Arhitectura unei baze de date

Arhitectura unei baze de date

În prezent informatia este o componenta esentiala în desfasurarea oricarei activitati. Deoarece influenteaza procesul de luare a deciziilor, informatia trebuie sa fie disponibila în timp util, corecta, coerenta si neredundanta. Cum satisfacem aceste cerinte în conditiile în care volumul datelor ce trebuie prelucrate este în continua crestere? Evident, sunt necesare sisteme care sa asigure culegerea, memorarea, organizarea, regasirea si prelucrarea acestora. Aceste activitati în informatica sunt legate nemijlocit de notiunea de baze de date. Acest articol deschide un serial care va prezenta fundamentele bazelor de date. Toate expunerile au un caracter general si nu fac referire la vreun SGBD particular. Vom încerca sa dam în acelasi timp o nota practica tuturor expunerilor, aceasta pentru a ajuta viitorii proiectanti de aplicatii de baze de date sa gaseasca solutii cât mai bune pentru problemele care se pun. Structura cursului este urmatoarea:

1. Arhitectura unei baze de date (articolul prezent);

2. Modelul relational: notiunile de domeniu, atribut, relatie, cheie primara, cheie externa; probleme legate de integritatea datelor; modelul entitate-legatura;

3. Limbajul SQL (partea I): - descrierea datelor si prelucrarea acestora: inserare, modificare, stergere; - interogare - instructiunea Select SQL;

4. Limbajul SQL (partea a II-a): - instructiunea Select SQL - selectii din mai multe tabele si functii de agregare;

5. Proiectarea bazelor de date: - dependente functionale si probleme cauzate de acestea; - primele trei forme normale. Informatiile prezentate în cadrul acestui curs sunt preluate dintr-o lucrare de referinta în domeniu:

Introduction to DataBase Systems, autor C. J. Date, aparuta la Addison-Wesley în 1994. Structura cursului este inspirata partial din seria de articole care a aparut în primele 5 numere ale revistei PC Report (începând cu octombrie 1992) sub semnatura lui Mircea Sârbu. Informatii detaliate despre fundamentele bazelor de date pot fi gasite la adresa http://www.uttgm.ro/~cozac, unde exista un curs de baze de date preluat de la Doublin City University, si care urmareste în mare parte lucrarea lui C. J. Date amintita mai sus, precum si un tutorial pentru limbajul SQL. Speram sa raspundem astfel dorintelor exprimate de mai multi elevi care doresc sa afle informatii ce nu se vor perima chiar atât de repede.

Avantajele bazelor de date O baza de date este o colectie de date persistente, utilizate de sistemul de aplicatii al unei institutii. Colectia de date este concretizata printr-un ansamblu de fisiere pe disc care au o anumita stabilitate în timp, deci care nu sunt date de intrare, de iesire sau de manevra. Un sistem de gestiune a bazelor de date (în engleza DBMS: Data Base Management System) este un pachet unitar de programe care ofera facilitati de descriere a datelor si de prelucrare a acestora. Aplicatiile de baze de date se caracterizeaza în primul rând prin faptul ca majoritatea prelucrarilor care se fac sunt cele de memorare si regasire a datelor, efectuate asupra unor volume mari de date. În general, operatiile de prelucrare sunt destul de simple, spre deosebire de alte domenii ale informaticii. De exemplu, în domeniul tehnic predomina operatiile de calcul cu o complexitate destul de ridicata. Cea mai frecventa operatie care apare într-o aplicatie de baze de date este aceea de consultare a datelor: într-adevar, pentru ce cream o baza de date, daca nu o folosim? Alte operatii care apar pe lânga cea de consultare sunt: - introducerea unor noi date; - modificarea unor date existente; - stergerea unor date perimate. Prin organizarea datelor în baze de date se asigura centralizarea acestora, fapt care conduce la o serie de avantaje: 1. Reducerea redundantei datelor Daca fiecare aplicatie lucreaza cu fisiere proprii este posibil ca aceleasi date sa apara de mai multe ori în fisiere diferite. În cazul centralizarii datelor, administratorul bazei de date poate organiza datele, astfel încât toate aplicatiile sa foloseasca aceleasi fisiere. Astfel, se obtine o economie importanta de spatiu de memorie, si nu doar atât. 2. Evitarea inconsistentei datelor Duplicarea datelor în fisiere diferite poate crea probleme la actualizare: este posibil ca prin actualizari partiale (din omisiune sau datorita unor accidente neprevazute) sa avem valori diferite pentru una si aceeasi entitate (de exemplu, un client poate avea mai multe nume si nu mai stim care este cel real). 3. Posibilitatea partajarii datelor Se refera la posibilitatea utilizarii datelor în comun de catre mai multi utilizatori si la posibilitatea dezvoltarii de noi aplicatii, folosind datele deja existente. 4. Încurajarea utilizarii unor standarde Administratorul bazei de date poate impune alinierea la anumite standarde, fapt care permite ulterior un transfer rapid al datelor de pe o platforma (hardware sau software) pe alta. 5. Posibilitatea protejarii datelor Administratorul bazei de date, având un control centralizat al datelor, poate introduce restrictii diferite de acces la date pentru fiecare categorie de utilizatori. 6. Mentinerea integritatii datelor Baza de date trebuie sa contina în permanenta date corecte. Aceasta presupune date coerente si plauzibile, fapt care poate fi garantat de procedurile de validare utilizate. 7. Independenta datelor Într-o aplicatie scrisa într-un limbaj clasic de programare, cunostintele despre structura datelor si tehnicile de accesare a acestora sunt "zidite" în programe. Orice schimbare în modul de reprezentare sau accesare face imposibila utilizarea aplicatiei: trebuie rescrise toate programele care refera aceste date. Independenta datelor, garantata de utilizarea bazelor de date, presupune independenta aplicatiei de modul de reprezentare a datelor si de tehnicile de acces utilizate. Trebuie sa facem o precizare: simplul fapt de a utiliza un SGBD în voga la un moment dat, nu ne garanteaza automat obtinerea acestor avantaje! Administratorul bazei de date trebuie sa aiba o viziune de ansamblu asupra problemei care trebuie rezolvata, sa cunoasca toate datele problemei (datele de intrare, datele de iesire, modul de prelucrare) si sa cunoasca facilitatile oferite de SGBD-ul folosit pentru a putea beneficia de avantajele de mai sus. În primul rând trebuie sa aiba cunostinte serioase despre proiectarea aplicatiilor de baze de date. Simplul fapt de a cunoaste "limbajul de programare Fox Pro" (fie el si vizual) - am dat un exemplu la moda - nu e suficient; pe de alta parte poate ca uneori nici nu este necesar! Arhitectura unei baze de date Sa luam un exemplu simplificat din practica: