19

Unitatea 2. ELEMENTE DE TEORIA BAZELOR DE

DATE . Baze de date. Sistem de Gestiune a Bazelor de

Date. Funciile unui SGBD

Obiective

Dup parcurgerea acestei uniti studentul:

- va nelege conceptul de model de date;

- va nelege conceptul de baz de date;

- va cunoate i va nelege rolul i funciile sistemului de

gestiune a bazelor de date.

2.1. Baze de date

Conceptul de baz de date a aprut n 1969 cu ocazia prezentrii

primului raport CODASYL n cadrul unei conferine pe probleme de

limbaje de gestiune a datelor.

Evoluia metodelor i tehnicilor de organizare a datelor a fost

determinat de necesitatea de a avea un acces ct mai rapid i uor

la un volum din ce n ce mai mare de informaii precum i de

perfecionarea echipamentelor de culegere, memorare, transmitere i

prelucrare a datelor.

Ideea principal a organizrii datelor n baze de date se

bazeaz pe existena unei descrieri globale a datelor (metadate),

stocat distinct de coleciile de date. Prin intermediul acestei

descrieri se realizeaz independena programelor fa de date i

a datelor fa de programe.

Accesul oricrui utilizator la baza de date se va realiza prin

intermediul acestei descrieri globale a datelor.

n esen, conceptul de baz de date poate fi definit ca fiind una

sau mai multe colecii de date (Ki), aflate n interdependen,

20

mpreun cu descrierea datelor i a relaiilor dintre ele, (B={K1, K2,

...})

O baz de date astfel definit trebuie s ndeplineasc

urmtoarele condiii:

- s asigure o independen complet a datelor fa de

programe i invers;

- structura bazei de date trebuie astfel conceput nct s

asigure informaiile necesare i suficiente pentru a satisface

cerinele informaionale i de decizie ale utilizatorului;

- s asigure o redundan minim i controlat a datelor;

- s permit accesul rapid la informaiile stocate n baz.

Arhitectura general a bazelor de date a fost standardizat

internaional i cuprinde urmtoarele elemente componente:

- baza de date propriu-zis n care se memoreaz colecia

de date;

- sistemul de gestiune al bazei de date, care este un

ansamblu de programe ce realizeaz gestiunea i

prelucrarea complex a datelor;

- un set de proceduri manuale i automate, precum i

reglementrile administrative, destinate bunei funcionri a

ntregului sistem;

- un dicionar al bazei de date (metabaza de date), ce

conine informaii despre date, structura acestora, elemente

de descriere a semanticii, statistici, documentaie etc.

- echipamentele de calcul (hardware) utilizate (comune sau

specializate);

- personalul implicat (categorii de utilizatori: finali sau de

specialitate, analiti-programatori, gestionari, operatori).

Bazele de date sunt extrem de variate, n funcie de criteriile de

apreciere considerate. n continuare sunt prezentate cteva criterii de

clasificare:

- dup orientare: generalizate, specializate;

21

- dup modelul de date folosit: ierarhice, n reea, relaionale,

orientate obiect;

- dup amploarea geografic: locale, distribuite;

- dup limbajele utilizate: autonome (cu limbaje proprii), cu

limbaj gazd, mixte.

Componentele bazei de date pot fi structurate pe trei nivele, n

funcie de clasa utilizatorilor implicai:

- nivelul logic. Este dat de viziunea programatorului de

aplicaii, care realizeaz programele de aplicaii pentru

manipularea datelor i structura logic (subschema)

corespunzroare descrierii datelor aplicaiei;

- nivelul conceptual (global). Este dat de viziunea

administratorului bazei de date, care realizeaz structura

conceptual (schema) corespunztoare descrierii bazei de

date i administreaz componentele bazei de date pentru

manipularea datelor;

- nivelul fizic. Este date de viziunea inginerului de sistem

care realizeaz structura fizic corespunzroare descrierii

datelor pe suportul fizic.

2.2. Sisteme de gestiune a bazelor de date

O baz de date poate fi privit ca o colecie de date stocate pe

supori de memorie extern, adresabile de ctre mai muli utilizatori

i care satisface cerinele de informare ale acestora.

Sistemul de gestiune al bazei de date reprezint ansamblul de

programe (software) care permite ndeplinirea scopului pentru care a

fost creat baza de date.

El trebuie s asigure realizarea urmtoarelor activiti:

- definirea structurii bazei de date;

- ncrcarea bazei de date;

- accesul la date (interogare, actualizare);

22

- ntreinerea bazei de date (colectarea i refolosirea spaiilor

goale, refacerea bazei de date n cazul unui incident);

- reorganizarea bazei de date ( restructurarea i modificarea

strategiei de acces);

- protejarea datelor.

ntr-un alt sens, sistemul de gestiune al bazei de date se constituie

ntr-o interfa ntre utilizator i baza de date, reprezentnd

mecanismul prin intermediul cruia acesta are acces la date.

Pentru a-i putea ndeplini funciunile prevzute, unui sistem de

gestiune al bazei de date modern i revin o serie de obiective de

ndeplinit, cum sunt:

1. Asigurarea independenei datelor. Aceasta presupune c

modificarea strategiei de memorare a datelor sau a strategiei de

acces la date nu trebuie s afecteze aplicaia care prelucreaz

aceste date. Independena datelor fa de aplicaie este necesar

deoarece diferite aplicaii au nevoie de viziuni diferite ale acelorai

date; administratorul bazei de date trebuie s aib libertatea de a

schimba structura de memorare sau strategia de acces, ca rspuns

la cerine (schimbri de standarde, prioritile aplicaiilor, schimbarea

unitilor fizice de memorare etc.), fr a modifica aplicaiile

existente; iar baza de date existent, precum i programele de

exploatare a ei reprezint o investiie important la care nu trebuie s

se renune prea uor.

