Baze de Date

CAPITOLUL 1. BAZE DE DATE RELAŢIONALE

1.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE DESPRE BAZE DE DATE

Încă de la începuturile sale, informatica a fost confruntată nu numai cu efectuarea de calcule sofisticate, ştiinţifice, dar şi cu stocarea şi gestionarea unui volum de informaţii din ce în ce mai mare. Astfel încât apariţia unor instrumente software dedicate gestiunii şi prelucrării datelor a fost doar o problemă de timp.

Prima care a resimţit acut nevoia unor instrumente software dedicate administrării unor cantităţi imense de informaţii a fost armata SUA. În a doua parte a anilor '50 Departamentul Apărării al SUA a format un grup de specialişti pentru elaborarea unui limbaj destinat aplicaţiilor administrative, în care dificultatea majoră ţinea de volumul imens de resurse materiale şi financiare ce trebuia "chivernisit" şi pentru care erau necesare rapoarte dintre cele mai diverse. La acel moment apăruse FLOWMATIC, limbaj precursor celui care a fost considerat câteva decenii regele informaticii economice – COBOL (Common Business Oriented Language).

Arhitectura aplicaţiilor de acest tip aveau ca specific faptul că fiecare dată (Data1, Data2,... Datan) este descrisă (nume, tip, lungime), autonom, în toate fişierele în care apare. Mai mult, descrierea fiecărui fişier de date (câmpurile care-l alcătuiesc, tipul şi lungimea fiecăruia, modul de organizare (secvenţial, indexat, relativ etc.)) este obligatorie în toate programele care îl “citesc” sau modifică. Între FIŞIER1, FIŞIER2, ... FIŞIERn nu există nici o relaţie definită explicit. Acest mod de lucru este referit ca file-based sau flat files (fişiere independente).

Spre exemplu, marca angajatului (Marca) este prezentă în două fişiere de date, FIŞIER1 (ANGAJAT) şi FIŞIER2 (PONTAJ). Dacă, prin program, se modifică formatul sau valoarea acesteia în FIŞIER1, modificarea nu se face automat şi în FIŞIER2; prin urmare, o aceeaşi dată, Marca, va prezenta două valori diferite în cele două fişiere, iar informaţiile furnizate de sistemul informatic sunt redundante şi prezintă un mare risc de pierdere a coerenţei. De exemplu, era posibil ca marca angajatului să fie declarată într-un fişier ca fiind formată din 4 caractere, iar în celălalt din 5 cifre. Menţinerea integrităţii datelor devine extrem de dificilă în aceste condiţii.

Chiar numai şi din cele prezentate mai sus, se pot desprinde câteva dezavantaje ale organizării datelor după modelul fişierelor independente:

Redundanţa şi inconsistenţa datelor: o aceeaşi dată apare în mai multe fişiere; în aceste cazuri există riscul modificării acesteia într-un fişier fără a face modificările şi în toate celelalte fişiere.

Dificultatea accesului. Într-o întreprindere, o aceeaşi informaţie este exploatată de mai mulţi utilizatori. Spre exemplu, pentru departamentul care se ocupă cu gestiunea stocurilor, intrările de materiale trebuie ordonate pe magazii (depozite) şi repere, în timp ce pentru departamentul care se ocupă cu decontările cu partenerii de afaceri ai întreprinderii, intrările trebuie ordonate pe furnizori ai materialelor. Or, fişierele tradiţionale nu facilitează accesarea datelor după mai multe criterii, specifice diferiţilor utilizatori sau grupuri de utilizatori.

Problemele de securitate ţin de dificultatea creării unui mecanism care să protejeze pe deplin datele din fişiere de accesul neautorizat.

Inabilitatea de a obţine răspunsuri rapide la probleme ad-hoc simple.

Costul ridicat se datorează gradului mare de redundanţă a datelor, eforturilor deosebite ce trebuie depuse pentru interconectarea diferitelor tipuri de fişiere de date şi pentru asigurarea funcţionării sistemului în condiţiile respectării unui nivel minim de integritate şi securitate a informaţiilor.

Aceste dezavantaje sunt mai mult decât convingătoare, determinându-i pe specialişti să caute alte soluţii, concretizate prin conceptul de bază de date.

