Baze de date

Introducere

1. Definirea bazelor de date

In ziua de astazi, fara sa ne dăm seama folosim pentru aproape orice activitate din mediul online si nu numai servicii ce au ca si componenta principală o bază de date. De exemplu: depunerea sau extragerea unor sume de bani din banca, rezervarea biletelor de tren sau avion, cautarea unei referinte într-o biblioteca computerizata, cumpararea unor produse etc.

În sensul cel mai larg, o baza de date (database) este o colecție de date corelate din punct de vedere logic, care reflecta un anumit aspect al lumii reale si este destinata unui anumit grup de utilizatori. În acest sens, bazele de date pot fi create și menținute manual (de exemplu, fisele de evidenta a cartilor dintr-o biblioteca, asa cum erau folosite cu ani în urma) sau computerizat, asa cum este majoritatea bazelor de date folosite în momentul de fata. O definitie într-un sens mai restrâns a unei baze de date este următoarea:

O baza de date (database) este o colectie de date creata si menținuta computerizat, care permite operatii de introducere, stergere, actualizare si interogare a datelor. Simple colecții de fise (documente pe hârtie) sau fisiere de date, care contin înregistrari de date, dar nu permit operatii de interogare, nu sunt considerate baze de date. De exempu, datele memorate în fisiere pe disc de un instrument de calcul tabelar (ca Microsoft Excel) sau documentele memorate de un editor de text (ca Microsoft Word) nu sunt considerate baze de date.

Bazele de date pot avea dimensiuni (numar de înregistrari) extrem de variate, de la câteva zeci de înregistrari (de exemplu, baza de date pentru o agenda cu numere de telefon) sau pot ajunge la zeci de milioane de înregistrari (de exemplu, baza de date de plata pentru plata taxelor si a impozitelor). Utilizatorii unei baze de date au posibilitatea sa efectueze mai multe categorii de operatii asupra datelor memorate:

- Introducerea de noi date (insert);

- Stergerea unora din datele existente (delete);

- Actualizarea datelor memorate (update);

- Interogarea bazei de date (query) pentru a regasi anumite informatii, selectate dupa un

criteriu ales.

1.1 Sistemul de gestionare a bazei de date

SGBD este un sistem de programe care permite utilizatorului definirea, crearea si întretinerea bazei de date si accesul controlat la aceasta. SGBD consta în elemente de software care interactioneaza cu programele de aplicatie ale utilizatorului pe de o parte si cu baza de date pe cealalta.

Un SGBD ofera o serie de facilitati:

- permite definirea BD printr-un limbaj de definire a datelor (DDL)

- permite inserarea, reactualizarea, stergerea si extragerea de date printr-un limbaj de manipulare a datelor (DML). BD fiind un depozit unic si central de date si descrieri de date, DML poate oferi o interogare generala a acestor date, numita limbaj de interogare. Un astfel de limbaj de interogare este SQL, care elimina utilizarea unui set fix de interogari disponibile, ca în cazul tratarii datelor prin sisteme de fisiere.

- Ofera accesul controlat la BD. Astfel SGBD poate furniza:

- Un sistem de securitate, pentru a împiedica accesul utilizatorilor neautorizati

- Un sistem de integritate, care mentine concordanta datelor stocate;

- Un sistem de control al utilizarii simultane, care permite accesul partajat la BD;

- Un sistem de control al refacerii, care restaureaza BD într-o stare precedenta

concordanta, ca urmare a unei defectiuni hard sau soft;

- Un catalog accesibil utilizatorilor, care contine descrieri ale datelor din BD

- Ofera generarea de vederi/views numite si moduri de vizualizare a BD prin mecanismul de vizualizare. Astfel se vor afisa numai acele date din BD care sunt utile utilizatorului, eliminându-se încarcarea rezultatului unei interogari cu date existente în BD, dar care nu intereseaza utilizatorul. Modurile de vizualizare ofera si alte avantaje:

- Un anumit nivel de securitate; se exclud date care nu trebuie vazute de anumiti utilizatori;

- O personalizare a aspectului BD. De exemplu redenumirea câmpurilor dupa preferintele utilizatorului;

- O imagine coerenta, neschimbata a structurii BD, chiar daca BD însasi este modificata; prin modul de vizualizare se va afisa în continuare structura prestabilita a BD.

