Base de données - Université de Strasbourg

1
S. Lèbre
[email protected]r
Université de Strasbourg, département d’informatique.
Base de données
spatio-temporelles
Présentation du module
Partie 1 : Notion de bases de données (12,5h )
Enjeux et principes des bases de données relationnelles et
Systèmes de Gestion de Bases de Données.
Langage de requête (SQL): requêtes simple, utilisation de
fonctions, requêtes imbriquées et jointures (Postgresql).
Création de bases de données (modèle relationnel, Langage
de description des données, modélisation conceptuelle).
Présentation du module
Partie 2: Bases de données spatio-temporelles (12,5h,
A. Braud)
Spécificités des bases de données géographiques postGIS
(type geometry, primitives, systèmes de projections, index).
Import-export de fichiers (Shapefile).
Visualisation des données géographiques dans un système
d'information géographique.
Evaluation : contrôle continu
Objectifs
Acquérir les connaissances nécessaires à la compréhension
et à la conception de bases de données relationnelles et
spatiales.
Connaître et être capable d'évaluer et de mettre en
œuvre les outils spécifiques de gestion et de traitement
de l'information géographique.
Etre capable de déterminer quelle méthode
d’apprentissage utiliser pour un problème donné en
fonction de l'objectif et des données disponibles.
Introduction – Exemple
Etude de cas sur le terrain
Gestion des mesures effectuées
Gestion des localisations
Gestion des intervenants (géographes)
3 sites
Vosges
(montagnes peu élevées,
recouvertes de forêts)
Collines sous vosgiennes
(viticulture) Plaine (zone de ried,
fréquemment inondées)
Introduction – Exemple
Etude de cas «Région Alsace»
Stockage informations
Entités
Associations
Centralisation
Limiter les coûts
Partager l’information
Opérations
Ajout
Recherche
Modification …
Lieu
Température
Géographe
Institut
pH
Date
Vosges
Collines
Plaine

2
Plan
I. Qu’est-ce qu’une base de données ?
1. Définitions et enjeux
2. Système de Gestion de Bases de Données
3. Système complet de base de données
II. Le modèle logique
1. Différents modèles de bases de données
2. Le modèle relationnel
Plan
III. Utilisation d’un SGBD – langage SQL
Requêtes simples
Expressions et fonctions
Sous-requêtes
Jointures
LMD : insert, update, delete, commit, rollback, transaction
LDD : types de colonnes, manipulations de tables : create, drop, alter,
contraintes, privilèges objets, vues
IV. Modélisation de base de données relationnelles
Le modèle Entités-Associations (E/A) (modèle conceptuel)
Traduction en modèle relationnel (modèle logique)
Normalisation
1. Définitions et Enjeux
Chapitre I
Qu’est-ce qu’une base de données ?
Définitions
Base de Données (BD) ou Database (DB)
C’est un ensemble de données structuré et organisé
permettant le stockage d'informations utiles à l’entreprise
Système de Gestion de Base de Données (SGBD) ou
Database Management System (DBMS)
Ensemble de logiciels permettant l’exploitation d’une base de
données (ajout, mise à jour, recherche … ).
Ne pas confondre !
Définitions
Donnée
Un fait, une notion, une instruction représentée sous une forme
conventionnelle, convenant à une communication, une interprétation
ou un traitement soit par l’homme, soit par des moyens
informatiques. (AFNOR)
Information
Tout le signifiant que l’on attache et que l’on peut déduire d’un
ensemble de données, de certaines associations entre données.
Connaissance
Inclut le savoir-faire de tirer profit de l’information
Enjeux (fort développement : années 70)
Développer concepts, méthodes et algorithmes spécifiques
Gérer les données en mémoire secondaire (i.e. disques durs)
Les bases de données doivent être capables de gérer volumes des données
de + en + importants (plusieurs dizaines de téra-octets)
Multi-utilisateurs
Internet : plusieurs dizaines de milliers d’utilisateurs dans un contexte
d’exploitation changeant .
Gestion multi-agents : entre plusieurs magasins.
Aide à la décision (OLAP= OnLine Analytical Processing)
 Nécessite performances exceptionnelles du SGBD
"Les gagnants seront ceux qui restructurent la manière dont l'information
circule dans leur entreprise." (Bill Gates)

