Witold Litwin

1
Bases de données
Introduction
Witold Litwin
2
Livres de Support
Niveau Introductif

• Bases de Données. Gardarin, G. Eyrrolles, 1998
• SQL2. Delmal, P. De Boeck, 1998
• MsAccess cest facile (ou tout livre à titre
  similaire)

• Introduction to Database Systems. Date, Ch.
  Prentice Hall, 1999. Nombreux exercices et
  solutions.
• A First Course in Database Syst. Ullman, J.,
  Widom, J., Prentice Hall, 1997, 468. (Cours de
  Stanford Univ.)

Niveau Avancé

• DB2. Universal Database. D. Chamberlin, 1998.
  Morgan-Kaufman
• Database Management Syst. Ramakrishnan, R.
  McGraw Hill, 1997, 740. (Cours de Wisconsin
  Univ.)

3
Support des Cours
Internet Powerpoint http//ceria.dauphine.fr/cou
rs98/BD-wl-98.html

• Visionneuse PPT 2000 libre sur le site
  Microsoft

• Les cours peuvent être imprimés par la
  visionneuse en plusieurs formats en couleur
• Format recommandé 6 diapos / page, parfois 2
  diapos /page

• Polies N/B imprimées par la Fac pour les ayant
  droit

4
SGBD Support MsAccess 2000

• Disponible sur mon portable
• Sera utilisé durant les exposés
• Vendu que tous les autres SGBD ensemble
• 11M licences / mois 132 M / an
• La plus amicale interface usager sur le marché
• Très complet
• 4 GL, SQL2, QBE, OLE, ODBC, Multimédia,
  Multibase,  Web-enabled 
• Le 1er SGBD pour tout un chacun

5
Contrôle de connaissances

• Selon le cas
• Examen
• Projet
• Questions durant les cours

• Questions ?
• Witold.Litwin_at_dauphine.fr
• Bureau A410
• (t f) 01.44.05.48.80
• http//ceria.dauphine.fr

6
Base de Données

• Une collection de données qui supporte les
  définitions de
• Données de la base
• Structure intégrée
• Lien sémantiques
• Contraintes dintégrité
• Contraintes de sécurité
• Vues de la base

7
Base de Données

• Une collection de données qui supporte les
  manipulations de
• Recherche de données
• Interactive
• Assertionnelle
• 4-GL
• Logiquement et physiquement performante
• Insertion, Mise à jour, Suppression de données
• Cohérente
• Partagée
• Fiable

8
SGBD

• Système de Gestion de Base de Données (SGBD)
• Système logiciel gérant une BD
• Peut avoir des composantes matériel
• Mono ou multiordinateur
• En général, peut gérer plusieurs BDs
• Peux aussi accéder aux BDs dautres SGBDs

9
(No Transcript)
10
Pourquoi une Base de Données ?

• Intégration de données
• Moins de duplications
• Partage de données
• Fiabilité de données
• Transactions, Reprises sur pannes, Tolérance de
  pannes
• Sécurité de données
• Langages assertionnels de requêtes
• SQL, QBE
• Interfaces conviviales
• 4-GL Web

11
Pourquoi une Base de Données ?

• En pratique, il est impossible de concevoir ces
  fonctions soi-même
• Théorie complexe
• Conception dune BD
• Formes normales
• Langages de définition et de manipulation dune
  BD
• Optimisation de requêtes assertionnelles
• Transactions et partage de données
• .
• Logiciel complexe
• des centaines de milliers ou des millions de
  lignes de programmation

12
Différentes BDs

• Il y en a pour tous les goûts
• BDs personnelles
• MsAccess etc.
• 10 KO 100 KO
• BDs professionnelles typiques
• 100 KO 100 GO
• BDs professionnelles très grandes
• Very Large Databases (VLDB)
• gt 100 GO

13
VLDB-98 par taille
UPS contient aussi 6 GB d indexes
14
VLDB-98 par nombre de tuples
15
VLDB-98 par TPS
16
Même  VLDB Survey  en 1997

