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CoursdeBasesdedonnées

1er année,FilièreInformatique2016/2017

Pr.ImadeBENELALLAM

[email protected]

1Cours deBasesdedonnées

InstitutNationaldeStatistiqueetd’EconomieAppliquée

Informationssurlecours• Organisation:– Volumehorairede36h(Cours+TD/TP);– 6h/Semaine;

• Supportdecours:– Déposésurwww.benelallam.org (avantlaséanceducours);

– PPTet/ouNotesdecours;• Remisesàjourfréquentes.

• PossibilitédecertificationOracleenIEEE– http://www.computer.org/web/education/knowledgecenters

Cours deBasesdedonnées 2

Sourcesbibliographiques

• AndreasMEIER:“Introductionpratiqueauxbasesdedonnéesrelationnelles”,Springer-Verlag,2006

• RamezELMASRI&Shamkant NAVATHE:“Conceptionetarchitecturedesbasesdedonnées”,PearsonEducation,2004


Planducours

Chapitre1:LesconceptsfondamentauxdesBasesdeDonnées

Chapitre2:LemodèleabstraitdesbasesdedonnéesChapitre3:Lemodèle relationnelChapitre4:Leslangagesdemanipulationdedonnées

: l'exempledeS.Q.L.(Oracle)Chapitre5:Lesdépendances fonctionnellesChapitre6:Lesformes normalesChapitre7:Lagestion desaccès concurrents


Evaluation

– 70% :• Examenfinal.

– 30% :• Contrôlecontinu.• Unenotedeminiprojet.• Unenotedeparticipationincluantl’assiduitéetlaréalisationdesTPs.


Chapitre1Lesconceptsfondamentauxdes

BasesdeDonnées


InformationetDonnée


q Uneinformation,c’estunedonnéequiaunsenspourceluiquienabesoin.q Uneinformationestlerésultatdetraitementd’unedonnée.q Uneinformationestensemblecomplexe,composédedonnéesetdeliens.q Uneinformationdécritunévénement,uneactivitéouunfait.q Plusieursmodèlespossibles.

Le modèle est connu, l’interprétation donne du sens aux données

Le modèle est inconnu, le sens est plus difficile à percevoir ou incomplet

InformationetDonnée


• L’informationdoitêtre• extraite,• stockée,• traitée,• maintenue…

c’estlatâched’unsystèmed’information!

Systèmed’information

• UnSystèmed'Information(notéSI)représentel'ensembledesélémentsparticipantdanslagestion,letransport,letraitementetladiffusiondel'informationauseindel'organisation.

• Intimementliéàlagestiondedonnées,• Séparationentrel'organisationdustockagedel'informationetlaréalisationdesprogrammesd'application.

• Unchangementd'applicationnedoitpasaffecterlastructureélaboréepourstockerlesdonnées


ExemplesdeSI

• Gestiondespersonnels,étudiants,cours,inscriptions,

• Systèmederéservationdeplacesd'avion• Gestiondescomptesclientsd’unebanque• Gestiondescommandesd’unesociété• ...


Besoins?• Besoinsdedescription• Besoinsdemanipulation• Besoinsd’interrogation• Besoinsd’exactitude/

cohérence• Besoinsdegaranties• Besoinsdeconfidentialité• Besoinsd’efficacité• ….

Quelmoyen?


Introductionauxbasesdedonnées

• Définition(basededonnées): C’est unensemblededonnées structurées etinter-reliées quisont fiables,correctes,cohérentes etpartageable parplusieursutilisateurs ayant desbesoins d’informations différentsetcela sous lecontrôle d’une autorité uniquequiestl’administrateur delabasededonnées.

• vs.Ensembledefichiers– Lourdeurd’accèsauxdonnées– Manquedesécurité– Pasdecontrôledeconcurrence



• Certainsauteurs,spécialistesdelaquestion,netententpasdedonnerunedéfinitiondelabasededonnées,maisplutôtdel'ensembledelogicielsquirangent,recherchent,assemblent,modifient, ...lesdonnées.