Sintagma bază de date apare pentru prima dată în titlul unei conferinţe organizate la Santa Monica (California) în 1964 de System Development Corporation. Consacrarea definitivă a termenului este marcată de publicarea în anul 1969, de către CODASYL, în cadrul unei conferinţe dedicate limbajelor de gestiune a datelor, a primului raport tehnic în care este prezentat conceptul de bază de date. Faţă de modelul fişierelor independente, noutatea o constituie existenţa unui fişier de descriere globală a bazei, astfel încât să se poată asigura independenţa programelor faţă de date.

Avantajele organizării informaţiilor în baze de date decurg tocmai din existenţa acestui fişier de descriere globală a bazei, denumit, în general, dicţionar de date. Extragerea şi modificarea datelor, altfel spus, lucrul cu fişierele de date, se derulează exclusiv prin intermediul dicţionarului în care se găsesc informaţii privitoare la structura datelor şi restricţiile îndeplinite de acestea.

O bază de date (BD) reprezintă un ansamblu structurat de fişiere, care grupează datele prelucrate în aplicaţiile informatice ale unei persoane, grup de persoane, întreprinderi, instituţii etc. Formal, BD poate fi definită ca o colecţie de date aflate în interdependenţă, împreună cu descrierea datelor şi a relaţiilor dintre ele, sau ca o colecţie de date utilizată într-o organizaţie, colecţie care este automatizată, partajată, definită riguros (formalizată) şi controlată la nivel central.

Atunci când vorbim despre o bază de date, trebuie avute în vedere două aspecte fundamentale ale acesteia, schema şi conţinutul. Organizarea bazei de date se reflectă în schema sau structura sa, ce reprezintă un ansamblu de instrumente pentru descrierea datelor, a relaţiilor dintre acestea, a semanticii lor şi a restricţiilor la care sunt supuse. Ansamblul informaţiilor stocate în bază la un moment dat constituie conţinutul sau instanţierea sau realizarea acesteia. În timp ce volumul prezintă o evoluţie spectaculoasă în timp, schema unei baze rămâne relativ stabilă pe tot parcursul utilizării ei.

Datele stocate într-o BD prezintă, într-o măsură mai mare sau mai mică, următoarele caracteristici:

• partajabilitate – disponibilitate pentru un mare număr de utilizatori şi aplicaţii;

• persistenţă – existenţă permanentă, din momentul preluării în bază până în momentul actualizării sau ştergerii;

• securitate – protejarea de accesul neautorizat, atât în ceea ce priveşte citirea şi copierea, cât şi modificarea şi ştergerea;

• validitate – referită şi ca integritate sau corectitudine – priveşte gradul de adecvare dintre datele din bază şi realitatea, procesele pe care le reflectă aceste date;

• consistenţă – ori de câte ori diverse aspecte ale proceselor sau fenomenelor reale sunt preluate în bază sub forma a doua sau mai multor entităţi sau atribute, aceste entităţi /atribute trebuie să fie în concordanţă unele cu celelalte, să respecte relaţiile existente între aspectele proceselor /fenomenelor reale;

• nonredundanţă - pe cât posibil, o entitate din realitate ar trebui să aibă un singur corespondent în baza de date;

• independenţă – priveşte autonomia logică şi fizică evocate mai sus.

De-a lungul istoriei bazelor de date au existat mai multe modele de organizare a datelor. Fără a intra în detalii, să le amintim totuşi:

Modelul ierarhic. Primele Sisteme de Gestiune a Bazelor de Date - SGBD lucrau cu baze de date ierarhice, în care structura datelor era prezentată sub forma unui arbore.

Modelul reţea. Este o dezvoltare a modelului ierarhic, prin care se pot reprezenta şi situaţiile în care un fiu "posedă" mai mulţi taţi.

Modelul relaţional a fost următorul în ordinea cronologică şi rămâne cel care domină copios piaţa bazelor de date şi la acest moment, motiv pentru care vom cu prezentarea ceva mai detaliată a sa.

Modelul obiectual. S-a încercat aplicarea abordării orientate pe obiecte (OO) şi în lumea bazelor de date însă, spre deosebire de domeniile analizei, proiectării şi programării, fără prea mult succes. Piaţa SGBD OO se află sub 6% din valoarea totală a pieţei bazelor de date.

Modelul relaţional-obiectual. Este un model mai recent ce încearcă să valorifice deopotrivă atuurile relaţionalului cu orientarea pe obiecte. Deşi privit mai degrabă cu neîncredere în cercurile teoreticienilor, acest model se impune încet-încet datorită marilor producători de software dedicat bazelor de date.