• Scalabilité Base UPS a quadruplé de volume en
  un an !
• Base TRW est la même que Experian

17
Puissance de principaux SGBD (centralisés)
Source VLDB Survey
18
Composantes dune BDLogiciel

• SGBD
• Gère le niveau logique et physique de la base
• Selon larchitecture ANSI-SPARC
• Les outils frontaux (4-GL)
• Générateurs de formes, de rapports, des
  applications
• Intégrés au SGBD ou externes
• Powerbuilder, Borland
• Interfaces WEB HTML, XML
• Interfaces OLAP Data Mining
• Intelligent Data Miner (IBM)
• Utilitaires chargement, statistiques, aide à la
  conception

19
Composantes dune BDMatériel

• Ordinateur générique
• avec son CPU, RAM, disque pour la BD, bandes
  pour la sauvegarde
• RAM est considéré traditionnellement trop petite
  pour une BD
• Ce nest plus toujours vrai
• Problème classique dorganisation dE/S pour une
  BD

20
Composantes dune BDMatériel

• Machine spécialisée (MBD)
• Ne supporte que la BD
• En général multiprocesseur à partage de rien
• Teradata avec jusquau 1024 Pentiums
• Les applications sont sur dautres ordinateurs
• Liaison par LAN

21
Usagers

• Interactifs (ad-hoc)
• Cherchent les infos, sans connaître la BD
• Interfaces visuelles 4-GL, Web
• A la rigueur peuvent utiliser le langage QBE
• Programmeurs dapplication
• Construisent les interfaces pour les usagers
  interactifs
• Spécialistes de SQL
• DBA
• Définit et maintient la BD
• A la priorité sur tous les autres usagers
• Peut être payé en France 700 KF/an

22
Types de SGBDPar modèle de données

• 1ère génération 1950 65
• SGF, SGF généralisés avec les langages booléens
  de manip.
• 2ème génération 1965 - 70
• SGBD navigationnel
• Hierarchique (IMS), Réseau (Codasyl),
  Pseudo-relationnel
• 3ème génération 1969 -
• SGBD relationnel (DB2, Oracle, Informix, MsAcess
• SGBD OO 1990 - 1999
• En pratique une impasse (O2, Objectstore,
  Objectivity..)
• SGBD relationnel objet (RO) 1993 -
• Évolution probable de tout SGBD relationnel

23
Types de SGBDPar capacité

•  Mainframe ou cluster de mainframes
• DB2, Adabas
• Machine base de données
• Teradata
• Serveurs Unix Windows 2000
• DB2, Informix, Oracle, Sybase, Unify, SQL Server,
  
• Personnels
• MsAccess, Paradox
• Carte de Crédit
• CQL

24
SGBD Relationnel et sa Base Max. 64 KO
Dossier médical Personnel Monnaie Électronique .
25
Architecture ANSI-SPARC
ES
ES
ES
CS
IS
26
Architecture ANSI-SPARC

• Un standard pour tout SGBD digne de ce nom
• Proposé vers 1965 ans par Charles Bachman
• Auteur du concept de la BD
• Concepteur de IDMS-2
• Le 1er SGBD moderne
• Créateur du modèle de données réseau (Codasyl)
• Plus tard de larchitecture Open System
  Interconnection (OSI)
• Prix Turing
• La plus haute récompense scientifique en
  informatique en USA

27
Architecture ANSI-SPARCSchéma Conceptuel (CS)
ES
ES
ES
CS
IS

• Dune manière abstraite un modèle conceptuel de
  lunivers réel de la BD
• Dit aussi entreprise
• LUniversité Paris 9
• Au Printemps
• Mes vins préférés
• Dieux et Démons chez les Grecs
• Lanalyse du réel est le domaine des méthodes de
  conception de la BD
• Rôle pionnier de Prof. Colette Rolland (Sorbonne)