• Cetensemble, indépendant ducontenudelabase,constituele SystèmedeGestiondeBasedeDonnées (SGBD)(enanglais:DBMS:DataBaseManagementSystem).



• Définition(SGBD):Unoutilinformatiquepermettantauxutilisateursdestructurer,d’insérer,demodifier,derechercherdemanièreefficacedesdonnéesspécifiques,auseind’unegrandequantitéd’informations,stockéessurmémoiressecondairespartagéedemanièretransparenteparplusieursutilisateurs.

Lesbasesdedonnéessedifférencient,dupointdevuedeleursperformances,nonparlesdonnéeselles-mêmesmaisbienévidemmentparleurSGBD.



L'historiquedesbasesdedonnéesn'estd'ailleursquecelledesSGBD:• 1960- 1965:apparitiondesmémoires auxiliaires magnétiques (

disques);développement delathéorie desfichiers• 1965- 1970:premièresbasesdedonnées,àstructure

hiérarchique,àstructureréseau (recommandations duCODASYL).• 1970- 1980:commercialisation desbasesdedonnées dutype

précédent ;développement delathéorie desbasesdedonnéesrelationnelles (Codd).

• 1980- 1983:implantationdespremièresbasesdedonnéesrelationnelles (même sur petits systèmes)

• 1983- 1992:nombreuxdéveloppementssurlesbasesdedonnées:théoriques(objets)oupratiques(réseauxetbasesréparties)voirconceptuels(infocentres)


Pourquoi lesSGBD?• AvantlesSGBD:écrituredeprogrammespardesprogrammeursd’applicationutilisantlesystèmedegestiondefichierspourgéreretexploiterlesdonnées :– Risquesliésaumanquedesécurité+multiplicationdesefforts(programmessimilairesécritsdansdifférentsservicespourdesbesoinsproches).

• Conséquences:– Redondances :fichierscontenantlesmêmesdonnées,maisutiliséespardespersonnesdifférentes,

– Risqued’incohérences :dufaitdesredondancesetdesMAJnoncentralisées


Pourquoi lesSGBD?

– Lesdonnéessontstockéessousdifférentsformats.– Intégrité desdonnées:Nonrespectdecontraintesquidoiventêtreprogrammées(ex:contrôlessurdatedenaissance,surcodepostal,numérodetél.,...),

– Problèmesliésàla sécurité :utilisateursdedifférentsniveauxd’expérienceetavecdifférentsdroitsd’accès=>motsdepasse,

– Problèmesliésau partage desdonnées:accèsenlecture/écriture.


Pourquoi lesSGBD?

• Concurrencesetmultiplicitédesremisesàjour– Lestraitementsconcurrentspeuventgénérerdeserreurs.• Ex:Misesàjourd'uncompteenmêmetemps

– soldede400$– T1:dépôtde300$– T2:retraitde500$– siT1avantT2:400$,700$,200$OK– siT2avantT1:400$,-100$,200$ERREUR!!!

– Nécessiteunprogrammesuperviseurpourgérerlestransactions


Pourquoi lesSGBD?Ex:Considéronsdeuxtransactionsfaisantuneréservationd'uneplaced'avion,alorsqu'iln'yaplusqu'uneplacededisponible.Lesdeuxtransactionspourrontnéanmoinseffectuerlesdeuxréservations,conduisantàuneincohérencedelabasededonnées.


Pourquoi lesSGBD?

• Plusieursproblèmespeuventainsiseposerlorsquedestransactionsconcurrentess'exécutentdemanièrenoncontrôlée.– Pertedemiseàjour :


Pourquoi lesSGBD?

– Lecture impropre(Dirty read)


Pourquoi lesSGBD?

