Chapitre 1. Introduction aux Bases de Données. Cours de Bases de Données. Polytech Paris-Sud. Chapitre 1 : Quelques questions

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1 Cours de Bases de Données Chapitre 1 Polytech Paris-Sud Sarah Cohen-Boulakia LRI, Bât 490, Université Paris-Sud 11, Orsay lri. fr Introduction aux Bases de Données 1 2 Chapitre 1 : Quelques questions Qu est-ce qu une base de données? Pourquoi ne pas plutôt utiliser un système de fichiers? A quoi sert un système de gestion de bases de données? Pourquoi étudier les bases de données en tronc commun?? Les Bases de données sont omniprésentes Applications de gestion Banque - Finance - Assurance Gestion du personnel / client d une entreprise Gestion des stocks Système d information d une entreprise / labo Applications transactionnelles Gestion de s Transports passagers (train, avion, location,...), Hôtels, Spectacles Expérimentations scientifiques 3 Consultations/modifications très fréquentes 4

2 Gestion des s de billets de trains Utilisation de systèmes de fichiers Réservation Num reservation Nom client Adresse client numéro trajet date Départ - gare - heure Arrivée - gare - heure Quelques Notes Étapes, Wagons, Trains Trajet numéro trajet gare départ heure départ destination finale heure d arrivée Problèmes Redondances Incohérences Maintenance Structure des données dans les programmes! Accès aux données Performances dans les gares en ligne (voyagesnif) en ligne (Axpadia) Système fichiers 1 Système fichiers 2 Système fichiers Description L utilisation d une base de données et un système de gestion de base de données est un choix guidé par des besoins à différents niveaux Décrire le données de l application (trains, trajets et s) sans faire référence à une solution informatique particulière Modélisation conceptuelle Élaborer une description équivalente pour le stockage des données Modélisation logique Langage de description de données 7 8

3 Création et modification des données Créer la base de données initiale avec les données représentant le réseau SNIF langage permettant l insertion de données Créer au fur et à mesure les données sur les s Pouvoir modifier (et éventuellement supprimer) toute donnée déjà rentrée langage de manipulation de données (insertion, modification, suppression) Interrogation Répondre à toute demande d information portant sur les données contenues dans la base Nicolas Bazin a-t-il une pour aujourd hui? Si oui, donner les infos sur cette. Quels sont les horaires des trains partant de Bordeaux et allant à Paris entre 9h et 10h le dimanche? Donner toutes les destinations au départ de Bordeaux sans arrêts intermédiaires Langage de requête (langage d interrogation) 9 10 Exactitude et Cohérence Exprimer des contraintes sur les données Chaque place de train est occupée par au plus un client Les arrêts d un train sont numérotés de façon continue La date de pour un train doit être à un jour de circulation de ce train L heure de départ d une gare doit être postérieure à l heure d arrivée dans cette gare L heure d arrivée à un arrêt doit être postérieure à l heure de départ de l arrêt précédent Langage d expression de contraintes d intégrité Fiabilité et contrôle de concurrence Pas de perte d information due à un disfonctionnement matériel quelconque erreur de programmation, panne système, panne de l ordinateur, coupure de courant, Garantie de fiabilité, reprise sur panne Pas de perte d information due à l action d un utilisateur enregistrement de deux s (sur 2 clients différents) pour une même place dans un même train Garantie de contrôle de concurrence 11 12

4 Confidentialité et Efficacité Information protégée (utilisateurs autorisés) en lecture/écriture Les clients ne doivent pas pouvoir modifier les numéros des trains Garantie de confidentialité Temps de réponse conforme aux besoins en interactif : pas plus de 3 secondes en programmation : assumer la charge de travail attendue (nombre de transactions par jour) Optimisation Attention : répartition / duplication des données Garantie d efficacité 13 BD et SGBD Base de données (BD) ensemble structuré de données stockées et accessibles par plusieurs utilisateurs Gestion de Base de Données (SGBD) logiciel pour interagir avec une BD. Fonctions : Gestion du stockage en mémoire secondaire Accès efficaces aux données, transferts mémoires centrale - secondaire Persistance Résistance aux pannes (logicielles et matérielles) Confidentialité (sécurité) Cohérence Intégrité (fiabilité) Partage des données Concurrence (sécurité) Interface 14 BD et SGBD Base de données (BD) ensemble structuré de données stockées et accessibles par plusieurs utilisateurs Gestion de Base de Données (SGBD) logiciel pour interagir avec une BD. Fonctions : Gestion du stockage en mémoire secondaire Oracle, Postgres, mysql, Accès efficaces aux données, transferts mémoires centrale - secondaire Persistance Résistance DB2, aux pannes SQLServeur (logicielles et matérielles) Confidentialité (sécurité) Cohérence Intégrité (fiabilité) Partage sont des données des Concurrence SGBDs (sécurité) Interface 15 Avec une base de données Avantages Chaque information n'est stockée qu'une seule fois Une seule base pour toutes les applications Et chaque application ne voit que ce qu'elle doit voir (contrôle par les filtres ou vues) dans les gares en ligne (voyagesnif) en ligne (Axpadia) Schéma Manipulation 16