28
Architecture ANSI-SPARCSchéma Conceptuel (CS)
ES
ES
ES
CS

• Dune manière appliquée la définition logique
  de la BD
• Une et une seule
• Les données logiques, leurs structures et types
• Relations, attributs, domains
• Entités
• Objets, Types, Classes
• Leur manipulations
• procédures, fonctions, méthodes

IS
29
Architecture ANSI-SPARCSchéma Conceptuel (CS)
ES
ES
ES
CS

• La définition logique de la BD (suite)
• Les liens sémantiques
• Données dun même objet réel
• Les contraintes dintégrité
• Mono-valeur
• Référentielles
• Variées
• Les contraintes de sécurité
• Qui peut manipuler quoi

IS
30
(No Transcript)
31
Architecture ANSI-SPARCSchéma Conceptuel (CS)
ES
ES
ES
CS

• Le CS est définit par le DBA seul
• Complexité
• Sécurité
• Par lintégration de données des différentes
  applications de la BD
• Plusieurs méthodes de conception, plus ou moins
  formelles
• Entité-Relations
• Objets Fonctions
• Merise
• Normalisation relationnelle

IS
32
Architecture ANSI-SPARCSchéma Conceptuel (CS)
ES
ES
ES
CS
IS

• La BD (donc le CS) est définit en utilisant
• Le langage de définition de données
• La BD est manipulée au niveau de CS à travers
• Le langage de manipulation de données
• Les deux sous-langages forment
• Le langage de base de données
• En général incomplet au sens de la machine de
  Turing
• SQL pour une BD relationnelle

33
Architecture ANSI-SPARCSchémas Externes (ESs)
ES
ES
ES

• Un ES un sous-schéma dune BD
• Dérivé du CS
• La dérivation est définie dans le ES
• Définit une vue de la BD
• Une sous-base virtuelle
• En général partielle
• Pour des usagers ad-hoc
• Vues 4-GL, orientés Web notamment (HTML, XML)
• Pour des programmeurs dapplication
• Vues SQL, pour SQL imbriqué ou Vbasic, ou
  procédures stockées

CS
IS
34
Architecture ANSI-SPARCSchémas Externes (ESs)
ES
ES
ES

• Une BD est en général munie de plusieurs
  différentes ESs
• Mais tous ont le CS comme racine commune
• Donc tous doivent être accepté par le DBA
• Perte dautonomie de lusager

CS
IS
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
Architecture ANSI-SPARCSchéma Interne (IS)
ES
ES
ES

• Définit la représentation interne de la BD
• Niveau interne ou physique
• Les disques, fichiers hachés, arbres-B contenant
  la BD
• La représentation physique de valeurs de données
• Réel, entier, texte, OLE
• Encodage
• Définit lapplication du CS sur le IS
• Selon le principe de lindépendance de niveaux
  logique et physique

CS
IS
Assez d ANSI-SPARC
38
(No Transcript)
39
(No Transcript)
40
Architecture fonctionnelle dun SGBD relationnel
Requêtes HTML
Requêtes 4-GL
JDBC, CGI
Requêtes QBE
Requêtes SQL
ODBC
Requêtes SQL
Gestionnaire des transactions et de la
concurrence
Requêtes algébriques
Gestionnaire de mémoires
Gestionnaire de reprises
41
Architecture BD Centralisée
Usagers
Mainframe
42
Architecture Client-Serveur
Client
LAN
Serveur
43
Architecture BDR/BDP/MDB
Clients
LAN
Serveurs
44
Architecture BDR/BDP/MDB

• Base de Données Répartie (BDR)
• Une BD avec les fragments dans les SGBDs sur
  différents sites dun réseau
• Si cest un réseau local et la répartition est
  une partition au niveau physique, alors cest
  une BD parallèle (BDP)
• Multibase
• Une collection de bases de données munie dun
  langage multibase
• Sur différents sites ou le même
• On les appelle aussi BDs intéroperables
• En général ces BDs sont autonomes et hétérogènes