3
BD décisionnelles, entrepôt de données
•Données agrégées
•Données thématiques
•Données historiques
Système de production
Caisses Comptabilité Marketing Achats
Chargement de données
Data Warehouse
Consultation
Fouille de
données
2. Système de Gestion de Bases de Données (SGBD)
Chapitre I
Qu’est-ce qu’une base de données ?
Illustration du fonctionnement d’un SGBD
Objectifs du SGBD
Un SGBD doit répondre à plusieurs objectifs
Objectifs principaux :
Langage de manipulation
Intégrité et cohérence des données
Indépendance données/SGBD
Administration aisée des données
Objectifs secondaires :
Efficacité de l’accès aux données
Redondance contrôlée des données
Partage des données : accès multi-utilisateurs
Sécurité des données
Langage de manipulation
L’utilisateur doit pouvoir utiliser un langage de requête
sur la BD, il doit être :
Simple à écrire
Déclaratif (dire ce que l’on veut sans préciser la façon de
l’avoir)
Optimisé automatiquement par le processeur de requête
Exemple : langage SQL (Structured Query Language).
Intégrité et cohérence des données
Une donnée doit respecter un format, un type ou un
domaine de valeur.
Intégrité des données (données complètes, pas de valeur
manquante)
Exemple :
Date invalide, âge négatif…
Panne pendant une modification de la BD

4
Indépendance données/SGBD
Idéalement, les applications ne doivent pas dépendre de la manière dont les
données sont stockées ou de comment on y accède.
Indépendance physique
Un changement au niveau physique (comment les données
sont stockées) ne doit pas engendrer une modification de
l’application.
Indépendance logique (Plus difficile à atteindre)
un changement au niveau logique (objets, tables, colonnes,
rangées, …) ne doit pas engendrer une modification de
l’application.
Administration facilitée
Le SGDB doit comprendre des outils pour :
Définition et modification de la description de données
(schéma)
Vérifier l’adéquation entre la structure physique et le besoin des
applications
Suivre les performances et faire des statistiques
Gestion des « méta-données » = données propres au
fonctionnement du SGBD (utilisateur , droits …)
Efficacité d’accès aux données
Performances importantes
Réponse simultanée à différentes requêtes
Partage des ressources
Problème principal : E/S disque
Utilisation du cache et de la mémoire (RAM)
Gestion de l’accès disque
FCFS (« first come, first serve »)
Minimisation du temps d’attente
SSTF (« shortest seek time first »)
Minimisation des mouvement mécaniques
Maximisation du débit
Redondance contrôlée
Eviter les redondances (réplication de données)
Perte de place
Difficulté de Mise à jour (MAJ) des informations ( source
d’erreur)
Exception : possibilité de redondance gérée par le SGBD
Afin d’optimisation des performances
Aide à l’analyse
Sauvegarde
Partage des données:
Accès multi-utilisateurs
Chaque application doit accéder aux données comme si
elle était la seule à accéder à la BD.
Mécanismes d’accès
Authentification et droits
Verrou
Transaction
Sécurité des données
Protection contre les accès non autorisés
Authentification
Gestion de droits
Accès
Opérations
Protection des données
Reprise sur panne
Sauvegarde / exportation / importation
Journalisation
Redondance matérielle …

5
Quelques SGBD connus
Il existe de nombreux systèmes de gestion de bases de
données, en voici une liste non exhaustive :
PostgreSQL: http://www.postgresql.org/ (domaine public)
MySQL : http://www.mysql.org/ (domaine public )
Oracle : http://www.oracle.com/ (Oracle Corporation)
IBM DB2 : http://www-306.ibm.com/software/data/db2/
Microsoft SQL : http://www.microsoft.com/sql/
Sybase : http://www.sybase.com/linux
Informix : http://www-306.ibm.com/software/data/informix/
3. Système complet de BD
Chapitre I
Qu’est-ce qu’une base de données ?
Système complet de BD
Le logiciel Les données
Les utilisateurs
Le matériel
Les données
Données volatiles
Variables du programme
Disparaissent à la fin de l’exécution
Stockées en mémoire principale (RAM)
Données persistantes
Ne sont pas liées au programme
Persistent à la fin de l’exécution
Stockées en mémoire de masse (disque dur, cd-rom, bande, …)
Ne pas confondre !
Le logiciel : le SGBD
C’est le SGBD, le chef d’orchestre.
Gère le partage et la cohérence des données
Permet l’indépendance des données grâce à un modèle en 3
couches :
Le gestionnaire de fichiers
Le SGBD interne
Le SGBD externe
SGBD externe
SGBD externe
SGBD interne
SGBD interne
Gestionnaire
de fichiers
M. M.
Applications
Le gestionnaire de fichiers
Il gère la structure de mémorisation (fichiers)
Il gère le stockage des données dans les supports physiques
Gestion des accès (index, clé …)
SGBD externe
SGBD externe
SGBD interne
SGBD interne
Gestionnaire
de fichiers
M. M.