Définitions
- une base de données est une collection de données inter-reliées.
C'est une entité cohérente logiquement et véhiculant
une certaine sémantique, - un Système de Gestion de Bases de Données (SGBD)
est un ensemble de programmes qui permettent à des utilisateurs
de créer et maintenir une base de données. Les activités
supportées sont la définition d'une base de données
(spécification des types de données à stocker), la
construction d'une base de données (stockage des données
proprement dites) et la manipulation des données (principalement
ajouter, supprimer, retrouver des données). Les SGBD commerciaux
les plus connus sont Oracle,
MySQL, Sybase, Ingres, Informix et DB2, - un SGBD sépare la partie description des données,
des données elles mêmes. Cette description est stockée
dans un dictionnaire de données (également géré dans le SGBD) et
peut être consultée par les utilisateurs, - un modèle de données est un ensemble de concepts
permettant de décrire la structure d'une base de données.
La plupart des modèles de données incluent des opérations
permettant de mettre à jour et questionner la base. Le modèle
de données le plus utilisé est le modèle
relationnel, - un schéma de base de données (ou compréhension
ou intension) est la description des données à gérer.
Il est conçu dans la phase de spécification et est peu évolutif
(pratiquement statique), - une extension d'une base de données correspond aux données
de la base à un instant donné. Par définition cet
état est dynamique.
Fonctionnalités
Nous donnons ici les caractéristiques souhaitables des SGBD qui
ne sont pas forcément prises en compte par les SGBD commerciaux.
- Contrôler la redondance d'informations. La redondance d'informations pose différents problèmes
(coût en temps, coût en volume et risque d'incohérence
entre les différentes copies). Un des objectifs des bases de données
est de contrôler cette redondance, voire de la supprimer, en offrant
une gestion unifiée des informations complétée par
différentes vues pour
des classes d'utilisateurs différents. - Partage des données. Une base de données doit permettre d'accéder la
même information par plusieurs utilisateurs en même temps.
Le SGBD doit inclure un mécanisme de contrôle
de la concurrence basé sur des techniques de verrouillage des
données (pour éviter par exemple qu'on puisse lire une information
qu'on est en train de mettre à jour). Le partage des données se fait également par la
notion de vue utilisateur, qui
permet de définir pour chaque classe d'utilisateurs la portion de
la base de données qui l'intéresse (et dans la forme qui
l'intéresse). - Gérer les autorisations d'accès. Une base de données étant multi-utilisateurs, se
pose le problème de la confidentialité
des données. Des droits doivent être gérés
sur les données, droits de lecture, mise à jour, création,
... qui permettent d'affiner la notion de vue utilisateur. - Offrir des interfaces d'accès multiples. Un SGBD doit offrir plusieurs interfaces d'accès, correspondant
aux différents types d'utilisateurs pouvant s'adresser à
lui. On trouve des interfaces orientées utilisateur final (langages
de requêtes déclaratifs comme SQL
avec mise en oeuvre graphique, interface de type formulaire, ...) ou bien
orientées programmeurs d'applications (interface avec des langages
de programmation classiques comme par exemple l'approche SQL immergé
ou "embedded SQL"). - Représenter des relations complexes entre les données. Un SGBD doit permettre de représenter des données
inter-reliées de manière complexe. Cette facilité
s'exprime à travers le modèle de données sous-jacent
au SGBD. Chaque modèle de données offre ses propres concepts
pour représenter les relations. On peut citer les modèles
hiérarchique, réseau (première génération
de modèles), relationnel (génération
actuelle), sémantiques (ou orientés vers la conception tel
que Entité-Association,
Z, ...) ou orienté-objet (la génération future ?). - Vérifier les contraintes d'intégrité.,Un schéma de base de données se compose d'une description
des données et de leurs relations ainsi que d'un ensemble de contraintes
d'intégrité. Une contrainte d'intégrité
est une propriété de l'application à modéliser
qui renforce la connaissance que l'on en a. On peut classifier les contraintes
d'intégrité, en contraintes structurelles (un employé
a un chef et un seul par exemple) et contraintes dynamiques (un salaire
ne peut diminuer). Les SGBD commerciaux supportent automatiquement un certain
nombre de contraintes structurelles, mais ne prennent pas en compte les
contraintes dynamiques (elles doivent être codées dans les
programmes d'application). - Assurer la sécurité et la reprise après
panne. Une base de données est souvent vitale dans le fonctionnement
d'une organisation, et il n'est pas tolérable qu'une panne puisse
remettre en cause son fonctionnement de manière durable. Les SGBD
fournissent des mécanismes pour assurer cette sécurité.
Le premier mécanisme est celui de transaction
qui permet d'assurer un comportement atomique à une séquence
d'actions (elle s'effectue complètement avec succès ou elle
est annulée). Une transaction est une séquence d'opérations
qui fait passer la base de données d'un état cohérent
à un nouvel état cohérent. L'exemple typique est celui
du débit-crédit pour la gestion d'une carte bancaire. Ce
mécanisme permet de s'affranchir des petites pannes (style coupure
de courant). En ce qui concerne les risques liés aux pannes disques,
les SGBD s'appuie sur un mécanisme de journalisation
qui permet de regénérer une base de données automatiquement
à partir d'une version de sauvegarde et du journal des mouvements.
Architecture logique d'un SGBD
La plupart des SGBD suivent l'architecture standard Ansi/Sparc qui permet
d'isoler les différents niveaux d'abstraction nécessaires
pour un SGBD.
Architecture Ansi/Sparc
Elle est définie sur trois niveaux :
- niveau interne ou physique : décrit le modèle
de stockage des données et les fonctions d'accès - modèle conceptuel ou logique : décrit la structure
de la base de données globalement à tous les utilisateurs
(limite la redondance). Le schéma conceptuel est produit par une
analyse de l'application à modéliser et par intégration
des différentes vues utilisateurs. Ce schéma
décrit la structure de la base indépendament de son implantation - niveau externe : correspond aux différentes vues des
utilisateurs. Chaque schéma externe donne une vue sur le schéma
conceptuel à une classe d'utilisateurs.
Le SGBD doit être capable de faire des transformations entre
chaque niveau, de manière à transformer une requête
exprimée en terme du niveau externe en requête du niveau conceptuel
puis du niveau physique.
La plupart des SGBD ne séparent pas complètement ces trois
niveaux, mais respectent néanmoins ces principes de séparation.
Indépendance données - programmes
L'architecture à trois niveaux permet de supporter le concept
d'indépendance données - programmes, c'est à dire
la capacité de modifier le schéma de la base de données
à un niveau donné, sans remettre en cause le schéma
aux niveaux supérieurs :
- indépendance logique : on peut changer le niveau conceptuel
sans remettre en cause les schémas externes ou les programmes d'application.
L'ajout ou le retrait de nouveaux concepts ne doit pas modifier des éléments
qui n'y font pas explicitement référence, - indépendance physique : on peut changer le schéma
physique sans remettre en cause le schéma conceptuel (et les schémas
externes). On peut modifier l'organisation physique des fichiers, rajouter
ou supprimer des méthodes d'accès.
Le modèle relationnel, contrairement à ces prédécesseurs,
permet un certain niveau d'indépendance sans aller jusqu'à
une indépendance complète.
Posté le 1 septembre 2009