45
Architecture BDR / BDP

• Fragmentation type BDP
• par hachage statique
• par intervalles pré-définis dun attribut ordonné
• Serveur 1 Ville A..D, Serveur 2 Ville
  E..I etc
• Fragmentation type BDR
• par prédicat SQL
• Serveur 1
• SELECT FROM HOTELS WHERE VILLE PARIS
• AND CAT lt gt
• Serveur 2
• SELECT FROM HOTELS WHERE VILLE PARIS AND
  CAT
• Fragmentation BDR est plus générale mais moins
  usitée

46
Architecture BDR / BDP(exemples)

• SQL Server
• 16 serveurs (1998)
• Sybase
• 64 serveurs
• DB2
• 16 serveurs ?
• Informix
• ?
• Oracle
• parallèle non-BDR (CPUs partagent les disques)

47
Architecture WEB DB
Client
Client
Client
WEB
Cache server
Cache server
Web server
48
Architecture WEB DB

• Cache server
• cache les pages souvent usitées
• Inktomi
• Web server
• gère les données en HTML XML
• transforme les données et les requêtes CGI ? SQL
• distribue la charge
• Netscape, Inktomi...
• DBMS
• contient la base
• DB2, SQL Server...

49
Architecture BDS
LAN
50
Multiordinateur Réseau

• Peut contenir des milliers de sites (PCs WSs)
• La BD utilise les ressources cumulées
• GOs de RAM, TOs de disques
• Les données et les traitements de la BD se
  répartissent sur autant de sites quil faut
• La nombre de sites serveurs de la BD peut croître
  dynamiquement avec sa taille
• Dune manière transparente pour les applications
• La BD deviendrait scalable (BDS)

51
Structures de Données Distribuées et Scalables

• Partitionnement dynamique transparent au client
• par hachage (LH)
• par intervalles (RP)
• multi-attribut (k-RP)
• à tolérance de pannes (LHsa)
• Accès par clé par le client
• Peut subir des renvois entre les serveurs
• Idem pour laccès parallèle (scans)
• Voir les cours sur les SDDSs

52
BD Relationnelle

• Données structurées en relations (tables)
• Manipulations relationnelles, en général
  exprimées en SQL, transforment des tables en une
  table

Algèbre Relationnelle
53
Exemple
S
Select S, SNAME, STATUS FROM S WHERE CITY
Paris
54
Exemple de SGBD RelationnelMsAccess

• Le plus vendu au monde
• Dizaines de millions de copies / mois
• Bases ? 3 GO
• Limite dadressage en 32 bits de Windows
• En multibase taille illimitée
• Langages SQL QBE
• Excellente interfaces 4-GL OLE notamment
  multimedia incluse
• Un langage de programmation BD
• Visual Basic
• Adapté à larchitecture client-serveur
• Gestion de concurrence et (limitée) de
  transactions
• ODBC
• Bonne compatibilité avec SQL Server

55
Exemple dutilisation de MsAccess

• A partir du portable en cours
• Ouverture de bases exemple
• Analyse de schémas
• Manipulations 4-GL
• Manipulations QBE
• Manipulations SQL

56
Exercices

1. En quelques mots avantages dune BD par rapport
   à un fichier
2. Deux définitions du concept dune BD
3. Les principales possibilités dune BD et dun
   SGBD
4. Commente le concept de schéma intégré
5. Les principes de larchitecture ANSI-SPARC
6. Limitations du concept de la vue dune BD
7. Raisons de la popularité de larchitecture
   client-serveur
8. Ses principales limitations
9. Différence entre les principes de larchitecture
   BDR, BDP, MBD
10. Le rôle du cache serveur dans larchitecture WEB
    DB
11. Comment peut-on satisfaire un client BD mobile
    dans larchitecture multibase
12. Lidée dans les bases scalables
13. Caractéristiques de MsAccess
14. Auto-familiarisation pratique avec MsAccess

57
FIN