– Lecture nonreproductible


Caractéristiques,qualités etpropriétésdesbasesdedonnées

• Voiciuneliste,nonlimitative,descaractéristiquesquedoit(oudevrait)apporterunebasededonnéesparrapportàuneorganisation"fichier"classique:– exhaustivité desinformations– non-redondance desinformations– partage desinformations– standardd'organisation– sécurité desinformations– intégrité desinformations– indépendance desinformations visàvisdesapplications

Cours deBasesdedonnées23


• Exhaustivité:Lesinformationscontenuesdanslabasedoiventêtresuffisammentcomplètespourquelesapplicationsprévuespuissentfonctionner.

• Exemple :dansuneentreprisecommerciale,l'éditiond'unefacturesupposequelabasededonnéescontiennedesinformationssur:– leclient(nom,adresse,conditionsdevente,...)– lacommande(date,numéro,articlesdemandés,références,quantités,...)

– lesarticles(référence,quantitéenstock,prixunitaire,tauxdeTVA,....)

– lalivraison(date,articleslivrés,articlesrestantàlivrer,...)



• Nonredondance:Danslamesuredupossible,lamêmeinformationnedoitpasfigurerplusieursfoisdanslabasededonnées.Celaconduiraiteneffet:– àgaspillerdelaplacedestockage(espacedisque)– àeffectuerdesmisesàjourcomplexes



• Partagedesinformations:Lesinformationscontenuesdanslabasededonnéesdoiventêtreaccessiblesàplusieursutilisateurssimultanés.L'intérêtestévident:lacentralisationdesdonnéesestunmoyenéconomiquedesatisfairelesbesoinsd'ungrandnombred'usagers.



• Lepartagedesinformationsposecependantdeuxproblèmesprincipaux:– lasécuritédesdonnées– lesaccèsconcurrentsàuneinformation

• Cesproblèmesserontexaminésdansdeschapitresspécifiques.



• Sécuritédesinformations:L’ABD,etlui-seul,autorisel'accèsauxinformations.Concrètement, cetteautorisationconsisteen:– l'accèsàunepartiebiendéfiniedelabasededonnées

– lapossibilitéd'yeffectuerdesopérationsbiendéfinies.



• Intégritédesinformations:Lesinformationscontenuesdanslabasededonnéesdoiventêtreexactessil'onveututilisercelle-cidemanièreefficace.

• Danslapratique,l'exactitudeabsoluen'existepas(lefameux0défaut).Onpeuttoutauplusaméliorerlaqualitéd'intégrité.



• Undesavantagesdesbasesdedonnéesparrapportàunegestiondefichierstraditionnellerésidedanslapossibilitéd’intégrerdescontraintesquedoiventvérifierlesdonnéesàtoutinstant.– Exemple:onsouhaiteposerlescontraintessuivantes:– lenombred’exemplairedechaqueOUVRAGEdoitêtresupérieurà0(zéro)– ChaqueOUVRAGEdoitavoiraumoinsunauteur– Etc.

• Ceciestpossiblegrâceàlanotiondecontraintesd’intégrité• Définition :Contraintesd’intégrité«sontdesassertionsqui

doiventêtrevérifiéesàtoutmomentparlesdonnéescontenuesdanslabasededonnées»



• Indépendancedesinformationsvis-à-visdesapplication:cette propriété permetessentiellement dedifférencier une structure"classique"d'une structurede"basesdedonnées".


Architectured'une basededonnées

• VuesdelaBD– SchémasExternes(ES)• Lesvuespartielles• L4G:Lang.de4° génération

– Schémaconceptuel(CS)• DéfinitionlogiquedelaBD;Structuresettypes(LDD)• Manipulations(LMD)

– Schémainterne(IS)• Représentationphysique• Optimisations



• Le niveauinterne estdéfiniparleschémaphysiquequiindiquecommentl'informationestenregistréesurlesmémoiresauxiliaires.

• Ceschémautilisedonclestermesdefichiers,d'index,d'adressages,etc...

• Leniveauinternedécritdoncuneréalitéphysique(enfaitlaseuledetoutel'architecture),lesautresniveauxcorrespondantàdesnotionsentièrementabstraites.



