Introduction aux Bases de Données

I.  Bases  de  données

• Les besoins
• Qu’est ce qu’un SGBD, une BD
• Architecture d’un SGBD
• Cycle de vie

Exemples  classiques  d'applications  BD

• Gestion des personnels, étudiants, cours, inscriptions, ... d’une université
• Système de réservation
• Gestion des comptes clients d’une banque
• Gestion des commandes à Amazon.com
• Gestion des jeux olympiques

Gestion des réservations de billets de trains

Besoins de description

1  -   Décrire  les  données  de  l ’application  (trains, trajets  et  réservations)  sans  faire  référence  à une solution  informatique  particulière
  

• modélisation  conceptuelle

2  -   Élaborer  une  description  équivalente  pour  le stockage des données dans  le SGBD choisi
 

• modélisation  logique
• langage  de  description  de  données  (LDD)

Besoins de création/modification des données

3a - Créer la base de données initiale avec les données représentant le réseau SNCF
  

• langage permettant l’insertion de données

3b - Créer au fur et à mesure les données sur les réservations.

Pouvoir modifier   (et éventuellement supprimer) toute donnée déjà rentrée
 

• langage de manipulation de données (LMD) (insertion, modification, suppression)

Besoins d’interrogation

4 - Répondre à toute demande d’information portant sur les données contenues dans la base. Par exemple:

a)  Durand  Julien    a-t-il  une  réservation  pouraujourd’hui ?
Si oui, donner les infos sur cette réservation.

b) Quels  sont  les  horaires  des  trains  de  Bordeaux  à Paris entre 9h et 10h le dimanche ?

c)  Donner  les  destinations  au  départ  de  Bordeaux sans arrêts intermédiaires.
  

• langage de requête (langage d’interrogation)

Besoins  d’exactitude  /  cohérence

5  –  Il  faut  pouvoir  exprimer  toutes  les  règles  qui contraignent  les  valeurs  pouvant  être  enregistrées  de façon  à  éviter  toute  erreur  qui peut  être détectée. Par exemple:

-  Il ne  faut  jamais donner  la même place dans  le même  train  à  2 clients
- Les arrêts d’un train sont numérotés de façon continue (il ne peut y avoir pour un train donné un arrêt no 3 s’il n'y a pas un arrêt no 2 et un arrêt no 1)
- La date de réservation pour un train doit correspondre à un  jour de circulation de ce train
-  Le  numéro  de  train  dans  une  réservation  /  arrêt  doit correspondre à un train existant
-  L’heure  de  départ  d’une  gare  doit  être  postérieure  à  l’heure d’arrivée dans cette gare
-  L’heure  d’arrivée  à  un  arrêt  doit  être  postérieure  à  l’heure  de départ de l’arrêt précédent
 

• langage d’expression de contraintes d’intégrité

Besoins  de  garanties

6 - Il ne faut pas que  les  informations (par exemple,  les réservations)  soient  perdues  à  cause  d’un dysfonctionnement  quelconque:  erreur  de programmation,  panne  système,  panne  de l’ordinateur, coupure de courant, …
 

• garantie de fiabilité

7  -  Il ne  faut pas qu’une action  faite pour un utilisateur (par  exemple,  l’enregistrement  d’une  réservation) soit  perdue  du  fait  d’une  autre  action  faite simultanément  pour  un  autre  utilisateur  (réservation de la même place).
  

• garantie de contrôle de concurrence

Besoins  de  confidentialité

8 - Toute information doit pouvoir être protégée contre l’accès par des utilisateurs non autorisés

    - en lecture
    - en écriture

Exemple : Interdire par exemple aux clients de modifier les numéros des trains ou les horaires ou leur réservation.
  

• garantie de confidentialité

Besoin d’efficacité

9-10 Le temps de réponse du système doit être conforme aux besoins:

    - en intéractif: pas plus de 3 secondes
    - en programmation: assez rapide pour assumer la charge de travail attendue (nombre de transactions par jour)
              o Mécanismes d’optimisation
              o Parfois, répartition / duplication des données
              o Parfois, données sur plusieurs sites

Moyens

Base de données (BD)

 
ensemble cohérent, intégré, partagé de données structurées défini pour les besoins d’une application 

Système de gestion de base de données (SGBD)

logiciel permettant de couvrir les besoins:

- définir une  représentation des  informations apte à  stocker, interroger et manipuler  (insérer,  supprimer, mettre à  jour) de grandes quantités de données (plus que la mémoire vive) dont il faut garantir la longévité et l’accessibilité de manière concurrente (plusieurs utilisateurs simultanés) et sûre.

Architecture d’un SGBD

 

Trois couches

Couche externe

dialogue avec les utilisateurs
vues associées à chaque groupe d’utilisateurs

 

Couche interne

stockage des données sur des supports physiques, gestion  des  structures  de  mémorisation  (fichiers)  et  d'accès (gestion des index, des clés, ...)

Couche logique

contrôle global et structure globale des données

 

Principe  de  fonctionnement  du  SGBD  

un exemple avec le “parcours” d’une requête

1- Analyse syntaxique et sémantique d’une requête
2- Traduction au niveau logique
3- Contrôles de confidentialité, concurrence...
4- Si la requête est acceptée, optimisation et découpage en sous-requêtes élémentaires transférées au niveau interne
5- Au niveau interne, traduction des sous-requêtes en requêtes physiques correspondantes.

Cycle  de  vie  d'une  base  de  données

 

Quatre phases

1- Conception de la base (schéma conceptuel)
2- Implantation des données (schéma logique)
3- Utilisation (interrogation, mises à jour)
4- Maintenance (correction, évolution)

Le  niveau  conceptuel

Description des besoins => modèle conceptuel

• Support du dialogue concepteurs / utilisateurs
• Indépendant de la solution informatique
• Deux parties couvertes par le modèle
• statique (la structure des données)
• dynamique (règles et opérations)

Contraintes d'intégrité

 inhérentes aux données ou traduisant les règles des applications utilisant la base e.g. "il ne doit pas y avoir plus de 20 % d'écart entre les  salaires des  employés d'un même service et d'une même catégorie” “ne  pas augmenter un salaire de plus de 10%”

Exemple  de  schéma conceptuel

• Un étudiant suit au plus 6 cours.
• Un cours est assuré par un unique prof.

Implantation du schéma

Traduction du schéma conceptuel en un schéma logique dans les concepts du modèle utilisé par le SGBD choisi

Exemple de traduction dans le Schéma logique (SL)

relationnel (alternative plus rare: SGBD objet)

- Étudiant : nom, prénom, date de naissance, n°étudiant
- Enseignant : nom, prénom, statut, n°compte_bancaire
- Cours : nomC, cycle, nom_enseignant
- Inscription : n°étudiant, nom_cours, note1, note2

Implantation des données

Choix des structures de stockage des données par les administrateurs-système

• Schéma interne : description des choix d’enregistrement des données dans les fichiers.

• Fait appel à un nouveau modèle, le modèle interne, où les concepts sont ceux de fichier, organisation de fichier, index, chemin d'accès, clé, ...