5 Principe 1 : Instance et schéma On distingue toujours le schéma (récipient) de l instance (contenu) Schéma = description centralisée des données la description des données est une donnée stockée + modifiable + interrogeable Train(no: entier, gare départ : chaîne de caractères, heure départ : Heure ) Instance = donnée les données sont organisées en fonction du schéma (Train n 345, Bordeaux, 15h00) 17 Principe 2 : Trois Niveaux d Abstraction Niveau externe (vues) description et manipulation des données dédiées à un groupe d utilisateurs, modélisation des visions de la base par les utilisateurs Niveau logique ou conceptuel description et manipulation abstraites des données structure globale des données qui intègre les différentes visions externes, sans se soucier des contraintes (performance ) liées à l implantation Niveau physique (interne) organisation et stockage des données en mémoire secondaire, façon dont la base est implantée sur la machine 18 Avantages de la séparation des 3 niveaux Limitation des modifications liées aux changements de matériel, de système d exploitation ou des logiciels utilisés Passage à un serveur plus puissant, changement de SGBD (Oracle, Postgres, mysql ) La vision de chaque utilisateur est indépendante des visions des autres utilisateurs pas impactées par les modifications du schéma conceptuel qui ne le concernent pas Changement de l affectation des wagons par train pas d impact sur l interface de consultation 19 3 types d'utilisateurs L'administrateur de la base est chargé du contrôle de la BD, en particulier, permettre l'accès aux données / applications / individus qui y ont droit de conserver de bonnes performances d'accès à ces données de faire des sauvegardes / procédures de reprise sur pannes Le programmeur écrit des applications qui utilisent la base de données crée les tables et les structures associées (vues, index,...) utilisées par ses applications L'utilisateur final n'a accès qu'aux données qui lui sont utiles par l'intermédiaire d'applications en interrogeant directement les tables ou vues sur lesquelles l'administrateur lui a accordé des droits 20

6 Principes 3 et 4 : indépendance Indépendance physique Programmes d application invariants Structure Physique modifiée Indépendance logique Programmes d application invariants Structure Logique modifiée Avantages de l'utilisation des SGBDs Centralisation des données intégrité Contrôle centralisé de l'accès aux données sécurité accrue Traitements très puissants grande rapidité de développement Indépendance vis-à-vis de la structure physique et logique des données maintenance facilitée Pour les SGBD relationnels : langage non procédural simple interrogation directe et réponses à des questions non prédéfinies Petits Avertissements (1/2) Petits Avertissements (2/2) Un SGBD est un système complexe! Spécificité d un SGBD 3 niveaux d abstraction fiabilité concurrence Stockage massif sur disque! Le prix à payer les interfaces entre niveaux journalisation verrouillage techniques spécialisées d accès aux données sur disque Un SGBD est un système difficile à bien utiliser! Méthodes de développement et maintenance Analyse des besoins de l application Conception du schéma conceptuel Conception du schéma interne Réglage (tuning) des applications 23 24

7 ANALYSE des BESOINS DESCRIPTION CONCEPTUELLE Conception et développement itératifs d applications Description des besoins modèle conceptuel Reservation Exemples des 3 niveaux * SesResTrain 0..1 SonTrainRes Train DESCRIPTION LOGIQUE DESCRIPTION PHYSIQUE Cycle de vie d'une BD Conception de la base (schéma conceptuel) Implantation des données (schéma logique) Utilisation (interrogation, mises à jour) Maintenance (correction, évolution) 25 NomClient : string. Logique : tables Reservation(NomClient : chaîne, ), Train(numTrain : chaîne ) Physique : choix des index, chemins d accès numtrain : int 26 Plan du cours, Modalités de contrôle Chapitre 1 : Introduction Chapitre 2 : Modélisation UML Chapitre 3 : Le modèle relationnel Chapitre 4 : Introduction à SQL Chapitre 5 : Algèbre relationnelle Chapitre 6 : Requêtes SQL avancées Organisation : séances de TD, TP, Projet Modalité de contrôle des connaissances Examen (60% note globale) Contrôle Continu (40% note globale) Interros surprises en TD (70% du CC) TPs noté (30 % du CC) 27 Bibliographie Database Management Systems, R. Ramakrishnan, McGraw-Hill. Bases de données (objet & relationnel), G. Gardarin, Editions Eyrolles. Foundations of databases, Serge Abiteboul, Rick Hull, Victor Vianu (existe en français chez Vuibert) 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. Cours sur Internet : Universités et IUT de Versailles, Lille, Bordeaux, Marseille, Paris-Sud 11 28

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