes em um
domínio de aplicação (universo de discurso).
• Exemplos: acervo de uma biblioteca, contabilidade de uma empresa.
• Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados
(SGBD)
– Sistema cujo objetivo principal é gerenciar o acesso e a
correta manutenção dos dados armazenados em um
banco de dados.
• Exemplos: Oracle, SQL Server, Postgres, MySQL, etc.
BD
SGBD
Programas
Operações
dados e/ou msgs

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Funções Básicas de um SGBD (1)
• Métodos de acesso
– Duas Linguagens:
• DDL (Data Definition Language)
– especificação do esquema do BD (dados e seus tipos
de dados, índices, ...)
– A compilação dos comandos em DDL (metadados) é
armazenada no dicionário de dados.
• DML (Data Manipulation Language)
– manipulação de dados (I, A, E, C)
– Processamento eficaz de consultas
• considerar relacionamentos, predicados de seleção,
volume de dados, índices, ...
Processamento de Consultas
• Buscar professores que lecionam em turmas
lotadas em salas do quarto andar

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Processamento de Consultas
Funções Básicas de um SGBD (2)
• Integridade semântica
– garantia de dados sempre corretos com relação ao
domínio de aplicação
– exemplos
• estados válidos para os dados (sexo (‘M’;’F’); salário (Double
Positivo))
• relacionamentos válidos entre os dados
– (turma N:1 disciplina; apenas professores doutores lecionam em
turmas de disciplinas de pós-graduação)
– especificação de RIs
• testes, ações
• parte integrante da DDL
– também chamada de DCL

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Funções Básicas de um SGBD (3)
• Segurança
– evitar violação de consistência dos dados
– segurança de acesso (usuários e aplicações)
• matrizes de autorização
• visões
– segurança contra falhas
• categorias de falhas
– transação, sistema e meio de armazenamento
• monitoramento de transações
– Transação
» conjunto de operações a serem realizadas no BD
» princípio do “tudo ou nada”
– manutenção de histórico de atualizações (logs) e
backups do BD
Histórico de atualizações:
Exemplo

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Funções Básicas de um SGBD (4)
• Concorrência
– evitar conflitos de acesso simultâneo a dados por
transações
– principais técnicas
• bloqueio (lock) e timestamp
• Independência
– transparência da organização dos dados
– níveis de independência
• Independência física
– transparência de organização (esquema) física dos dados
– exemplos: organização dos arquivos, distribuição, agrupamento
• Independência lógica
– transparência do esquema lógico do BD
– exemplo: visões (vários esquemas externos)
Abstração de Dados
• Níveis de independência (níveis de abstração)
– definem uma arquitetura de três níveis de esquemas

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Visão Esquemática de um SGBD
Meios de Armazenamento
• Arquivos de dados operacionais
• Arquivos de índices
Catálogo do SGBD (metadados):
• especificação do esquema
• restrições de integridade
• autorizações de acesso
• visões
• localização de arquivos no BD
• configurações e estimativas • Cópias do BD
• Histórico de transações

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Usuários do SGBD: DBA
Usuários do SGBD: DBA

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Usuários do SGBD: DBA
Usuários do SGBD: DBA

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Usuários do SGBD: Aplicação
Usuários do SGBD: Aplicação

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Usuários do SGBD: Usuário ad hoc
Usuários do SGBD: Usuário ad hoc

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Usuários do SGBD: Programador
Usuários do SGBD: Programador