Sisteme informatice și gestiunea bazelor de date

Capitolul 1

Sisteme de gestiune a bazelor de date.

Funcţii. Arhitectură. Tipuri de SGBD-uri

Un sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD) este un ansamblu de programe ce permit utilizatorilor sa interactioneze cu o baza de date, in vederea crearii, actualizarii si interogarii acesteia[1]. Privit dintr-o alta perspectiva, un SGBD poate fi considerat un produs software[2] care asigura interactiunea cu o baza de date, permitand definirea, consultarea si actualizarea datelor dintr-o baza de date.

Obiectivele unui SGBD sunt:

- furnizarea unui mediu eficient, adaptat utilizatorilor care doresc sa consulte sau sa actualizeze informatiile continute intr-o baza de date

- asigura si supervizeaza:

o introducerea de informatii in baza de date

o actualizarea si extragerea datelor din baza

o autorizarea si controlul accesului la date

o pastrarea independentei dintre structura bazei de date si programe.

Arhitectura sistemelor de gestiune a bazelor de date

Un SGBD prezinta, in general, urmatoarele module[3]:

-Gestionarul fisierelor, care aloca spatiu de memorie pe disc si gestioneaza structurile fizice de date care servesc la reprezentarea informatiei.

-Gestionarul bazei de date este un modul de programe ce realizeaza interfata dintre datele interne (de pe disc) continute in baza si programele (sau comenzile) de consultare si actualizare. El traduce instructiunile DML (limbajul de manipulare a datelor) in instructiuni-sistem, la nivel elementar, fiind responsabil de buna desfasurare a operatiilor de citire / scriere a datelor din / in baza de date.

-Procesorul de consultare traduce instructiunile limabajului de consulatare in instructiuni elementare, „inteligibile” pentru gestionarul bazei de date. El optimizeaza consultarea, pentru obtinerea rezultatelor intr-un timp cat mai scurt.

-Modulele DML (Data Manipulation Language) realizeaza conversia instructiunilor limbajului de manipulare a datelor folosite intr-un program, in proceduri curente ale limbajului-gazda, interactionand cu procesorul de consultare in vederea producerii secventelor de cod adecvate.

-Modulele DDL (Data Definition Language) traduc (prin compilare sau interpretare) si executa instructiunile DDL, obtinandu-se ansamblul de tabele ce reprezinta metadatele stocate in dictionarul de date.

Principalele functii ale unui SGBD sunt:

- descrierea ansamblului de date la nivelurile fizic si conceptual

- crearea (initializarea) si exploatarea (consulatarea si actualizarea) bazei de date

- controlul integritatii bazei de date

- confidentialitatea informatiilor continute in baza

- accesul simultan al mai multor utilizatori la informatii

- securitatea in functionare

- furnizarea unui set de comenzi si insructiuni necesare atit utilizatorilor pentru consultarea bazei de date, prin limbajul de manipulare, cat si programatorilor

- revizia si restructurarea bazei de date

- monitorizarea performantelor

Un SGBD se caracterizeaza prin:

-neredundanta datelor (administrarea coerenta a datelor trebuie sa asigure neduplicarea fizica a datelor);

-partajarea datelor (aplicatiile sa partajeze simultan datele din baza de date);

-securitatea si confidentialitatea datelor (datele trebuie protejate de accesul neautorizat sau rau intentionat).

Tipuri de SGBD-uri

1. Modelele retea si ierarhice caracteristice perioadei 1960-1970 foloseau o organizare a datelor la nivel de articol prin legaturi ierarhice(arbore) sau de tip graf.

IMS (Information Management System), conceput de IBM, a fost primul SGBD ierarhic, conceput initial pentru procesarea datelor in industria aerospatiala (1968). Versiunea curenta a acestuia, IMS/VS (Information Management System/Virtual Storage), este implementata pe calculatoare IBM si foloseste limbajul DL/1 (Data Language One). Sistemul IMS nu poate reprezenta relatia de tipul n:m („multi la multi”).

Independenta fizica redusa a SGBD-urilor ierarhice complica administrarea si manipularea datelor. Limbajul de manipulare a datelor impunea programatorului sa specifice drumurile de acces la date.

IDMS (Integrated Database Management System) este un SGBD retea produs de firma Cullinet Software Inc. si functioneaza pe calculatoarele IBM, sub sistemul de operare DOS. Modelele retea prezinta o serie de dezavantaje, precum optimizarea manuala a sistemului: nu utilizeaza baze de date statistice si nu permit sortarea dinamica. Totusi, SGBD-urile retea continua sa fie folosite datorita performantelor obtinute in prelucrarea la nivel de inregistrari.

Referitor la modul de manipulare a datelor, modelele ierarhic si retea erau orientate pe fisiere. Pentru a inlatura aceste limitari, a fost introdus modelul relational, care este orientat pe multimi.

2. Modelul relational a aparut dupa 1970 si a revolutionat lumea bazelor de date prin buna sa fundamentare teoretica si usurinta cu care se poate reprezenta un volum mare de date, devenind foarte popular. A fost conceput si dezvoltat de E.F. Codd, fiind bazat pe teoria matematica a relatiilor. Foloseste structuri de date simple, intuitive, caracterizan-du-se prin inexistenta pointerilor vizibili pentru utilizator, constrangeri de integritate, o multime de operatori aplicabili relatiilor, care permit definirea, cautarea si reactualizarea datelor. Modelului relational ii este asociata teoria normalizarii.

In 1976, proiectul System/R dezvoltat in California a constituit punctul de plecare pentru realizarea unuia dintre cele mai cunoscute SGBD-uri, DB2. In 1979 a fost lansat cu succes primul SGBD relational comercial, Oracle, care ocupa un segment de piata foarte mare. Astfel, Oracle Corporation a devenit liderul produselor software dedicate mediilor de lucru cu bazele de date.