Independena datelor trebuie privit din dou puncte de vedere:

independena fizic i independena logic a datelor.

Independena fizic a datelor implic modificarea tehnicilor fizice

de memorare a datelor fr a necesita rescrierea programelor de

aplicaie.

Independena logic a datelor se refer la posibilitatea adugrii

de noi articole de date sau extinderea structurii conceptuale

(globale), fr ca aceasta s impun rescrierea programelor

existente.

23

2. Asigurarea unei redundane minime i controlate a datelor

din baza de date. Redundana se refer la numrul de apariii n

baza de date a unei date. }n general, stocarea datelor n baze de

date ar trebui s se fac astfel nct fiecare dat s apar o singur

dat. Totui, exist cazuri n care, pentru a reduce timpul de cutare

al unei date i implicit timpul de rspuns la solicitrile utilizatorilor, se

accept o anumit redundan a datelor. Aceast redundan trebuie

controlat automat, prin program, pentru a se asigura coerena

datelor din baz.

3. Asigurarea unor faciliti sporite de utilizare a datelor.

Aceasta presupune:

- folosirea datelor de ctre mai muli utilizatori n diferite aplicaii;

- accesul ct mai simplu al utilizatorilor la date, fr ca acetia

s fie nevoii s cunoasc structura ntregii baze de date, acest

lucru rmnnd n sarcina administratorului bazei de date;

- existena unor limbaje performante de regsire a datelor, care

permit exprimarea sub forma unei conversaii, a unor criterii de

selecie a datelor i indicarea unor reguli ct mai generale

pentru editarea informaiilor solicitate;

- utilizarea unui limbaj ct mai apropiat de limbajul natural, cu

posibilitatea exploatrii bazei de date n regim conversaional,

lucru care ar oferi posibilitatea exploatrii bazei de date

i de ctre utilizatori neinformaticieni.

4. Sporirea gradului de securitate a datelor mpotriva accesului

neautorizat la ele. n condiiile bazelor de date, administratorul bazei

de date poate prevedea ca acesul la baza de date s se fac numai

prin canalele corespunztoare, i poate, totodat, defini verificri de

autorizare, realizate oricnd se ncearc accesul neautorizat la

anumite date.

24

5. Asigurarea integritii datelor mpotriva unor tergeri

intenionate sau neintenionate, prin intermediul unor proceduri de

validare, a unor protocoale de control concurent i a unor proceduri

de refacere a bazei de date dup incidente.

6. Asigurarea partajabilitii datelor. Partajabilitatea datelor

trebuie neleas nu numai sub aspectul asigurrii accesului mai

multor utilizatori la aceleai date, cii acela al posibilitii dezvoltrii

unor aplicaii fr a se modifica structura bazei de date.

2.3. Funciile unui sistem de gestiune a bazelor de

date

Sistemele de gestiune a bazelor de date au o multitudine de

sarcini de ndeplinit. Grupnd aceste sarcini se obin activitile i

apoi funciile sistemului de gestiune al bazei de date. innd seama

de complexitatea sistemului de gestiune, de facilitile oferite, de

limbajele utilizate i tipul bazei de date ce urmeaz a fi gestionat

gruparea activitilor pe funcii poate avea un caracter relativ.

n continuare sunt prezentate cteva funcii mai importante ale

sistemelor de gestiune a bazelor de date, funcii cu caracter de

generalitate, valabile pentru toate tipurile de sisteme de gestiune a

bazelor de date.

1. Funcia de descriere a datelor, care permite definirea

structurii bazei de date cu ajutorul unui limbaj de definire. Definirea

datelor poate fi realizat la nivel logic, conceptual i fizic. La nivelul

acestei funcii se descriu multitudinea atributelor (cmpurilor) din

cadrul structurii bazei de date, legturile dintre entitile bazei de

date sau dintre atributele aceleiai entiti, se definesc eventualele

criterii de validare a datelor, metodele de acces la date, aspectele

referitoare la asigurarea integritii i confidenialitii datelor etc.

25

2. Funcia de manipulare a datelor este cea mai complex

funcie i realizeaz urmtoarele activiti:

- crearea bazei de date;

- ncrcarea bazei de date;

- adugarea de noi nregistrri (tupluri);

- tergerea unor nregistrri;

- modificarea valorilor corespunztoare unor cmpuri;

- cutarea, sortarea i editarea parial sau total a unei

nregistrri virtuale etc.

3. Funcia de utilizare asigur mulimea interfeelor necesare

pentru comunicarea tuturor utilizatorilor cu baza de date. n cadrul

realizrii acestei funcii apar mai multe categorii de utilizatori:

- utilizatori liberi sau conversaionali. Acetia reprezint

categoriea beneficiarilor de informaii (utilizatori finali) care

utilizeaz limbajele de interogare a bazei de date ntr-o form

simplist. Ei apar ca utilizatori neinformaticieni.

- utilizatori programatori, care utilizeaz limbaje de manipulare,

realiznd proceduri complexe de exploatare a bazei de date;

- administratorul bazei de date, care este un utilizator special

avnd un rol hotrtor n ceea ce privete funcionarea optim

a ntregului ansamblu.

4. Funcia de administrare a bazei de date. Aceasta apare ca o

funcie complex i este de competena administratorului bazei de

date.

26

2.4. Test de verificare

1. Care sunt componentele unui model de date ?

2. De cte tipuri pot fi legturile ntre entiti ?

3. Care este structura unei baze de date ?

4. Care sunt nivelele de structurare ale unei baze de date ?

5. Care sunt obiectivele pe care trebuie s le ndeplineasc un

SGBD ?

6. Care sunt funciile unui SGBD ?