1.2 Componentele mediului SGBD

Un sistem de baze de date (Database System) este un sistem computerizat de mentinere a evidentei unei anumite activitati, folosind baze de date. Componentele unui sistem de baze de date sunt: hardware, software, utilizatori, date persistente.

Hardware. Sistemele de baze de date sunt instalate, de regula, pe calculatoare de uz general, de la calculatoare PC standard, pâna la statii multiprocesor puternice. Bineînteles, performantele generale de operare ale calculatorului (numarul si viteza procesoarelor, dimensiunea si viteza de operare a memoriei principale etc.) influenteaza în mod corespunzator performantele sistemului de baze de date. Dar, ceea ce intereseaza în mod deosebit în utilizarea unui calculator pentru un sistem de baze de date, este volumul (capacitatea) memoriei secundare, utilizata pentru memorarea colectieide date persistente ale bazei de date.

Dat fiind ca într-un sistem de baze de date este necesar accesul rapid la oricare din înregistrarile de date, pentru memorarea acestora se folosesc discurile magnetice (hard-discuri). Benzile magnetice (care ofera acces secvential la înregistrarile de date) sunt utilizate numai pentru duplicarea (back-up) si salvarea/restaurarea datelor.

Software. Între baza de date (colectia de date memorate fizic în fisiere pe hard-discuri) si utilizatorii sistemului exista un nivel software, numit Sistem de Gestiune a Bazei de Date (SGBD) - (Database Management System -DBMS)

Figura 1.0.1 - Coponente unui system de baze de date

Sistemul de gestiune a bazei de date - SGBD - (Database Management System - DBMS) receptioneaza cererile utilizatorilor de acces la baza de date (pentru operatii de introducere, stergere, modificare sau interogare), le interpreteaza, executa operatiile corespunzatoare si returneaza rezultatul catre utilizatori. Sistemul SGBD ofera utilizatorilor o viziune (vedere - view) a bazei de date la un nivel înalt si îi elibereaza de necesitatea de a cunoaste organizarea particulara a sistemului (driverele de disc, structura înregistrarilor de date, etc.).

1.3 Modelarea datelor

Un model este o abstractizare a unui sistem, care capteaza cele mai importante trasaturi caracteristice ale sistemului (concepte), relevante din punct de vedere al scopului pentru care se defineste modelul respectiv. Tehnica de identificare a trasaturilor caracteristice esentiale ale unui sistem se numeste abstractizare.

Un model de date stabileste regulile de organizare si interpretare a unei colectii de date. În proiectarea bazelor de date se folosesc, de regula, mai multe modele de date, care se pot clasifica în doua categorii: modele conceptuale de nivel înalt si modele specializate.

Un model conceptual de nivel înalt al datelor contine o descriere concisa a colectiilor de date care modeleaza activitatea dorita (numita schema conceptuala de nivel înalt), fara sa detalieze modul de reprezentare sau de prelucrare a datelor.

Modelele specializate de date (cum sunt: modelul ierarhic, modelul retea, modelul relational, etc.) impun anumite structuri speciale de reprezentare a multimilor de entitati si a asocierilor dintre acestea, structuri pe baza carora sunt dezvoltate sistemele de gestiune a bazelor de date. Într-un astfel de model de date, o baza de date este reprezentata printr-o schema conceptuala (logica) specifica. Trecerea de la modelul conceptual de nivel înalt la un model de date specific reprezinta etapa de proiectare logica a bazei de date care asigura corespondenta dintre schema conceptuala de nivel înalt a bazei de date si schema conceptuala specifica modelului de date respectiv.