• Le niveauconceptuel estdéfiniparunschémaconceptueldontlerôleestdedéfinirlesrèglesdedescriptiondesdonnéesetdesrelationsentrecesdonnées.

• End'autrestermes,leschémaconceptuelestunemodélisationdesobjetsdumonderéel.Onl'appelled'ailleursmodèlededonnées.

• Onconnaîtjusqu'àprésentplusieurstypesdemodèlesdedonnées:– lemodèlehiérarchique– lemodèleréseau– lemodèlerelationnel– Lemodèleobjet



• Exempled’unschémaconceptuelaveclaméthodeMerise(MCD) :



• Exempled’unschémaconceptuelaveclelangagedemodélisationUML(Diagrammedeclasses) :



• Lepassagedumonderéelauschémaconceptuelcorrespondàunprocessusdemodélisation.

• Leprocessusdemodélisationsefaitàl’aided’unmodèlededonnées.

• Lamodélisationseréaliseentroisétapesprincipalesquicorrespondentàtrois niveauxd’abstractiondifférents :



• Le niveauexterne contrairementauxprécédentsniveauxcorrespondàplusieursschémasexternesquinesontautresquelesvues(partielles)qu'ontlesdifférentsutilisateursdelabasededonnées.

• Lesschémasexternesnesontquedessous-schémasduschémaconceptuel;

• Quelquefois,ilssontplusquecela:ilspeuventpermettre,parexemple,defournirdesinformationsquin'existentpasentantquetellesdansleschémaconceptuel,maisquipeuventêtreobtenues(calculées)àpartird'informationsexistantes.

• Encesens,l'uniondetouslesschémasexternespeutconstituerun"recouvrement"duschémaconceptuel.



• Onremarque,surceschéma,quel'architecturecomprend3grandsniveaux:interne,conceptuel,externe.(ArchitectureANSI-SPARC)


SGBD:Objectifs• UnSGBDestdoncfondamentalepourgérercesdifférentsniveaux

!• Indépendancephysiquedesprogrammesetdesdonnées:

– Pouvoirmodifierlesschémasinternessansmodifierlesschémasconceptuelsetexternes

• Indépendancelogiquedesprogrammesetdesdonnées:– Pouvoirmodifierlesschémasexternessansmodifierlesschémas

conceptuels– Indépendanceentrelesdifférentsutilisateurs

• Manipulationdesdonnéespardeslangagesnonprocéduraux– Donnéesfacilementmanipulablesparlesutilisateurs(interactifsou

programmeurs)• Administrationfaciledesdonnées

– Outilspourdéfiniretmodifierlesdéfinitiondedonnées


SGBD:Objectifs• Efficacitéd’accèsauxdonnées:

– Optimisation:tempsderéponse,débit,...– Optimisationdesopérationsd’E/S

• Redondancecontrôléedesdonnées:– DanslesBDréparties:redondancenécessaire,maiscontrôlée

• Cohérencedesdonnées– Satisfactiondecontraintesd’intégrité

• Partagedesdonnées– Permettrelesaccèsconcurrents

• Sécuritédesdonnées– Outilspourdéfiniretmodifierlesdéfinitiondedonnées– Protectionencasdepanne(duSGBD,delamachine,...)– Assurerl’atomicitédestransactionsetl’intégritédesdonnées


Architecturesopérationnellesd’unSGBD

• Dupointdevueopérationnel– UnSGBDestunensembledeprocessusetdetâchesquisupportentl’exécutionducodeduSGBDpoursatisfairelescommandesdesutilisateurs.

• Depuislesannées80,lesSGBDsontbaséssurunearchitectureclients-serveur– Serveur:Gèrelesdonnéespartagèes etexécutelecodeduSGBD

– Clients:Communiquentavecleserveur.Requêtesdetypequestion/réponse


Architecturedeuxstrates


Architecturetroisniveaux


Architecturerépartie


Exercices


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